מהאוויר אל העצב
קול הוא דחיסה ומתיחה של האוויר שנעות ממקום למקום. כשהוא מגיע אליכם, הוא עובר לאורך תעלת השמע, צינור באורך של כ־2.5 cm, ודוחף את עור התוף שבקצה שלה: קרום דק ומתוח שקוטרו קצת פחות מסנטימטר. עור התוף נע פנימה והחוצה עם כל דחיסה, ושרשרת של שלוש עצמות זעירות מעבירה את התנועה דרך האוזן התיכונה, המלאה באוויר, אל האוזן הפנימית, הטמונה בעצם הקשה ביותר בגולגולת.
שם התנועה נכנסת אל השבלול, צינור מפותל מלא נוזל, בגודל של אפונה בערך. בתוכו הקול הופך לאותות בעצב השמיעה, והמוח שומע אותו. הסצנה מראה את כל זה בגודלו האמיתי, עם התעלה פתוחה בחתך כדי שתוכלו להציץ פנימה.
למה יש עצמות באוזן התיכונה
קול באוויר כמעט לא חודר למים: כמעט כולו מוחזר מפני השטח. לנוזל שבשבלול יש אותה בעיה, והאוזן התיכונה היא הפתרון.
שטחו של עור התוף גדול בערך פי שבעה־עשר משטח בסיס הארכוף, העצם האחרונה, שיושב בפתח קטן שנקרא החלון הסגלגל. אותה דחיפה, שנאספת על פני עור התוף הגדול ונמסרת דרך הבסיס הקטן, הופכת ללחץ גדול בהרבה. הפטיש והסדן מוסיפים על כך פעולת מנוף קטנה, כך שהלחץ על הנוזל מגיע בסוף ליותר מפי עשרים מהלחץ שהגיע לעור התוף.
נסו: צפו בעצמות בזמן שאתם משנים את עוצמת הקול. ידית הפטיש מחוברת לעור התוף; הפטיש והסדן מתנדנדים יחד סביב הראשים שלהם, והארכוף נע פנימה והחוצה בחלון הסגלגל כמו בוכנה.
גל שממיין את גובה הצליל
לכל אורך השבלול עובר הקרום הבזילרי, ומחלק אותו לשניים. הוא צר וקשיח בבסיס, ליד החלון הסגלגל, ונעשה רחב וגמיש יותר לכיוון הקצה, במרחק של כ־3.5 cm. כל חלק בו נוטה לרטוט בגובה צליל משלו: הבסיס הקשיח בצלילים גבוהים, הקצה הגמיש בצלילים נמוכים.
כשהארכוף דוחף את הנוזל, יוצא לדרכו גל לאורך הקרום, מהבסיס לכיוון הקצה. בדרכו הוא מאט וגדל, עד שהוא מגיע למקום שמתאים לגובה הצליל שלו. שם הוא מגיע לשיא, ותוך מילימטר או שניים הוא דועך. צליל גבוה מגיע לשיא ליד הבסיס; צליל נמוך נע כמעט עד הקצה. כך השבלול ממיין את הקול לפי גובה הצליל לאורכו, וכל הכפלה של גובה הצליל מזיזה את השיא בכמה מילימטרים.
נסו: בחרו השבלול מיושר תחת יישור השבלול, כך שהשבלול יתיישר לצינור ישר. אחר כך הזיזו את גובה הצליל (חזקות של עשר) מזמזום נמוך 50 Hz אל צליל יתוש 17 kHz, וצפו בשיא מחליק מהקצה אל הבסיס.
המחוון משתמש בחזקות של עשר כי גם הקרום בנוי בערך כך: יחסים שווים של גובה צליל תופסים אורכים שווים בקירוב. הקטע מ־100 Hz עד 1,000 Hz תופס כ־11 mm ממנו, והקטע מ־1,000 Hz עד 10,000 Hz כ־16 mm. גאורג פון בקשי היה הראשון שצפה בגלים האלה, בשבלולים של גופות, ועל כך זכה בפרס נובל ב־1961.
