Forfattere
Hvad sker der, når vi hører? Hvor går lyden hen, når den kommer ind i vores ører? Vores ører registrerer luftens vibrationer og omdanner dem til elektriske signaler, som hjernen kan behandle. Men det er kun begyndelsen. Hjernen bruger titusindvis af nerveceller til at høre selv den mest stille eller simple lyd. Med disse nerveceller løser hjernen et uendeligt puslespil: at finde ud af, hvad der foregår i verden. For at gøre det skal hjernen adskille lyde, der forekommer på samme tid, genkende dem og beskrive dem på mange måder, f.eks. hvor høj en lyd er, og hvor den kommer fra. Denne artikel giver et overblik over, hvordan ørerne og hjernen arbejder sammen, så vi kan leve i en verden af lyd.
Forestil dig, at du sidder ved en meget stille sø. Forestil dig nu, at du placerer to små legetøjsbåde i vandkanten med cirka en meters mellemrum, ligesom drengen på billedet ovenfor. Du kaster en sten i vandet, længere ude end bådene. Når stenen rammer vandet, skaber den krusninger, der bevæger sig udad i en cirkel fra det sted, hvor stenen sank. Når bølgerne når jeres både, gynger bådene op og ned. Hvis din sten landede lige langt fra hver båd, vil begge både begynde at bevæge sig på samme tid. Men hvis din sten lå tættere på den venstre båd, vil den begynde at vugge rundt før båden til højre.
Forestil dig nu, at der er travlt på søen. En hund plasker i nærheden, en jetski suser forbi i det fjerne, og ænder svømmer rundt. Hver ting, der bevæger sig, skaber flere bølger i forskellige størrelser, der kommer fra mange retninger – og hver bølge vil bevæge dine både på en bestemt måde.
Hvad nu, hvis du ikke kunne se hele søen, men kun kunne se de to både? Du ved måske, at noget skaber krusninger, men det ville være svært at finde ud af, hvad der forårsagede dem. Det er præcis, hvad man gør, når man lytter til lyde. Når mennesker taler, fugle synger, eller biler kører forbi, skaber de usynlige krusninger af luft, der spreder sig udad ligesom krusningerne på søen. Når disse krusninger når dine ører, får de bevægelige dele inde i dine ører til at “vugge” rundt, ligesom legetøjsbådene, og nerverne inde i dine ører sender signaler om denne vuggende bevægelse til din hjerne. Din hjerne regner så ud, hvad lydene er, og hvor de kommer fra – selv om du ikke kan se, hvad der laver lyden! Hørelsen kan skabe et levende billede af verden omkring dig, og det meste af tiden lægger du ikke engang mærke til, at du gør det! Forskerne er stadig ved at finde ud af, hvordan det sker [1].
Hvis du kunne se luft bevæge sig i slowmotion, kunne du se lydvibrationer bevæge sig fra en persons hænder, når de klapper, gennem luften til dine ører. Selvfølgelig er luft usynlig, og den vibrerer alt for hurtigt til, at vores øjne kan følge med, men nogle forskere har udtænkt en smart måde, hvorpå du kan se lydbølgerne. Hvis du vil vide mere om fysikken bag lyd i luften, kan du læse denne artikel fra Frontiers for Young Minds.
Dine ører består af flere dele (figur 1). De flagrende dele på siderne af dit hoved kaldes dine ydre ører. Det ydre øre samler lydbølgerne, der bevæger sig gennem luften, og leder dem ind i øregangen, hvor de støder mod et tyndt stykke hud med en diameter på ca. 8 mm (lidt mindre end et M&M-bolsje), kaldet trommehinden som er spændt ud over enden af øregangen. Trommehinden vibrerer i takt med de lydbølger, der rammer den. På den anden side af trommehinden sidder tre bittesmå knogler – de mindste knogler i din krop. De opfanger vibrationerne fra trommehinden og sender dem ind i det indre øre, eller cochlea Sneglen er et spiralformet rør fyldt med salt væske, der bevæger sig hurtigt frem og tilbage baseret på luftens vibrationer.
