چگونه می شنویم؟

گوش

محرک شنوایی
امواج صوتی عبارت است از تغییرات فشار در محیطی سیال (معمولاً هوا) که از ارتعاش یا حرکت یک شیء به وجود می آیند. هنگامی که حیوان متوجه این تغییرات فشار می شود (معمولاً با گوش، البته موارد استثنا وجود دارد)، این تغییرات علایم عصبی ایجاد می کنند که به نوبه ی خود در مغز آن حیوان به شکلی که با پیچیدگی دستگاه عصبی او بستگی دارد، پردازش می شود. در خلاء هیچ صدایی به وجود نمی آید (مثلاً بیرون از جوّ زمین) و احتمالاً هیچ صدایی بدون وجود حیوانی که آن را تشخیص دهد، وجود ندارد.
تمام صوت ها بر حسب تغییرات فشار طی زمان (موسوم به موج صوت) قابل توصیف اند. با وجود این، غالباً مفیدتر است که صوت های پیچیده را با تجزیه به اجزای ساده ای موسوم به موج های سینوسی (1) تصور کنیم که هر کدام دارای فرکانس (2) و دامنه ی (3) خاصی هستند. این فرآیند از روی نام ریاضی دانی که برای نخستین بار آن را نشان داد، به «تحلیل فووریه» (4) معروف شد. (شکل 1)

شکل 1. اجزای سینوسی از یک موج پیچیده
موج های سینوسی، غالباً صوت های خالص (5) نامیده می شوند و این امواج را می توان با دیاپازون یا به وسیله ی ابزارهای الکترونیکی تولید کرد. فرکانس موج سینوسی بر حسب هرتز (6) (Hz) اندازه گیری می شود که با تعداد دفعات وقوع آن (چرخه ها) در هر ثانیه هماهنگی دارد. دامنه ی موج سینوسی (که آن را فشار صوت می نامند) بر حسب دسی بل (7) (dB) اندازه گیری می شود (شکل 2). توجه داشته باشید که دسی بل، واحد اندازه گیری بلندی صوت نیست.
شکل 2. یک موج سینوسی

ساختمان گوش
گوش دارای سه بخش است: گوش بیرونی، گوش میانی و گوش درونی (شکل 3). گوش بیرونی از بخش قابل رؤیت (لاله ی (8) گوش) و مجرای شنوایی (9) تشکیل شده است که به پرده ی گوش یا پرده ی صماخ (10) منتهی می شود. امواج فشار صوت در مجرای شنوایی حرکت کرده و سبب ارتعاش پرده ی گوش می شود. این ارتعاشات به وسیله ی سه استخوان بسیار کوچک (استخوان چکشی، استخوان سندانی و استخوان رکابی که مجموعاً استخوانچه ها نامیده می شوند) از گوش میانی از طریق دریچه ای با پوشش غشایی (دریچه ی بیضی) (11) در دیواره ی استخوانی اش به گوش درونی (حلزون گوش) (12) منتقل می شوند.

شکل 3. ساختار گوش. اقتباس از روان شناسی اسمیت، ار. اِی (1993) نشر کمپانی انتشارات minneapolis / St Paul
حلزون گوش مملو از مایع است و در امتداد طولی خود به وسیله ی غشای پایه (13) و غشای پوشاننده (14) به دو قسمت تقسیم می شود. بین این دو غشا، سلول های مژه دار (که بخشی از اندام کورتی (15) را تشکیل می دهند) وجود دارند که گیرنده های صوت هستند. وقتی که موج فشار صوت به دریچه ی بیضی می رسد، مایع حلزونی را به حرکت درمی آورد. مایع حلزونی به نوبه ی خود سبب می شود سلول های مژه دار خم شوند. این خم شدن، تکانه های عصبی را ایجاد می کند که در امتداد عصب شنوایی به مغز منتقل می شوند.

زیر و بمی صوت
زیر و بمی صوت، احساسی است در مورد این که یک صوت، از لحاظ آهنگ، چقدر بالا یا پایین به نظر می رسد. مهم ترین عامل تعیین کننده زیر و بمی صوت، فرکانس محرک صوتی است؛ گرچه زیر و بمی همچنین از مدت (16) (صوت های خیلی کوتاه قطع نظر از بسامد، به صورت صدای تیک ادراک می شوند) و شدت (17) صوت نیز تأثیر می پذیرند (زمانی که شدت آن ها افزایش می یابد، صوت های بالا یک کیلو هرتز زیر و بمشان افزایش می یابد و صوت های پایین یک کیلوهرتز زیر و بمشان کاهش می یابد).
فرکانس صوت ها از دو راه به وسیله ی گوش رمزگذاری می شوند. در فرکانس های پایین، سلول های مژه دار مطابق با همان فرکانس صوت شلیک می کنند و این امر به «اصل فرکانس» (18) در رمزگذاری زیر و بمی صوت شهرت دارد. با وجود این، مدت زمان تحریک ناپذیری، میزان وقوع این امر را محدود می کند و در صوت های بالای چهارصد هرتز، مکانیسم دومی مسؤولیت را به عهده می گیرد. این مکانیسم بر اساس نقش غشای پایه عمل می کند که بیشترین جابه جایی را در اثر فعالیت موج در حلزون گوش دارد و به نام نظریه ی مکانی (19) در رمزگذاری زیر و بمی صوت معروف شده است. (20) (شکل 4)

