Forfattere
Hver dag hører du sikkert en masse lyde: folk, der snakker, instrumenter, der spiller musik, klokker, der ringer og meget mere. Disse lyde når dine ører gennem luften. Men når du taler, høres en vigtig del af lyden gennem dine knogler. Det vil måske overraske dig, men i denne artikel fortæller vi dig, hvordan du laver et eksperiment, som forhåbentlig vil overbevise dig om, at det er sandt. Så vær forberedt på at blive en ung forsker! Du vil også læse om ørets opbygning og om, hvordan du opfatter stemmer og støj omkring dig. Denne viden er vigtig, da den kan hjælpe forskere og læger med at forstå, hvordan de kan hjælpe mennesker med høreproblemer.
Her er et eksperiment – vi håber, du får det sjovt! Gør dig klar ved at finde en lydoptager (f.eks. på en mobiltelefon) og bede et familiemedlem eller din lærer om at hjælpe dig. Optag nu din stemme, mens du siger en hvilken som helst sætning. Når du er færdig med optagelsen, skal du afspille den indspillede stemme. Lyder den på samme måde, som da du talte? Bed derefter den person, der hjælper dig med eksperimentet, om at sige en hvilken som helst sætning, og optag deres stemme, når de taler. Afspil det derefter. Kan du høre nogen forskel på lyden af din hjælpers rigtige stemme og den optagede?
Når du laver dette eksperiment, vil du sandsynligvis opdage, at begge indspillede stemmer lyder en smule anderledes end de oprindelige, men der er ret stor forskel på at høre sin egen stemme i realtid og den, der kommer ud af lydoptageren. Men når du hører en andens stemme “live” eller afspillet, lyder de mere ens. Har du oplevet dette? Har du nogen idé om, hvorfor det sker?
Takket være hørelsen kan vi identificere mennesker, dyr og genstande ved hjælp af de lyde, de producerer. Selv uden at se dem kan du genkende din mors stemme, når hun kalder dig til middag, din hunds gøen, når den ser dig komme tilbage fra skole, eller lyden af regnen, der rammer gaden. Disse lyde bevæger sig gennem luften og når dine ører, hvor de transmitteres (sendes) videre til hjernen. Øret har tre hoveddele: det ydre øre, mellemøret og det indre øre (figur 1) [1]. Det ydre øre omfatter øresneglen (den eneste del, vi kan se, og som vi normalt kalder “øret”), øregangen og trommehinden, som markerer begyndelsen på mellemøret. Mellemøret består af tre små knogler, der kaldes øreknogler, og det indre øre indeholder cochlea, som er den sneglehuslignende struktur, du kan se i figur 1.
Øreproppen opfanger lyden, og øregangen sender den videre til trommehinden. Som reaktion på lyden vibrerer trommehinden, hvilket betyder, at den ryster (ligesom en guitarstreng, når man spiller på den). Mellemøret forstærker disse vibrationer, hvilket betyder, at det gør dem større, og sender dem derefter videre til det indre øre. Cochlea, som er det egentlige høreorgan, omdanner vibrationerne til elektriske signaler. Elektriske signaler overføres af hørenerven til en del af hjernen, der kaldes den auditive cortex. Dette hjerneområde hjælper os med at forstå betydningen af de lyde, vi hører (“auditiv/audio” betyder “relateret til lyd”).
Det største bidrag til hørelsen kommer fra lyde, der bevæger sig gennem luften (blå bølger i figur 2). Dette fænomen kaldes luftledningshørelse. Men cochlea modtager også vibrationer fra kraniet, når en person taler. Faktisk produceres lyden af din stemme af vibrationer i stemmebåndene, som er to små muskler i din hals. Vibrationer overføres fra stemmebåndene, munden og tænderne til begge cochleae gennem kraniet (røde bølger i figur 2). Da kraniet er lavet af knogler, kaldes denne del af hørelsen bone conduction hearing
Nu hvor du har lært om, hvordan folk hører, så lad os gå tilbage til vores eksperiment! Kan du gætte, hvorfor din stemme lyder forskelligt, når du taler, og når du hører den afspillet? Når du taler, indeholder det, du hører, en komponent, der skyldes luftledning, og en, der skyldes knogleledning. Men når du optager din stemme, er det kun luftledningsdelen, der optages, fordi mikrofonen er uden for dit hoved. Så når lyden afspilles, har du ikke vibrationer, der bevæger sig fra stemmebåndene, munden og tænderne til cochlea gennem knoglerne. Knogleledningsdelen mangler, og derfor lyder din stemme anderledes, end den normalt lyder for dig. Men din hjælpers talte og indspillede stemmer lyder mere ens, fordi knogleledningshørekomponenten mangler i begge tilfælde.
