Fakta om hørsel

Lyden og øret

Vi tenker sjelden over hva som egentlig skjer fysisk når musikken kommer  strømmende. Men veien fra de første svingningene og opp til hjernen  er lang. Og hva betyr alle fagutrykkene?

Her kommer forklaringer av en del utrykk, fenomener og reaksjoner  rundt lyd, både før og etter at den har nådd øret.

Slik oppstår lyd

Lufta består av gassmolekyler. Svingningene fra en lydkilde gir vekselvis  over- og undertrykk i gassmolekylene rundt lydkilden. Dette forplanter seg  gjennom lufta og setter til slutt trommehinna i de samme bevegelsene som lydkilden  hadde.
Det er ikke luftmolekylene som flytter seg, men bølgebevegelsen.

Decibel

Styrken på lydtrykket (og dermed lydstyrken) defineres i decibel SPL  (Sound Pressure Level). Øret kan oppfatte et lydtrykk på trommehinna  tilsvarende en vekt på 0,16 milliontedels gram. Det tilsvarer det trykkfallet  du opplever når du strekker deg på tå (lufta blir tynnere  i høyden…).
Det laveste lydtrykk vårt øre oppfatter kalles høreterskelen,  mens lydtrykket ved smerteterskelen er en million ganger sterkere enn lyden  ved høreterskelen. Både høreterskel og smertegrense er individuelle og situasjonsbetingede fenomener.

Noen decibelnivåer

Høreterskel 0 dB SPL
Knitring fra tørt løv 10-20 dB SPL
Vanlig samtale 1 meter 60 dB SPL
Sterkt trafikkert gate 80 dB SPL
Pressbor, 10 meters avstand 100 dB SPL
Smertegrense 120 dB SPL

Frekvens

Frekvensen måles i Hertz (Hz). Et visst antall Hertz er et tilsvarende  antall svingninger i løpet av et sekund. En enstrøken a har 440 Hz. Lydkilden svinger da 440 ganger i løpet av et sekund.

Lydens hastighet

Lydbølgene beveger seg i lufta med cirka 340 meter per sekund eller  1217 km. i timen. Dette er avhengig av temperatur, trykk og fuktighet i lufta. Men jo varmere, jo raskere.

Overtoner og klangfarge

En enstrøken a på et piano har en annen klang enn på en trompet. Dette er fordi klangen i tillegg til grunntonen består av flere toner som kalles overtoner. Klangfargen bestemmes av hvor mange overtoner det  er, og hvilke frekvenser og styrker de har. I tillegg bestemmes klangfargen fra forskjellige instrument av innsvingningsforløpet (hvordan klangen  bygges opp) og utsvingsforløpet (hvordan klangen dør ut). I ut-  og innsvingningsforløpet oppstår det små hurtige ”ekstrasvingninger” som vi kaller transienter. Transientene kan også i stor grad være med på å gi klangen særpreg.

Frekvensområdet

Det menneskelige øret kan registrere svingninger med frekvens fra 16  Hz (fjern torden) til i underkant av 20 000 Hz. Pianoet dekker frekvensområdet  fra cirka 30 Hz til i overkant av 4000 Hz. All informasjon over 4000 Hz kommer altså fra overtonene.

Høyfrekvente barn

Evnen til å høre høye frekvenser er størst hos barn.  I 15-årsalderen kan nesten alle oppfatte frekvenser opptil 20 000 Hz  mens man i 40-årsdalderen sjelden hører frekvenser over 15 000-16 000 Hz.

Frekvensforandringer

Det er en grense for hvor små frekvensforandringer vi kan oppfatte. Hørselen  er mest følsom i frekvensområdet 500- 1000 Hz, som omtrent er  omfanget for talestemmen. Ved en frekvens på 1000 Hz er vi i stand til å oppfatte en frekvensendring ned til 3 Hz. Ved lavere og høyere frekvenser må frekvensforandringene være større for at de skal oppfattes.

Det hørbare frekvensområdet

Bassområdet- ca. 16- ca. 300 Hz
Mellomområdet- ca. 300- ca. 3000 Hz
Diskantområdet – ca. 3000- ca. 20.000 Hz

Dopplereffekten

Når vi beveger oss mot en lydkilde som står i ro, vil vi møte  flere lydbølger enn om vi står stille. Vi vil derfor høre lyden med en høyere frekvens enn når vi står stille. Beveger  vi oss fra lydkilden, vil tonen oppfattes lavere.
Det er denne effekten som får oss til å oppfatte at lyden forandrer  seg når en lydkilde kjører forbi oss, for eksempel en politibil med sirene. (Og han som fant ut dette het selvfølgelig Doppler.)

