על שמיעה, סאונד, ומה שמסביבם - פרק ב: האוזן היא מערכת אודיו

פעם שעברה ביררנו “מי שומע מה?”

הבנו שה”מי” (החלק ששומע) הוא בעצם מיסתורין, וה”מה” הוא בעצם שינויי לחץ מחזוריים במדיום מסוים (לענייננו, אוויר).

אז בואו נראה רגע מה קורה בתווך הזה ביניהם, שאנחנו קוראים לו "אוזן".

למה זה חשוב?

כי כפי שיתברר בהמשך, מבנה האוזן הוא הפרוטוטייפ של מערכות האודיו שאנחנו נהנים מהם. שווה להבין את העקרונות.

בגדול האוזן מתחלקת לשלושה חלקים. האוזן החיצונית, האוזן האמצעית, והאוזן הפנימית.

האוזן החיצונית מורכבת מהאֲפַרְכֶּסֶת ותעלת האוזן. על האוזן החיצונית כבר דיברנו: הסברנו איך היא עובדת כמו מאגד מוביל בתוך שופר הפוך. מה שעוד שווה להזכיר כאן, זה שבדרך כלל, כשאומרים “אוזן”, מתכוונים לאוזן החיצונית - זאת מכיוון שהאוזן החיצונית היא החלק הגלוי היחיד של האוזן.

אבל ביננו, עמוק יותר יש יותר קסם בהמשך השרשרת באוזן האמצעית.

האוזן האמצעית מכילה מן חור, או בקיע, שנקרא החלל הטימפאני (על תשאלו למה ה”טימפאני”. תתרגלו לזה שמדענים אוהבים שמות מוזרים) אנחנו נקרא לחור הזה: “המערה הטימפאנית”, כדי להשמע מדעיים, או בקיצור "המערה".

אז מה מיוחד בה במערה הזאת ששווה התייחסות? טוב, אז דבר ראשון, צריך להבין, בין תעלת האוזן, לבין המערה שגילינו, ישנו עור התוף המפורסם. נו, זה מהסיפורים של המורים על הנזק לאוזניים עם הווליום הזה… שנקרא גם הממברנה הטיפאנית (על שם המערה שגילינו).

דבר שני שצריך להבין, הוא שעור התוף ניתן לתיאור, כ”מתמר” הראשון בשרשרת (בדיוק כמו שהמתמר - באנגלית transducer - במיקרופון, הוא המתמר הראשון בשרשרת האודיו, שעוד נדבר עליה).

טוב, אז אחרי מסע ארוך נכנסנו למערה הטימפאנית. מה רואים? מבנה עדין של שלוש עצמות שמרכיבות את אחד המנגנונים המכאניים הכי מגניבים בגוף שלנו. באנגלית הוא נקרא (Ossicles) והעצמות המרכיבות אותו, שנקראות בחיבה "הפטיש, הסדן והאַרְכּוֹף" הן העצמות הכי קטנות בגוף.

אני אוהב לכנות אותן "הפרה-אמפ (קדם מגבר) של האוזן". מדוע? כי העצמות הללו מוזנות בצד אחד מהוויברציות של עור התוף, והן מעבירות את הוויברציות האלה, בהגברה, לאוזן הפנימית. מדוע ההגברה הזאת נדרשת? משום שבאוזן הפנימית - שהיא החלק הבא בשרשרת - המדיום בו יעברו האותות הללו, הוא נוזל, ונוזלים הם צמיגיים בהרבה מאוויר.

המעבר בין האוזן האמצעית לאוזן הפנימית מתבצע ע”י עוד ממברנה (זוכרים את עור התוף? אז דומה) שנקראת החלון האובלי, המעבירה את האותות/וויברציות הלאה אל האוזן הפנימית.

וכך אנחנו מוצאים את עצמנו באוזן הפנימית. אנחנו צוללים בתוך מבוך העשוי מהעצם הטמפורלית. זה אשכרה אחד החלקים הכי מגניבים מבחינה עיצובית בגולגולת שלנו. החללים המוזרים שאנחנו רואים נקראים המבוך הגראמי והוא מלא בנוזל האוזן הפנימית.

המבוך הגרמי, מהווה את המפתח למספר חושים: שיווי המשקל, מעקב עיניים בעת תנועה, והשמיעה. אזור מרכזי המכונה הפרוזדור מכיל שני שקעים קטנים מלאים בנוזל, האוטריקל (Utricle) והסאקיולה (saccule) ואלה מתחברים לתעלות החצי-מעגליות ולשבלול. התעלות החצי-מעגליות הם אלה המאפשרות שיווי משקל ומעקב עיניים בעת תנועה; והשבלול, הוא זה שמאפשר שמיעה. ביחד מבנים אלו יוצרים את המבוך שם בפנים.

האוזן הפנימית מתחילה מבחינה מבנית בחלון האובלי, המעביר רעידות מהאוזן האמצעית. רעידות מועברות לתוך הנוזל - הנקרא אנדולימפה (למי שחייב לדעת) -הממלא את המבוך. האנדולימפה ממלאת את האוטריקל והסאקיולה, ובסופו של דבר מעבירה את הרעידות אל השבלול.

השבלול עצמו מורכב משלושה חללים מלאי נוזלים: הצינור הווסטיבולרי, הצינור השבלולי וצינור עור-התוף (הטימפאלי, זוכרים?). בתוך חללים אלו נמצאים תאי שיער האחראים על התמרת האות המכאני (רעידות (שינויים מחזוריים בלחץ הנוזל התוך אזני), לאות חשמלי, שמוח יכול לעבד. בתחילת השבלול, ישנן שיערות הרגישות לצלילים גבוהים, וככל שמתקדמים פנימה ולמרכז השבלול, כך השיערות מגיבות לתדרים נמוכים יותר ויותר. בשיא השבלול, במרכזו, אנחנו קולטים את הבאס הזה שכולנו כל כך אוהבים.

אז למי שרוצה לראות את כל זה בהדמיה עם הסבר, יש גם ווידאו, אבל בגדול הסיבה שחשבתי שטוב יהיה עם אזכיר פה איך כל זה עובד, היא שיותר מאוחר, כשנבין איך עובד מיקרופון, למשל, נראה שלמעשה, הוא עושה את אותה העבודה בדיוק - מתמיר אות מכאני (אנרגיה אקוסטית) לאות חשמלי שאותו ניתן להעביר הלאה בשרשרת האודיו.

מה שיפה בזה, שממש אפשר לראות את אותם הקומפוננטים בשני המנגנונים הללו: ממברנות, מתמרים, קדם מגברים. ההבדל הוא שהטבע בנה אותם מחלבונים, ואנחנו בונים אותם ממתכות ופולימרים - בעיקר.

טוב, יש לנו בסיס. מפה אפשר להמשיך לדבר על סאונד ומערכות אודיו, והכל פתאום יהיה הרבה יותר ברור, והרבה יותר פשוט. מדוע? כי העקרונות זהים.

מסע הצליל אל המוח - ווידאו באנגלית