Selvom din hjælpers indspillede stemme lyder mere som deres naturlige stemme, lyder stemmerne ikke helt ens. Det er der to hovedårsager til. Lydoptageren indeholder en mikrofon, der opfanger lyden, og højttalere, der afspiller den. Både mikrofonen og højttalerne ændrer stemmens egenskaber en lille smule.
Dette eksperiment gav dig mulighed for at høre luftledningskomponenten i din stemme (når du afspillede optagelsen af din stemme) og summen af luft- og knogleledningskomponenterne i din stemme (når du hørte din egen stemme, mens du talte). Men er du nysgerrig efter at vide, hvordan knogleledningskomponenten lyder? Tiffany lavede en optagelse af de to komponenter i sin stemme hver for sig ( ” air_conduction” og ” bone_conduction”) og på samme tid ( ” air_and_bone_conduction”). Du vil måske bemærke, at det er sværere at forstå, hvad hun siger, hvis du lytter til knogleledningskomponenten i forhold til luftledningen. Det er dog stadig muligt.
Læger og forskere kan udnytte knogleledningsfænomenet til at hjælpe mennesker med visse typer af høreproblemer. Høreapparater er udstyr, der bruges til at forbedre hørelsen, men de kan ikke genoprette den helt. Der findes forskellige typer høreapparater afhængigt af høreproblemet. Hvis en person hører høje lyde, som om de var stille, kan høreapparater placeres bag, i eller i øregangen for at opfange lyde med en mikrofon og forstærke dem (dvs. gøre dem højere), før lydene når cochlea. Disse apparater er baseret på luftledningsprincippet.
Vi nævnte tidligere, at cochlea er det egentlige høreorgan, og at mellemøret forstærker de lyde, der når cochlea. En person kan have høreproblemer, fordi cochlea er beskadiget, og/eller fordi lyden ikke kan nå frem til cochlea. Hvis cochlea er alvorligt beskadiget, kan et cochlear implantat kan bruges som høreapparat (se figur 2 i denne Frontiers for Young Minds artikel). Cochlear-implantater overfører lyd udefra hovedet direkte til hørenerven. Cochlear-implantatet omfatter en mikrofon, der placeres bag øret for at opfange lyden; en transmitter, der overfører lydsignalet til en stimulator, der er implanteret under huden; en stimulator, der omdanner lyden til elektriske signaler; og elektroder placeret i cochlea, der stimulerer hørenerven med de elektriske signaler. Som sædvanlig sender hørenerven signalerne til den auditive cortex, som giver lydene mening [2].
Hvis en person ikke har et ydre øre, eller hvis lyden af andre grunde ikke kan nå cochlea, kan benledningshøreapparater være nyttige. Som vi forklarede, er cochleas opgave at omdanne vibrationer til elektriske signaler, der kan fortolkes af hjernen. Hvis det ydre øre eller mellemøret ikke kan overføre lyde til cochlea, kan benledningshøreapparater erstatte denne funktion. Apparatet placeres bag øret for at vibrere kraniet tæt på cochlea. Det kan holdes på plads af et blødt bånd [3], fastgøres af en kirurg til kraniet med en metalskrue [4] eller indsættes af en kirurg i et lille hul i kraniet (figur 3) [5]. En mikrofon opfanger lyden uden for hovedet, en modtager modtager lydsignalet, og en transducer omdanner lydsignalet til vibrationer og får kraniet til at vibrere. Knogleledning overfører disse vibrationer til cochlea, som behandler dem som normalt, så personen kan høre! En person med et benledningshøreapparat hører selvfølgelig lyde på en anden måde end en person med et intakt høresystem. Men det er en stor hjælp for folk, der ikke kan høre via øregangen!