Øremuslingen

Det er ikke tilfeldig hvordan den synlige delen av øret ser ut. ”Hvis  dine ører henger ned kan du ta dem og vifte med” heter det i sangen.  Mange dyr kan bevege ørene og bruker høresansen til å beskytte  seg mot fare fra alle retninger. Med sin spesielle og individuelle form og  mange folder, sørger øremuslingen for at så mye lyd som mulig reflekterer inn mot øregangen, som igjen leder inn til trommehinna. Øremuslingen  er et mesterstykke i asymmetri, noe som fører til at lyd fra forskjellige  retninger reflekteres på ulike måter. Dermed kan vi altså bestemme hvilken retning lyden kommer fra.

Videre inn i øret

Fra øremuslingen sendes lyden innover i øregangen, som er cirka  3 centimeter lang og svakt konisk. I enden av øregangen sitter trommehinnen,  som med sin ovale og svakt koniske form følger opp resten av ørets asymmetri.

Mellomøret

De svært svake bevegelsene i trommehinna blir forsterket i mellomøret  ved at trommehinnas bevegelser overføres videre via tre små bein:  Hammeren, ambolten og stigbøylen. Stigbøylen er det aller minste  beinet i kroppen. Det er bare 0,25 til 0,33 centimeter langt og veier 1,9 til  4,3 milligram. For å virke tilfredsstillende må mellomøret  være fylt av luft, og det må til enhver tid være samme lufttrykk  her som på utsiden av trommehinna. Dette oppnås via en kanal -–øretrompeten – som  går fra mellomøret og ned til munnhulen. Øretrompeten er vanligvis lukket og åpnes når vi gjesper, gaper eller svelger kraftig.

Stapediusmuskelen

Stapediusmuskelen er en slags liten ”politimuskel” som sitter mellom  stigbøylen og veggen i mellomøret. Den trekker seg sammen ved  lydintensiteter på over 70-80 dB. Overføringen inn til det indre øret  vil dermed kunne reduseres med 15-20 dB. Dette skjer for frekvenser opp til  1500 Hz.
Samtidig vil muskler rundt trommehinna kunne strammes, slik at overføringen  dempes her. Det er denne muskelstrammingen som gir smerter ved svært  høy lyd.
Stapediusmuskelen blir mindre på vakt når vi drikker alkohol eller  ruser oss. Rus og høy konsertlyd er altså ikke en veldig bra kombinasjon.
Et annet poeng å merke seg, er at vi kan få hørselsskader  ved å bli utsatt for overraskende høye lyder, fordi stapediusmuskelen ikke får tid til å trekke seg sammen.

Det indre øret

Ambolten, stigbøylen og hammeren sender lyden videre gjennom en ny hinne,  som kalles ”det ovale vindu”, til sneglehuset som sitter i det  indre øret. Strukturen i sneglehuset er fylt av væske. I sneglehuset  blir lydbølgene forvandlet til nerveimpulser. Sneglehuset ser ut som  et sneglehus og er til sammen 3,5 centimeter langt. Kanalen i sneglehuset er  delt i to deler som begge er fylt med en lettflytende væske. På skilleveggen  mellom de to kanalene (basillarmembranet) er det fordelt cirka 15 500 hårceller. Selve hårene kalles cilier.

Vi oppfatter lyden

Når lydbølgene kommer inn gjennom trommehinna, vil stigbøylens  fotplate svinge raskt frem og tilbake mot det ovale vindu. Da oppstår  det trykkbølger i væsken i sneglehuset. Disse trykkbølgene  vil forandre formen på basillarmembranet, og dermed blir også ciliene  bøyd. På denne måten sender de nerveimpulser til hørselsnerven, som med sine fibrer leder signalet opp til hjernens hørselbark.
På forskjellige steder langs hørselsnerven slås informasjonene  fra de to ørene sammen. Det går også nerver fra hjernen  og ned mot det indre øret som er med å styre signalene fra ørene opp til hjernen.

I hjernen…

Fra luftmolekylene setter seg i bevegelse et sted i nærheten av oss og  til lyden er vel registrert i hjernen, går det ufattelig kort tid. Og  nå er tiden kommet til at hjernen skal delta i å omforme lyden  til følelser, tanker og opplevelser som kanskje igjen skaper lydlig  respons hos oss selv.
Både ørets og hjernens funksjoner i forhold til lyd fyller mange  doktoravhandlinger. Og særlig når det gjelder hjernen, drives det for øyeblikket mye spennende forskning.

(Hentet fra en artikkel skrevet av Kari Holdhus)