Følelsen av hørsel er et mesterverk av ingeniørfag
Av Jonathan McLatchie, 30. november 2023. Oversatt herfrra.

Øret er ansvarlig for to av våre mest grunnleggende sanser - hørsel og likevekt - der alle reseptorene finnes inne i det indre øret. For en utrolig animasjon av hvordan hørsel fungerer, anbefaler jeg denne YouTube -videoen -lenke https://youtu.be/PeTriGTENoc?t=2.
Her vil jeg beskrive anatomien til øret og det biologiske grunnlaget for hørselsfølelsen. Informasjonen nedenfor finner du i en hvilken som helst god anatomi- og fysiologi- lærebok. Du kan også finne en god diskusjon av dette emnet i kapittel 11 i Your Designed Body -lenke https://discoveryinstitutepress.com/book/your-designed-body/ , av Steve Laufmann og Howard Glicksman.
Det kan være nyttig å referere til illustrasjonen av øret nedenfor når du leser beskrivelsen som følger.

Bilde 1. Ørets oppbygning

Det ytre øret
Det ytre øret består av aurikkelen og ørekanalen. Aurikkelen er sammensatt av huddekkende brusk. Hos hunder (som har bevegelige ører), kan aurikkelen tjene som en trakt for lydbølger. Hos mennesker, derimot, ville dens fravær ikke påvirke hørselen vår negativt.
Hud som inneholder ceruminøse kjertler omkranser ørekanalen (også kalt det eksterne auditive kjøttet). ørekanalen er en rørlignende struktur som strekker seg fra det ytre øret til mellomøret. Den er ansvarlig for å lede lydbølger inn i øret, som deretter reiser gjennom ørekanalen og ankommer trommehinnen (tympanisk membran) i mellomøret. Trommehinnen vibrerer som svar på disse lydbølgene, og disse vibrasjonene overføres til mellomørebenene.
Mellomøret
Mellomøret er et hulrom i det temporale beinet som er fylt med luft. Den tympaniske membranen (populært kalt trommehinnen) er en tynn, fleksibel membran som skiller det ytre øret fra mellomøret, og er strukket over enden av øregangen. Når lydbølger kommer inn i øregangen, slår de på trommehinnen og får den til å vibrere. Bak trommehinnen er det tre små bein kjent som ørebein (ossikler) - nemlig malleus (hammeren), incus (ambolten) og Stapes (stigbøylen). ørebenene danner en kjede og er koblet til hverandre. Når trommehinnen vibrerer som svar på bølger, får det hammeren til å bevege seg, som igjen beveger ambolten og stigbøylen. Denne mekaniske koblingen hjelper til med å forsterke vibrasjonene og overfører dem fra trommehinnen til det indre øret.
Mellomøret er også koblet til nasopharynx (baksiden av halsen) gjennom et rør kalt øretrompeten -lenke https://sml.snl.no/Eustachis_r%C3%B8r . Dette røret hjelper til med å utjevne lufttrykk på begge sider av trommehinnen. Dette er viktig for å opprettholde likevekten av lufttrykk mellom mellomøret og det ytre atmosfæretrykket, for å la trommehinnen vibrere ordentlig.

Det indre øret
Det indre øret er også et hulrom i det temporære beinet -lenke https://en.wikipedia.org/wiki/Temporal_bone , og kalles også den benete labyrinten. Den er foret med en membran kalt den membranøse labyrinten. Mellom beinet og membranen er en væske som kalles perilymf, og innenfor de membranøse strukturer i det indre øret er en væske som kalles endolymfe. Tre av disse strukturene (utricle, saccule og halvsirkelformede kanaler) er opptatt av likevekt. Den siste (cochlea) forholder seg til å høre.
Cochleas utseende er som skallet til en snegl. Innsiden av cochlea er delt inn i tre kanaler, fylt med væske. Den øverste kanalen kalles Scala vestibuli, og den er fylt med perilymph (en væske som ligner cerebrospinalvæske). I likhet med Scala Vestibuli er den også fylt med perilymph. Lydvibrasjoner reiser gjennom Cochlea ankommer Scala Tympani. Midtkanalen kalles Scala Media (ellers kjent som cochlear kanalen), og den er atskilt fra Scala Vestibuli av Reissners membran, og fra Scala Tympani av Basilar Membrane. Scala -mediene inneholder endolymfe og er hvor sensoriske celler i cochlea (kjent som hårceller) er lokalisert. Disse hårcellene er selvfølgelig ikke hår, men er snarere spesialiserte mikrovilli som er ansvarlige for å konvertere lydvibrasjoner til elektriske signaler som kan tolkes av hjernen. Over hårcellene ligger tektoremembranen som, slik vi skal se, er avgjørende for å høre.