Knogleledning er også nyttigt for dem, der kan høre ordentligt. Der findes f.eks. nogle hovedtelefoner, som i stedet for øretelefoner eller høreværn bruger transducere på kranieknoglen tæt på ørerne – meget lig benledningshøreapparater. Deres vibrationer giver brugerne mulighed for at nyde musik, mens de lader øregangene være fri til at høre, hvad der sker omkring dem! Det kan gøre det mere sikkert at have hovedtelefoner på, når man udfører andre opgaver, f.eks. motionerer udendørs, fordi brugerne lytter til musikken ved hjælp af benledning og lytter til lydene i omgivelserne ved hjælp af luftledning.
Kort sagt hører vi lyde takket være luft- og knogleledning. Disse to lydledningsprincipper kan bruges til at bygge høreapparater, der kan hjælpe mennesker med mange forskellige høreproblemer på den måde, der er bedst for hver enkelt person.
Den auditive nerve: Et bundt af lange, tynde biologiske “ledninger”, der fører elektriske signaler fra sneglen til hjernen.
Luftledningshørelse: Hørelse, der skyldes, at lyde kommer ind i ørerne gennem øregangen og finder vej til det indre øre.
Benledningshørelse: Hørelse, der skyldes, at knoglerne i kraniet sender vibrationer ind i det indre øre.
Luftledning: Tryk på højttalerikonet for at høre den luftledte del af lyden, når følgende sætning udtales: “I denne stemmeoptagelse kan du kun høre den luftledte lyd af min stemme, da den bliver optaget af en mikrofon, der er placeret lige foran min mund, mens jeg taler. Når jeg lytter til denne optagelse, lyder den anderledes end den måde, jeg tror, min stemme lyder på, når jeg taler til andre mennesker”.
Knogleledning: Tryk på højttalerikonet for at høre knogleledningskomponenten i lyden, når følgende sætning udtales: “I denne optagelse hører du nu kun den benledte lyd af min stemme, da en benledningsmikrofon er placeret på min pande og isoleret fra enhver anden lyd i rummet. Du vil måske bemærke, at det lyder lidt dybere og mindre klart, og det skyldes fraværet af luftledt lyd”.
Luft- og knogleledning: Tryk på højttalerikonet for at høre lydens luft- og knogleledningskomponenter, når følgende sætning udtales: “I denne optagelse af min egen stemme er både den luft- og knoglebårne lyd optaget samtidig, så det er en god gengivelse af, hvordan min stemme lyder for mig. Som du måske kan høre, lyder det meget anderledes end kun den luftledte lyd, som andre mennesker hører, når jeg taler”.
Implantat: En enhed, der indsættes i kroppen af en kirurg, f.eks. et cochlear-implantat eller et knogleledningsimplantat.
Transducer: En enhed, der omdanner et signal af en bestemt type (f.eks. lyd) til et signal af en anden type (f.eks. elektrisk aktivitet).
[1] Alberti, P. W. 2001. “Ørets og hørelsens anatomi og fysiologi”, i Occupational Exposure to Noise: Evaluation, Prevention, and Control, eds. B. Goelzer, C. Hansen og G. Sehrdt (Genève, Schweiz: Verdenssundhedsorganisationen), 53-62.
[2] Zeng, F. G., Rebscher, S., Harrison, W., Sun, X. og Feng, H. 2008. Cochlear-implantater: systemdesign, integration og evaluering. IEEE Rev. Biomed. Eng. 1:115-142. doi: 10.1109/RBME.2008.2008250
[3] Berger, K. 1976. Tidlige benledningshøreapparater. Arch. Otolaryngol. 102:315-318.