Sneglen er delt i to sektioner af et hudlignende lag kaldet basilarmembranen lydvibrationer, der trænger ind i øret, får denne membran til at vibrere op og ned. Membranen tættest på det ydre øre er mere følsom over for høje frekvenser. lyde – helt op til 20.000 vibrationer pr. sekund eller Hertz (Hz). Hvis du ikke er sikker på, hvad frekvens er, kan du læse mere om det her. Det er langt højere end selv de højeste musikalske toner, som dem, der kommer fra en piccolo eller en fløjte, som kan være helt op til 4.000 Hz. Generelt er det kun unge mennesker, der kan høre så godt: De fleste ældre voksne på omkring 60 år kan kun høre op til omkring 10.000 Hz. Den anden ende af basilarmembranen vibrerer mest til lavfrekvente lyde som dem fra en kontrabas, der kan være så lave som 40 Hz – tæt på det laveste, vi kan høre (20 Hz). Tale falder mest i det midterste frekvensområde, fra 100 til 2.000 Hz. Så cochlea “sorterer” lyde efter frekvens. Det hjælper os med at vide, hvilken frekvens en lyd har (f.eks. hvilke musikalske toner), men også med at adskille lyde med forskellige frekvenser, som forekommer på samme tid!
Langs basilarmembranen er der små hårceller der måler disse vibrationer og omdanner dem til elektriske signaler. Hver celle er forbundet med en nervefiber, som fører de elektriske signaler til hjernen. Hjernen afkoder, eller fortolker, disse signaler og finder ud af, hvad lyden er, og hvor den kommer fra. Der er selvfølgelig stadig meget mere om, hvordan øret fungerer. Du kan finde ud af mere i andre Frontiers for Young Minds-artikler her eller her.
Din hjerne er som en meget kraftfuld supercomputer! Det er din hjernes opgave at give mening til de elektriske signaler, der sendes fra dine ører. De dele af hjernen, der behandler lyde, kaldes auditory nuclei (figur 2). Inden for de auditive kerner sanser hjerneceller specifikke typer af lyde. Nogle hjerneceller kan lide lavfrekvente lyde, som f.eks. bilmotorer, og andre kan lide højfrekvente lyde, som f.eks. fuglesang. De hjerneceller, der kan lide lavfrekvente lyde, klumper sig ofte sammen, og dem, der kan lide højfrekvente lyde, gør det samme. Vi siger, at de er arrangeret i et “kort” over frekvenser, som hjælper dig med at vide, hvilken frekvens af lyd du hører.
Nogle auditive kerner har ekstra specielle opgaver, som ingen andre dele af hjernen kan udføre. En af kernerne, kaldet medial superior olive sammenligner de tidspunkter, hvor en lyd ankommer til hvert øre [2]. Ligesom i vores eksempel med legetøjsbådene på søen vil lyde fra venstre først ankomme til venstre øre og være lidt længere tid om at ankomme til højre øre. Hvis lyden kommer forfra, vil den ankomme til begge ører på samme tid. Det er en af de måder, hvorpå din hjerne kan regne ud, hvor lyden kommer fra (se mere i denne artikel fra Frontiers for Young Minds).
Hjernen gør mange andre ting for at hjælpe dig med at forstå lydene omkring dig. For eksempel kan den regne ud, hvor høj en lyd er, eller opdage nye og uventede lyde. Den kan genkende ord og regne ud, hvordan et objekt bevæger sig ud fra ændringerne i lydbølgerne over tid. Forestil dig næsten ethvert aspekt af lyd, eller hvordan den kan ændre sig, og du kan sandsynligvis finde hjerneceller, der kan måle det!