תאי שערה הופכים תנועה לאותות
על הקרום, בשורה לכל אורכו, יושבים כ־3,500 תאי שערה פנימיים. לכל אחד מהם יש בראשו ציצה של זיפים נוקשים. כשהקרום נע למעלה, הזיפים מתכופפים, תעלות זעירות בהם נפתחות, והתא מעביר אות לסיבי העצב שנוגעים בו. כ־30,000 סיבים יוצאים מהשבלול בעצב השמיעה, ורובם מאזינים, כל אחד, לתא שערה פנימי יחיד.
מכיוון שכל תא שערה יושב במקום אחד על הקרום, כל סיב מייצג גובה צליל אחד. המוח יודע איזה גובה צליל הוא שומע לפי אילו סיבים פעילים. אקורד, או קול של אדם, מניעים כמה מקומות בבת אחת, והמוח שומע את כולם.
כ־12,000 תאי שערה חיצוניים עושים עבודה אחרת: הם דוחפים בחזרה את הקרום בקצב שלו, וכך מגבירים צלילים שקטים ומחדדים את השיא. הסצנה משאירה אותם בחוץ.
חזק ושקט
את עוצמת הקול מודדים בדציבלים. כל 10 dB פירושם פי עשרה אנרגיית קול: בחדר שקט יש כ־30 dB, בשיחה כ־60, ברחוב סואן 80, ובהופעת רוק יותר מ־100. צליל חזק יותר מזיז את הקרום יותר, ולכן כל סיב יורה מהר יותר, והרטט מתפשט ליותר מקומות, בעיקר לכיוון הבסיס, כך שמצטרפים עוד סיבים.
הצליל השקט ביותר שאפשר לשמוע תלוי בגובה שלו. האוזניים רגישות ביותר בין 2 ל־5 kHz בערך, בין השאר מפני שתעלת השמע נמצאת בתהודה סביב 3 kHz, והרבה פחות רגישות בקצוות הטווח. זמזום של 50 Hz צריך לעבור את 40 dB לפני שאדם צעיר ישמע אותו בכלל.
נסו: בחרו זמזום נמוך 50 Hz ולחישה. הגל מגיע עד הקצה, אבל אף תא שערה לא זז מספיק כדי לירות. הגבירו את עוצמת הקול עד שהעצב יידלק.
למה הצלילים הגבוהים נעלמים ראשונים
כל צליל, יהיה גובהו אשר יהיה, עובר בבסיס השבלול בדרכו לאורך הקרום. במהלך החיים תאי השערה שם נשחקים יותר מכולם, ותאי שערה שמתים אינם מוחלפים. לכן השמיעה דועכת בדרך כלל מלמעלה למטה: עד גיל 70 רוב האנשים איבדו לגמרי את הצלילים הגבוהים ביותר, ושומעים הרבה פחות טוב צלילים שבין 4 ל־8 kHz. רעש חזק גורם לאותו נזק מהר יותר, ו־85 dB במשך שעות ביום מספיקים לשם כך.
נסו: בחרו צליל יתוש 17 kHz ורחוב סואן, ואז שנו את גיל המאזין מ20 שנה ל45 שנה. אותו צליל כבר לא נשמע. הביטו פנימה, ותראו שבבסיס הקרום חסרים תאי שערה רבים.
מה המודל הזה משאיר בחוץ
הסצנה מאטה כל רטט בפקטור שמוצג מעל התעלה, מפי 40 בערך לצליל של 20 Hz ועד יותר מפי 13,000 לצליל של 20 kHz, ומגדילה כל תנועה: לחישה מזיזה את עור התוף פחות מרוחבו של אטום. גם המשרעות דחוסות, כדי שצלילים שקטים וצלילים חזקים ייראו שניהם.
צורת הגל לאורך הקרום, האופן שבו הירי מתפשט עם עוצמת הקול ואובדן תאי השערה הם התאמות פשוטות להתנהגות שנמדדה, ולא הדמיה של הנוזל בשבלול. השבלול האמיתי מחולק לשלוש תעלות מלאות נוזל, והקרום נושא מבנה שלם, איבר קורטי, ולא שורה אחת של תאים. בצלילים נמוכים סיבי העצב גם יורים בתיאום עם הגל, וזה נותן למוח רמז שני לגובה הצליל. שני שרירים באוזן התיכונה, שמקשיחים את העצמות מול צלילים חזקים, וכל מה שהמוח עושה עם האותות משתי האוזניים, אינם מוצגים.