[4] Håkansson, B., Tjellström, A., Rosenhall, U., Carlsson, P. 1985. Det benforankrede høreapparat: Principielt design og en psykoakustisk evaluering. Acta Otolaryngol. 100:229-239. doi: 10.3109/00016488509104785
[5] Håkansson, B., Reinfeldt, S., Eeg-Olofsson, M., Ostli, P., Taghavi, H., Adler, J., et al. 2010. Et nyt knogleledningsimplantat (BCI): Tekniske aspekter og prækliniske undersøgelser. Int. J. Audiol. 49:203-215. doi: 10.3109/14992020903264462
Mange tenniskampe finder sted i varme omgivelser, når solen skinner. Tennisspillere skal derfor træne i varmen for at lære at præstere under varme forhold. Selvom de måske får rådet til at bære lyst tøj, bærer mange spillere sorte T-shirts under træning og kampe. Denne undersøgelse, der blev gennemført med unge, dygtige tennisspillere, undersøgte, om T-shirtens farve (sort eller hvid) havde nogen indflydelse på spillerne. Under to træningskampe i varmen (32 °C) målte vi luft- og T-shirt-temperaturen, hvor hårdt spillerne følte, at de arbejdede, hvor komfortable de følte sig med omgivelserne, og hvor trætte de følte sig. Resultaterne viste, at når man spiller tennis udendørs i varmen, har T-shirtens farve ingen indflydelse på fysiske faktorer som temperatur. At bære en sort T-shirt kan dog have en negativ indflydelse på mentale faktorer ved at øge atleternes følelse af at arbejde hårdt, træthed og ubehag.
…
Børn har brug for at bevæge sig. Bevægelse af kroppen kaldes også fysisk aktivitet. Fysisk aktive børn har sundere kroppe og sind. Når børn er fysisk aktive, hjælper det deres kroppe og sind med at føle sig godt tilpas. De fleste børn opfylder ikke de nationale anbefalinger for fysisk aktivitet. Skoler er et godt sted at hjælpe børn med at bevæge sig mere. En måde at gøre dette på er at give børnene mulighed for at være fysisk aktive i klasseværelset. Når børn er fysisk aktive i klasseværelset, kaldes det bevægelsesintegration. Når børn sidder for længe, kan de føle sig triste og ensomme, men når lærerne bruger bevægelsesintegration, føler børnene sig gladere og klar til at lære. I denne artikel vil vi tale om, hvorfor bevægelsesintegration er vigtigt, og hvordan det kan hjælpe børn med at klare sig bedre i skolen.
…
Cerebral synshandicap (CVI) er en synsforstyrrelse forårsaget af hjerneskade, der gør det vanskeligt at behandle information fra øjnene. Selvom deres øjne fungerer fint, har børn med CVI ofte svært ved at finde og genkende objekter, især på rodede eller travle steder. Klinikere, såsom øjenspecialister (der studerer øjne og synsfunktioner) og neuropsykologer (der studerer hjernefunktioner), arbejder på at identificere børn med CVI og støtte dem, hvis de har det. En nyttig test er en visuel søgeopgave, der viser, hvordan børn leder efter ting. Hvorfor er det svært for børn med CVI at søge? Videnskabelige forskere bruger værktøjer som øjenregistrering, der viser, hvor børn kigger hen under en søgning, og hjerneafbildning, der hjælper dem med at forstå, hvordan dele af hjernen arbejder sammen. Ved at kombinere klinisk praksis og videnskabelig forskning kan vi bedre forstå, hvordan børn med CVI oplever verden, og finde nye måder at hjælpe dem i dagligdagen.
…
Forestil dig at kunne styre dit yndlingsvideospil ved blot at tænke på det! Det lyder måske som science fiction, men denne utrolige teknologi er ved at blive en realitet takket være hjerne-computer-grænseflader (BCI’er). BCI’er muliggør kommunikation mellem hjernen og et kunstigt apparat. Forestil dig din hjerne som en kraftfuld maskine, der sender elektriske signaler, når du vil gøre noget, f.eks. styre en robotarm med tankerne, efter at du har mistet evnen til at bevæge dine hænder. BCI’er overfører hjernesignaler til en computer, som derefter lærer at forstå disse signaler og oversætte dem til instruktioner, der styrer enheden. I denne artikel udforsker vi en verden, hvor sind og maskiner interagerer, og hvor mulighederne kun er begrænset af vores fantasi.
…