تصویر 4. امواج انتقالی در طول غشای قاعده ای برای صوت های با فرکانس های مختلف (بالا، پایین و متوسط). اقتباس از روان شناسی اسمیت، ار. ای (1993)، کمپانی انتشارات مینی پلیس / ای تی. پل.
زیر و بمی صوت معمولاً با مقیاس های موسیقی اندازه گیری می شود که بر اساس نُت های هشتگانه ساخته شده است. هر نُت خاص، یک اوکتاو از نُت قبلی که دارای نام مشابه است، بیشتر می باشد؛ البته در صورتی که بسامد آن، درست دو برابر نت پایین تر باشد. این امر باعث می شود که فاصله لگاریتمی یکسان در میان فرکانس ها، در طول مقیاس پدید آید و فاصله موسیقی بین تمام نُت های هشتگانه، یکسان در نظر گرفته می شود. با وجود این، مقیاس روان شناختی زیر و بمی (مقیاس مِل) (21) نیز ابداع شده است و تفاوت های جالبی بین این دو مقیاس وجود دارد؛ به ویژه این که فاصله ی روان شناختی بین نُت های هشتگانه، یکسان نیست، و این مطلب دیدگاه مشترک موسیقیدان ها را منعکس می سازد (شکل 5).

بلندی صوت
احساس بلندی صوت، عمدتاً از دامنه ی فشار امواج صوت ناشی می شود و به نظر می رسد که حلزون گوش، آن را به دو شیوه رمزگذاری می کند: صوت های بلند نسبت به صوت های آهسته تر، باعث می شوند که سلول های عصبی بیشتری شلیک کنند، و بعضی از سلول های عصبی تنها در واکنش به صوت شدید شلیک می کنند. گوش نیز به طیف بسیار گسترده ای از فشارهای صوت واکنش نشان می دهد (جدول 1).

شکل 5. رابطه ی بین لگاریتم فرکانس و مقیاس موزیکال در نمودار (الف) و مقایس زیر و بمی صوت در نمودار (ب). اقتباس از لیندزی. پی، اچ و نرمال. دی. اِی، (1997) فرآیند اطلاعات انسان، چاپ دوم، صفحه 163، انتشارات آکادمیک نیویورک.
جدول 1- مقایسه برخی از سطوح صوت ها

صوت های رایج	سطح فشار صوت (دسی بل)
بلند شدن هواپیما در سی دقیقه	140
موسیقی راک	120
مته بادی در یک دقیقه	100
سر و صدای کارخانه	80
مکالمه طبیعی	60
اتاق آرام	40
زمزمه، صدای خش خش برگ ها	20

دسی بل، یک واحد لگاریتمی است و افزایش بیست دسی بل مساوی است (مطابقت می کند) با ده برابر افزایش سطح فشار صوت.
بلندی صوت را می توان با واحد لگاریتمیِ موسوم به «سون (22)» (23) اندازه گیری کرد. رابطه بین بلندی صوت و شدت فیزیکی محرک که سبب ایجاد آن می شود، حدوداً تا زیر سی دسی بل، تقریباً خطی است. کمتر از این مقدار، گوش بیشتر حساس تر می شود و تغییرات بلندی صوت با افزایشِ در فشار صوت، سریع تر می شوند.
بلندی صوت همچنین به فرکانس آن بستگی دارد و گوش در محدوده ی یک تا چهار کیلوهرتز، بیشترین حساسیت را دارد. با مقایسه ی انطباق بلندی هر صوت خالص با صوت معیار یک کیلوهرتز، می توان منحنی های بلندی هم تراز (24) صوت را ساخت (شکل 6).
شکل 6. منحنی های بلندی هم تراز صوت

تعیین منبع صوت (جهت یابی صوت)
اگر منبع صوت مستقیماً روبه روی ما باشد، فشار امواج صوتی که به دو گوش ما می رسد، یکسان خواهد بود و ما می توانیم در حالی که منبع صوت را نمی بینیم، آن را به عنوان علامت (25) برای حدس زدن محل منبع صوت به کار ببریم. اگر منبع صوت در یک سمت باشد، تفاوت بین فشار امواج صوت در هر گوش، علامت های مهمی برای تعیین منبع صوت فراهم می کند. برای مثال، اگر منبع صوت سمت چپ ما باشد، صوت اول وارد گوش چپ ما می شود و شدیدتر خواهد بود. سرنخ زمان ورود (26) برای صوت های کمتر از 1/5 کیلو هرتز کارآیی بهتر دارد؛ در حالی که سرنخ شدتّ نسبی (27) برای صوت های حدوداً بالای 2/5 کیلوهرتز بهتر عمل می کند.
در زندگی طبیعی، غالباً صوت ها هم به طور مستقیم و هم پس از انعکاس از سطوح دیگری (نظیر دیوارها) به گوش ما می رسند. ما معمولاً از انعکاس صدا مطلع نیستیم، و قضاوت ما مبتنی بر اولین صوتی است که وارد گوشمان می شود؛ و این امر به عنوان اثر تقدم (28) معروف شده است. لاله ی گوش نیز سرنخ هایی برای جهت یابی صوت فراهم می کند؛ به ویژه در تشخیص این که آیا منبع صوت در روبه رو یا پشت سر ما قرار دارد. پیچ ها و چین خوردگی ها در لاله ی گوش تغییرات ظریفی در فشار امواج صوت به لحاظ وابستگی صوت به مسیری که از آن می آید، ایجاد می کنند. وقتی صداها (نظیر موسیقی) از طریق گوشی ها شنیده می شوند، این تغییرات را حذف می کنند و نوعاً همانند صداهای داخل سر شنیده می شوند.

