Uvo čoveka - kako radi ljudsko uvo?

Ljudsko uvo je jedno od najosetljivijih čula iza čije složene funkcije stoji komplikovana anatomska gradja. Ovo je potvrdjeno i činjenicom da do sada nije konstruisan nijedan aparat koji može da bude toliko efikasan u analizi zvuka kao ljudsko uvo.

Pretpostavlja se da ono može razlikovati više od 400 000 različitih zvukova, čak i one koji su toliko slabi da izazivaju minimalno pokretanje bubne opne koje odgovara jednoj desetini prečnika vodonikovog molekula. Ovu složenu funkciju ljudskog uva i dalje pokušavaju da objasne mnogobrojne teorije, bez zadovoljavajućeg objašnjenja.

Organu čula sluha pridodat je u unutrašnjem uvu i organ ravnoteže. Njihova anatomska blizina može objasniti i medjusobnu funkcionalnu povezanost kao što se vidi u slučaju kada neposredno po prijemu zvučnog impulsa koji upozorava na opasnost dolazi do postavljanja tela u položaj koji omogućava bekstvo ili napad.

Anatomija ljudskog uva

Uvo se u anatomskom smislu sastoji od spoljašnjeg, srednjeg i unutrašnjeg uva, slušnih puteva i slušnih centara. Spoljašnje uvo sa sastoji od ušne školjke i spoljašnjeg slušnog kanala koji se slepo završava spoljašnjom stranom bubne opne. Ovaj deo slušnog aparata ima funkciju sakupljanja zvučnih talasa i njihovo usmeravanje na bubnu opnu koja ujedno predstavlja i spoljni zid srednjeg uva.

U srednjem uvu se nalaze slušne koščice: čekić (maleus), nakovanj (incus) i uzengija (stapes), koje su preko čekića u kontaktu sa unutrašnjom stranom bubne opne, a preko uzengije, sa unutrašnjim uvom. Ovaj lanac slušnih koščica i služi za dalji prenos akustičke energije u unutrašnje uvo pošto zvučni talas prvo udari u bubnu opnu.

Slušne koščice su i najmanje kosti u ljudskom telu i imaju svoju punu veličinu kada se rodimo. Njihova veličina odgovara manjem zrnu pirinča, a mali zglobovi kojima su medjusobno povezane daju im ogromnu pokretljivost uz mali gubitak energije pri prenosu zvuka ka unutrašnjem uvu. Kao što je već napomenuto, poslednja kost u ovom lancu je uzengija koja je postavljena u ovalni prozor unutrašnjeg uva, a čiji pokreti uzrokuju talasanje perilimfe odnosno endolimfe, čime se završava konduktivni deo slušnog organa preko kojeg se vrši transmisija zvučnih talasa.

Perceptivni deo je smešten u takozvanom pužu (kohleji) i naziva se Kortijev organ. On naleže na bazilarnu membranu u kohlearnom duktusu i okružen je endolimfom. Njega sačinjavaju potporne i senzoneuralne trepljaste ćelije kojih ima oko 20 000. Preko trepljastih nastavaka senzornih ćelija naleže posebna membrana koja draži ove treplje (membrana tektorija).

Prva istraživanja uva i sluha

Prvi koji se bavio anatomijom uva i dao opis bubne opne bio je otac medicine Hipokrat. On je naslućivao da je zvuk osnovni stimulus akustičkog organa. Dopunu ovim postavkama daje i Empedokle formirajući prvu klasičnu teoriju sluha još u V veku pre naše ere.

Rimski lekar Galen otkriva unutrašnje uvo, ali ne shvata njegov značaj. Istraživači iz kasnijih epoha kao što su Antonio Valsalva, Domeniko Kotunjo, Tomas Jung i drugi istražuju anatomiju i funkciju uva. Postoje brojni autori (Majer, Hase, Bekeši i drugi) koji postavljaju svoje teorije.

Helmholcova teorija rezonancije je samo jedna u tom nizu; ona poredi niti unutrašnjeg uva sa žicama klavira. Na taj način ova teorija daje unutrašnjem uvu funkciju analizatora zvuka.

Medjutim, sve dosadašnje teorije sluha daju nepotpuna objašnjenja o funkcionisanju ovog čula. I danas se u mnogim naučnoistraživačkim centrima u svetu sprovode ispitivanja čula sluha, njegovog funkcionisanja kao perifernog slušnog receptora i obrade zvučnog impulsa u mozgu. Posebno područje istraživanja predstavlja psihoakustička analiza zvuka.