Hjernens opgave er at omdanne lyde til information om verden omkring os, som giver mening. Når du for eksempel hører en person tale og forstår de ord, de siger, regner du ikke bare ud, om lydene er høje, stille, tæt på, langt væk, stille eller i bevægelse. Din hjerne forsøger også at identificere lydene. Det gør den ved at trække på al den viden, den allerede har om disse lyde (figur 3A). Vi forstår ord, fordi vi allerede har lært sproget og ved, hvordan mange ord lyder; så du hører ikke bare lyde, men ord, der har betydning for dig. Så hvordan vi forstår lyde, er delvist afhængigt af, hvad vi allerede ved! Selv de ting, du ser, kan påvirke den måde, du opfatter lyd på. Det er ekstremt vigtigt, når du lytter til nogen, der taler – at se en persons ansigt gør dem lettere at forstå (se denne Frontiers for Young Minds-artikel for mere om, hvordan det, vi ser, påvirker vores hørelse).
Det mest fantastiske ved hørelsen er måske, hvor godt den fungerer, når der er mange lyde på én gang. Forestil dig, at du er sammen med to venner, og de taler sammen på samme tid. Du kan normalt vælge en af stemmerne at lytte til uden at blande de to venners ord sammen. Hjernen bruger “tricks” til at adskille lyde. Hvis dine venner f.eks. sidder forskellige steder, kan din hjerne regne ud, hvor hver stemme kommer fra, ved at bruge dine mediale superior oliven! Du behøver ikke at tænke over, hvor stemmerne kommer fra – din hjerne er indrettet til at gøre det automatisk. At vælge, hvem af dine venner du vil lytte til, er ikke automatisk, og hvordan du lytter, hjælper også din hjerne med at adskille stemmerne (figur 3B). Utroligt nok, hvis du er opmærksom på en af stemmerne, reagerer din hjerne stærkere på den stemme, og du hører den tydeligere [3]! For mere information, se denne artikel fra Frontiers for Young Minds.
På nuværende tidspunkt er du sikkert enig i, at hørelse er meget mere end bare dine ører. Dine ører omdanner lyde til signaler, som din hjerne kan håndtere. Det er ikke et let job! Men når du så forstår disse lyde, har de været igennem mange tusinde hjerneceller. Din hjerne og cellerne i den arbejder hårdt for at hjælpe dig med at forstå lyde og den information, som lydene fortæller dig om verden. At forstå, hvordan vi hører, er afgørende for effektivt at kunne behandle høreproblemer, som bliver værre med alderen. Denne forståelse har også ført til teknologier som mp3-filer og innovationer inden for kunstig talegenkendelse på computere. Hvis du vil lære mere om lydens spændende verden, og hvordan vi hører den, skal du huske at tjekke de andre artikler i denne samling.
Øregang: Et rør, der fører lyden til trommehinden.
Trommehinde: En hudlignende membran, der vibrerer som reaktion på lyd og omdanner vibrationerne i luften til bevægelse af knoglerne i mellemøret.
Cochlea: Et spiralkammer, lavet af knogle og fyldt med væske, som bevæger sig i takt med mellemøreknoglerne og trommehinden. Dette bevæger til gengæld basilarmembranen.
Basilarmembranen: En fleksibel membran i det indre øre, der bevæger sig i takt med bevægelsen af den omgivende væske. Den del, der bevæger sig mest, afhænger af lydens frekvens.
Frekvens: Vibrationshastigheden af lydbølger i luften. Antallet af gange i sekundet, hvor luftmolekylerne gennemfører en cyklus, hvor de presses sammen, ekspanderer ud og tilbage igen.
Hårceller: Celler på basilarmembranen, der omdanner bevægelse til elektriske signaler, som sendes til hjernen via nerver. De har bittesmå hår, der bevæger sig rundt med væsken.
Auditive kerner: En samling hjerneceller tæt på hinanden i hjernen, som er dedikeret til at bearbejde lyd. Medial superior olive og auditiv cortex er eksempler på auditive kerner.
Medial Superior Olive: En kerne i hjernen, der er dedikeret til at behandle information om lyd og er vigtig for at vide, hvor lyde kommer fra.