از دست دادن شنوایی
قرار گرفتن در معرض صداهای خیلی بلند (مثلاً موزیک بلند یا سر و صداهای محل کار) حتی برای بیست دقیقه می تواند باعث از دست دادن شنوایی شود که تا 24 ساعت ادامه دارد. بلندی بیش از حد صدا برحسب این که صدا برای رسیدن به آستانه چه مقدار باید بلندتر از حدّ معمول باشد، اندازه گیری می شود. این حالت به خستگی شنوایی (29) معروف است، و میزان از دست دادن شنوایی، جابه جایی موقتی آستانه (30) نام دارد. قرار گرفتن در معرض صدا به مدت طولانی و مداوم، به از دست دادن شنوایی ناشی از سر و صدا منجر می شود که پیشرونده و غیرقابل برگشت است؛ زیرا این نوع فقدان شنوایی از آسیب سلول های مژه دار در حلزون گوش ناشی می شود. شروع این عارضه خیلی آرام و غالباً نامحسوس است.
تینیتوس (31) عبارت است از وزوز گوش یا صدای بی وقفه ی زنگ در گوش ها بدون هر محرک خارجی. این اختلال غالباً با قرار گرفتن در معرض سر و صدای بلند ایجاد می شود، و یکی از نشانه های بیماری های مختلف گوش از جمله آسیب دیدن حلزون گوش و اختلالات ناشی از آسیب مکانیکی یا برخی داروهای می باشد.
از دست دادن شنوایی که به علتِ فرآیند پیری اتفاق می افتد، پیرگوشی (32) نامیده می شود. این اختلال معمولاً به علت اثر فزآینده تغییرات جزئی در چیزهایی نظیر خاصیت ارتجاعی پرده ی گوش و غشای پایه و از بین رفتن عناصر حسی - عصبی در حلزون گوش می باشد. پیرگوشی نخست حساسیت به صداهای با فرکانس بالا را تحت تأثیر قرار می دهد؛ ولی با افزایش سن، ناشنوایی تدریجاً نسبت به فرکانس های پایین تر نیز اتفاق می افتد.
از دست دادن شنوایی ناشی از آسیب حلزون گوش، غالباً با احساس افزایش شدت صوت (33) همراه است. در این صورت گرچه آستانه ها بالا می روند، افزایش بلندی صوت ادراک شده با افزایش شدت صوت، سریع تر از حد معمول می باشد؛ در نتیجه صداهای با شدت بالا نیز ممکن است به صوت عادی ادراک شوند؛ از این رو کسی که هنگام گفت و گو با فرد ناشنوا صدایش بلند می کند، ممکن است با این توصیه روبه رو شود که «هیچ نیازی به فریاد زدن نیست».

پی نوشت ها :

1. sine waves.
2. frequency.
3. amplitude.
4. Fourier analysis.
5. Pure Tones.
6. Hertz.
7. Decibels.
8. Pinna.
9. auditory canal.
10. Tympanic membrane.
11. Oval Window.
12. Cochlea.
13. basilar membrane.
14. tectorial membrane.
15. Organ of Corti.
16. duration.
17. intensity.
18. Frequency Principle.
19. Place Theory.
20. نظریه مکانی تبیین می کند که ما چگونه صداهایی با زیر و بمی بالا را می شنویم. در این نظریه چنین فرض می شود که فرکانس یک صوت به ناحیه ای از غشای پایه بستگی دارد که به میزان حداکثر در برابر موج صوتی جابه جا می شود.
21. mel.
22. واحد پایه مقیاس نسبی بلندی صدا (مترجم).
23. sone.
24. equal loudness contours.
25. Cue.
26. time of arrival.
27. relative intensity.
28. precedence effect.
29. auditory fatigue.
30. temporary threshold shift.
31. tinnitus.
32. Presbyacusis.
33. loudness recruitment.
منبع مقاله :
کریستنسن، یان و هاگ واگنر و سباستین هالیدی؛ (1385)، روان شناسی عمومی، گروه مترجمان، قم، مرکز انتشارات مؤسسه آموزشی و پژوهشی امام خمینی (رحمه الله)، چاپ اول