Frekvencije koje može da obuhvati ljudsko uvo

Ljudsko uvo teorijski ima frekventni opseg od 16 do 20 000 Hz. Ovaj frekventni spektar čujan je u rasponu intenziteta od 0 do 120 dB. Medjutim, sa godinama, delovanjem faktora spoljne sredine (buke, akutne akustičke traume, lekova, raznih oboljenja itd), ovaj frekventni dijapazon se redukuje, tako da obično iznosi od 50 do 10000 Hz.

Nakon prolaska kroz transmisioni aparat uva, zvuci odgovarajuće frekvencije ulaze u unutrašnje uvo što izaziva pomeranje endolimfe, a time i vibriranje bazilarne membrane. Ovo će izazvati stimulaciju receptorskih ćelija Kortijevog organa sa posledičnim stvaranjem električnih potencijala u senzornim ćelijama, takozvanim kohlearnim mikrofonicima.

Impulsi sa vrha ćelija kreću se ka njihovim bazama gde se nalazi mreža nervnih vlakana, koja ih prima. Preko ovih nervnih vlakana koja ulaze u sastav slušnog nerva (n. cochlearis), impulsi stižu u slušna jedra u produženoj moždini. Odatle kroz odgovarajuće snopove akustičkog puta i preko primarnih akustičkih centara impulsi završavaju u akustičkom centru koji je smešten u operkularnom delu gornje slepoočne (temporalne) vijuge velikog mozga.

Ovi električni impulsi su zapravo rezultat četvorostruke promene energije u nizu, od akustičke energije koju proizvodi zvučni talas pri ulasku u uvo, preko mehaničke energije u lancu slušnih koščica i dalje preko hidraulične energije fluida kohleje do električne energije odnosno nervnih impulsa u slušnim ćelijama. U mozgu će navedeni centri nastojati da interpretiraju ovu električnu energiju kao zvuk odgovarajućih karakteristika.

Percepcija zvukova ljudskog uha

Sposobnost percepcije zvukova zavisiće od stanja i zajedničkog dejstva timpanoosikularnog lanca, stanja bubne opne i slušnih koščica sa jedne strane, kao i stanja neuroreceptornog sistema unutrašnjeg uva, odnosno centralnog akustičkog organa sa druge strane.

Rigidnost timpanoosikularnog sistema smanjuje prenos dubokih tonova dok njihova masa, inercija i endolabirintarna tečnost sprečavaju propagaciju visokih frekvencija. Medjutim, najveći značaj za komunikaciju imaju frekvencije koje se nalaze u rasponu od 0,5 do 3 KHz, u kome se nalaze gotovo svi glasovni formanti. Tu je i najveća osetjivost uva (u području rezonancije celog sistema), jer se krutost i inercija medjusobno poništavaju, a time kretanje pojedinih delova prenosnog sistema postaje izuzetno veliko i jedino ih trenje održava u optimalnim granicama.

Raspored tonova na bazilarnoj membrani kohleje utvrdjen je sa velikom sigurnošću na osnovu brojnih eksperimentalnih radova. Prema ovim nalazima, tonovi najviših frekvencija imaju svoju lokalizaciju na bazi kohleje, dok su najniži lokalizovani na njenom vrhu.

Na taj način je napravljena tonalna topografija unutrašnjeg uva koju pokušava da objasni ,,teorija mesta,,. Ona podržava stav da razlikovanje frekvencije zvuka zavisi od mesta na bazilarnoj membrani gde zvučni impuls izazove vibraciju sa maksimalnom amplitudom. Nasuprot ovoj postavci, "teorija frekvencija " ili "telefonska teorija " govori da se u kohleji zvučna vibracija samo pretvara u električni potencijal, dok se analiza zvuka vrši u mozgu.

Nervni impuls koji je stigao iz kohleje transformiše se u nivou ćelija korteksa u neorosenzorijalni fenomen koji zatim podleže sintezi od strane psihičkih i intelektialnih procesa. Na ovaj način akustički signal biva primljen kao poruka izazivajući verbalne slike koje imaju svoje značenje.

Uvo i sluh u službi komunikacije

Putem čula sluha ne samo da uspostavljamo audioverbalnu komunikaciju sa sagovornikom, već istovremeno vršimo i kontrolu sopstvenog govora. Za uspešnu komunikaciju sa okruženjem neophodno je da su u funkciji oba uva (biauralno slušanje), pri čemu se realizuje dobra prostorna orijentacija (stereoefekat).

Tehnološki razvoj , a posebno pojava digitalne tehnologije, sigurno predstavlja važan korak u eksperimentalnom istraživanju u cilju definitivnog objašnjenjenja funkcionisanja čula sluha. S druge strane, primena digitalnog čipa u slušnim aparatima i kohlearnim implantatima ide u pravcu formiranja modela veštačkog akustičkog aparata.

Medjutim, još uvek savremene tehnološke inovacije ne mogu da zamene prirodu, već samo da je u izvesnom stepenu imitiraju.