Bilde 2. Øret styrer også balanse -Bilde v. O. Grasso

Følelsen av å høre

Hørselsprosessen begynner med produksjon av lydbølger, som er trykksvingninger som blir forplantet gjennom luft. Disse bølgene blir traktet inn i ørekanalen av Pinna (den ytre delen av øret). ørekanalen bærer lydbølgene til trommehinnen (tympanisk membran), som får den til å vibrere. Disse vibrasjonene overføres deretter til hammern, ambolten og stigbøylen som forsterker vibrasjonene. Stigbøylen er koblet til det ovale vinduet, en membranbelagt åpning til det indre øret. Vibrasjon av stigbøyle-beinet mot det ovale vinduet skaper trykkbølger i den væskefylte koklea -lenke https://test.nhi.no/sykdommer/orenesehals/indre-ore-og-balanseorganer/stoyskade/ . Når trykkbølgene passerer gjennom væsken i koklea (sneglehuset), forårsaker de vibrasjoner i basiæar membran. Dette resulterer i bøyning av hårceller mot tectorialmembranen, som igjen utløser frigjøring av nevrotransmittere, som konverterer mekaniske vibrasjoner til elektriske signaler. Disse elektriske signalene overføres til hjernen av den auditive nerven, der de tolkes som lyd av de auditive områdene i de temporale lobene i hjernebarken.
De auditive nervefibrene som bærer informasjon fra det ene øret som delvis krysser til motsatt side ved en struktur i hjernestammen, kjent som den trapesoide kroppen. Dette betyr at signaler fra begge ører blir sendt til begge sider av hjernen. Dette spiller en viktig rolle i lydlokalisering og romlig prosessering, slik at hjernen kan sammenligne tidspunktet og intensiteten til signaler fra begge ører, og hjelper oss å bestemme retningen til en lydkilde. Impulser som ankommer fra hvert indre øre telles og sammenlignes av de auditive områdene, for å bestemme retningen på en lyd. Hvis det kommer flere impulser fra høyre Cochlea enn fra venstre, projiserer hjernen lyden til høyre, og omvendt.

Nevronene til den auditive cortex er organisert på en måte som ligner på et pianotastatur - og blir arrangert fra lav til høy tonehøyde. Hjernen er også i stand til å oppdage volum, rytme og tempo, samt Timbre, som er en kvalitet på tonen (en gitar som spiller en midtre C og et piano som spiller den samme noten med samme volum, vil høres annerledes på grunn av den unike lydkvaliteten i hvert instrument.

Mesterverk av ingeniørfag
Anatomi til hørsel, beskrevet ovenfor, er selvfølgelig systemet som finnes hos mennesker og andre landpattedyr. Mange andre organismer har mindre avanserte hørselssystemer. For eksempel mangler fisk ytre ører og har strukturer som kalles otolitter som oppdager vibrasjoner og endringer i vanntrykket. Reptiler, fugler og amfibier mangler ofte et ytre øre og har et enkelt mellomørben i stedet for de tre som finnes hos pattedyr. Og de fleste virvelløse dyr (som krepsdyr og bløtdyr) mangler ører og helt en følelse av å høre. Typisk er at påstander om at følelsen av hørsel er utviklet ved naturlig seleksjon, fokusert på disse som mellomtrinn. Hammeren, ambolten og stigbøylen antas å ha oppstått fra tre reptilianske bein assosiert med kjeven -h.h.vis kvadratbenet, leddbenet og columella respektivt.
Imidlertid involverer virveldyrs-følelsen av å høre flere grunnleggende anatomiske trekk, som er felles for alle virveldyr-hørselssystemer og ikke kan fjernes uten å kompromittere (eller eliminere evnen til å høre. For eksempel er cochlea (som inneholder hårcellene) en kritisk komponent for å overføre lydvibrasjoner til elektriske signaler som hjernen kan tolke. Den ledende årsaken til hørselstap er faktisk skade på hårcellene. Videre er den auditive nerven, som bærer elektriske signaler fra hårcellene i cochlea til hjernen, avgjørende for å overføre auditiv informasjon til sentralnervesystemet. Ved skader eller infeksjoner (for eksempel hjernehinnebetennelse) der den auditive nerven er skadet, kan resultatet være et fullstendig og permanent tap av hørsel i det øret. Trommehinnen (tympanisk membran), som vibrerer som respons på lydbølger, overfører disse vibrasjonene til mellomøret ossikler, er også et essensielt aspekt av følelsen av hørsel. Hvis trommehinnen er skadet eller perforert, kan konsekvensen være døvhet. Minimum ett mellomøret ossikkel ser ut til å være essensielt for å høre også. Et annet avgjørende trekk ved det auditive systemet er det ovale vinduet, den membranbelagte åpningen mellom midten og indre øre, som ligger ved bunnen av stigbøyle-beinet. Vibrasjoner overført av ossiklene overføres til væsken i sneglehuset gjennom det ovale vinduet.

Bilde 3. Relevansen -mer regel enn unntak

Dermed er flere forskjellige strukturelle komponenter nødvendige for virveldyrsfølelsen av å høre. Det anstrenger troverdigheten å anta at en ikke-styrt prosess med tilfeldig variasjon siktet av naturlig seleksjon, kan sette sammen et så delikat arrangert system. Det peker i stedet til en årsak med framsyn.

Bilde 5. Jonathan McLatchie

JONATHAN MCLATCHIE
RESIDENT BIOLOG & stipendiat, SENTER FOR VITENSKAP OG KULTUR
Dr. Jonathan McLatchie har en bachelorgrad i rettsmedisinsk biologi fra University of Strathclyde, en mastergrad (M.Res) i evolusjonsbiologi fra University of Glasgow, en andre mastergrad i medisinsk og molekylær biovitenskap fra Newcastle University, og en doktorgrad i evolusjonsbiologi fra Newcastle University. Tidligere var Jonathan assisterende professor i biologi ved Sattler College i Boston, Massachusetts. Jonathan har blitt intervjuet på podcaster og radioprogrammer, inkludert "Unbelieveable?" på Premier Christian Radio og mange andre. Jonathan har snakket internasjonalt i Europa, Nord-Amerika, Sør-Afrika og Asia for å fremme beviset for design i naturen.

Oversettelse via google oversetter og bilder, ved Asbjørn E. Lund