[1] Bregman, A. 1990. Auditiv sceneanalyse: Den perceptuelle organisering af lyd. Cambridge, MA: MIT Press.
[2] Grothe, B., Pecka, M., og McAlpine, D. 2010. Mekanismer til lydlokalisering hos pattedyr. Physiol. Rev. 90:983-1012. doi: 10.1152/physrev.00026.2009
[3] Mesgarani, N., og Chang, E. F. 2012. Selektiv kortikal repræsentation af tilstedeværende højttaler i multi-talker taleopfattelse. Natur 485:233-6. doi: 10.1038/nature11020
Mennesker har lavet musik i titusinder af år. Men hvad sker der i din hjerne, når du lytter til dit yndlingsband eller din yndlingsmusiker? I denne artikel følger du lydens rejse fra ørerne til hjernen, hvor forskellige områder arbejder sammen, mens du lytter til musik. Musik involverer mange hjernefunktioner, såsom lydbehandling, hukommelse, følelser og bevægelse. Du vil også opdage, at hjernen kan lære at genkende velkendte mønstre i musik, hvilket kan hjælpe med at forklare, hvorfor musik kan gøre os glade, triste eller endda ophidsede. Til sidst vil du udforske, hvad der sker i musikeres hjerner, når de spiller på deres instrumenter.
…
Kunstig intelligens (AI) systemer bliver ofte rost for deres imponerende præstationer inden for en lang række opgaver. Men mange af disse succeser skjuler et fælles problem: AI tager ofte genveje. I stedet for virkelig at lære, hvordan man udfører en opgave, bemærker den måske bare enkle mønstre i de eksempler, den har fået. For eksempel kan en AI, der er trænet til at genkende dyr på fotos, stole på baggrunden i stedet for selve dyret. Nogle gange kan disse genveje føre til alvorlige fejl, såsom en diagnose fr , der er baseret på hospitalsmærker i stedet for patientdata. Disse fejl opstår selv i avancerede systemer, der er trænet på millioner af eksempler. At forstå, hvordan og hvorfor AI tager genveje, kan hjælpe forskere med at designe bedre træningsmetoder og undgå skjulte fejl. For at gøre AI mere sikker og pålidelig skal vi hjælpe den med at udvikle en reel forståelse af opgaven – ikke bare gætte ud fra mønstre, der har fungeret tidligere.
…
Er du nogensinde faldet og slået hovedet, mens du legede? Følte du dig lidt svimmel og havde ondt i hovedet? Hvis ja, kan du have fået en hjernerystelse! Hjernerystelser kan ske hvor som helst. De kan ske under sport, når du leger med dine venner eller endda når du cykler med dine forældre. Det kan være svært at vide, om du har fået en hjernerystelse. Mange børn og forældre er ikke sikre på, hvad de skal gøre, hvis nogen får en hjernerystelse. Læger og forskere ved, at det hjælper dig med at komme dig hurtigere, hvis du gør det rigtige efter en hjernerystelse. Denne artikel forklarer, hvad en hjernerystelse er. Den hjælper dig med at se, om du eller en ven har fået en hjernerystelse, og fortæller dig, hvad du skal gøre, hvis du nogensinde får en hjernerystelse.
…
Hjertet er en meget vigtig muskel, der arbejder uafbrudt for at pumpe blod og levere vigtige næringsstoffer og ilt til alle dele af kroppen. Denne artikel ser på, hvordan hjertet fungerer normalt, og hvad der sker, når det fungerer unormalt, som det er tilfældet med en tilstand kaldet atrieflimren (AF). AF er en almindelig tilstand, der opstår, når hjertet slår uregelmæssigt og ude af takt. AF kan øge en persons risiko for at udvikle alvorlige problemer som hjertesvigt eller slagtilfælde. Denne artikel ser også på, hvordan AF kan diagnosticeres, hvad der forårsager AF, og de forskellige måder, det kan behandles på.
…