Çevremizi duyularımız yoluyla algılıyoruz. Bu nedenle duyularımızı oluşturan veya bir duyunun oluşumuna yardımcı olan organların çok önemli işlevleri var. Bu organlar temel işlevlerini yerine getirerek görmemizi, işitmemizi, koku almamızı, tat almamızı ve nesneleri hissetmemizi sağlıyor. Peki, bu yapılar nasıl işliyor, hangi mekanizmalar yoluyla işlevlerini yerine getirebiliyor? İlk olarak incelediğimiz göz ve görme olayının ardından şimdi de kulak ve duyma olayına odaklanalım.
Etrafımızı fark etmemizde önemli bir noktada duran duyu organlarından biri olan kulak, temel olarak ses dalgalarını toplayıp beyne iletmekle görevlidir. Diğer canlılara kıyasla insanda kulağın yapısı, bu görevin gerçekleştirilmesini kolaylaştıracak şekilde değişimler geçirmiştir. Ses dalgalarının algılanması, işlenmesi ve beyne iletilmesinden sorumlu olan duyu organı kulak, üç temel katmandan oluşur: Dış kulak, orta kulak, iç kulak. Dış kulak, ses dalgalarının algılanıp titreşimlerin orta kulağa iletilmesinden sorumludur. Orta kulak, ses dalgalarının dış kulaktan iç kulağa iletilmesinde görevli olan bölümken iç kulak, sesin işlenip beyne iletilmesinin gerçekleştiği yerdir. Bütün bu katmanlara, katmanlarda görevli yapılara bakalım ve sesin dalga halinden duyum haline kadar aldığı yolu irdeleyelim.
Dış kulak, ses dalgalarını toplar ve orta kulağa iletir
Dış kulak, ses dalgalarını toplayarak diğer katmanlanlara iletmekle görevli katmandır. Anatomisine odaklanacak olursak dış kulak, “pinna” adı verilen kulak kepçesinden oluşur. Bu bölge kulağın temel olarak görünen tek bölgesidir. Bu bölge ses dalgalarıyla karşılaşan ilk katmandır ve sesi kulağın diğer bölgelerine iletmekle görevli bir huni gibi çalışır. Bu huni görevi olmazsa, ses dalgaları işitme kanalına daha doğrudan bir yol ile giriş yapar. Bu durum ise, seslerin duyulmasını ve anlaşılmasını zorlaştırır, ses dalgalarının bir kısmının kaybedilmesine neden olur. Pinna bölgesi, kulak içi ile kulağın dışı arasındaki basınç farkının dengelenmesinde iş görür. Temel olarak kulak içinde bulunan hava, dışarıdan daha yüksek basınca sahiptir. Çünkü kulak içinde bulunan hava sıkıştırılmıştır. O halde ses dalgalarının kulak içine giriş yapabilmesi için ses dalgalarının basıncı daha yüksek olmalıdır. Pinna tam da bu noktada görev alır ve ses dalgalarının kulağa girişini sağlayacak basınç düzenlemesini yapar. Pinna yapısının ardından ses dalgaları, kendilerini iç kulağa ulaştıracak olan kulak kanalı boyunca ilerler.
Kulak kanalı, dış kulağın bir diğer önemli bileşenidir. Ses dalgaları, pinnayı geçtikten sonra kulak zarına ulaşmadan önce kulak kanalı (işitme kanalı) boyunca ilerler. Bu kapsamda kulak kanalının görevi, pinnadan kulak zarına ses iletimini sağlamaktır. Bu kanal içerisinde ilerleyen ses dalgaları bir süre sonra dış kulağın en önemli bileşeni olan kulak zarına ulaşır. Kulak zarı, işitsel kanalın sonunda bulunan bir zardır ve aynı zamanda da dış kulaktan orta kulağa geçiş noktası görevi görür. Kulak zarı son derece hassas bir yapıya sahiptir. Ses dalgalarının bu zara ulaşmasıyla birlikte kulak zarı titreşir. Bu titreşimlerin işlenmesi yoluyla duyma gerçekleşir. İfade edildiği gibi kulak zarı oldukça önemli bir göreve sahiptir. Bu nedenle de kulak kanalı, kulak zarını korumak için hafifçe kavislenir. Böylelikle böceklerin kulak zarına ulaşması gibi pek çok durumun gerçekleşmesi zorlaşmış olur. Aynı zamanda kulak kanalında bulunan cerumen maddesi (kulak kiri); kir, toz ve böcek gibi istenmeyen maddelerin kulak zarına ulaşmalarını engelleyecek şekilde işler. Kulak zarının korunmasına ek olarak kulak kanalı, ses ayarının yapıldığı bir yapı olarak da iş görür. Örneğin kısık seslerin otomatik olarak yükseltiği bölge de yine bu kanaldır. Böylelikle kulak kanalı, sesin bazı zayıflıklarının güçlendirilmesinde ve konuşmaların anlaşılmasında önemli bir biçimde işler.
Ses, orta kulakta işlenir
Orta kulak, kulağın yapılarından olan kulak zarı ve oval pencere arasında kalan bölgedir. Orta kulak yapısının temel görevi ise, dış kulak tarafından toplanan ses dalgalarının buradan iç kulağa iletilmesidir. Orta kulak yapısı, duyumun gerçekleşmesi için çok temel bir biçimde çalışan üç kemik içerir. Bu kemikler; malleus (çekiç), incus (örs), stapes (üzengi) kemikleridir. Bunun yanı sıra orta kulak, oval pencere adı verilen yapı ile Östaki borusunu içerir. Kulak kanalı boyunca iletilerek kulak zarına gelen ses dalgaları, burada bulunan kemiklere iletilir. Bu üç kemik bir köprü oluşturur, bu bölgedeki en son kemik olan üzengi, oval pencereye bağlanır.
Oval pencere, iç kulakta bulunan koklea yapısını (salyangoz) kaplayan bir zardır. Kulak zarının titreşmesinin ardından ses dalgaları; çekiç, örs ve üzengi boyunca ilerler ve oval pencereye doğru hareket eder. Ses dalgaları kulak zarı üzerinden oval pencereye iletildiğinde orta kulak, ses dalgalarını iç kulağa girmeden önce yükselten bir akustik trafo görevi görür. Oval pencerede bulunan ses dalgalarının basıncı, kulak zarında bulunan ses dalgalarının basıncından 20 kat daha fazladır. Kulak zarının görece büyük yüzeyi ile oval pencerenin görece küçük yüzeyi arasındaki boyut farkı, bu basınç farkının oluşmasındaki temel etkendir. Bu, temel fizik prensiplerinden biriyle açıklanabilecek bir durumdur: Yüzey alanı küçüldükçe basınç küçülen alanda birikir. Dolayısıyla daralmış yüzey alanının basıncı daha yüksek olur.
Orta kulakta bulunan bir diğer önemli yapı, östaki borusudur. Bu yapı, kulağı yutağa açan bir köprü görevi görür. Östaki borusunun temel görevi kulak zarının her iki tarafındaki basıncı eşitleyip kulak içindeki basıncı dengelemektir. Çoğu durumda basınç otomatik olarak ayarlanabilir ancak bu durum gerçekleşmediği takdirde yutkunma hareketi ile birlikte basıncın eşitlenmesi sağlanır. Bu hareket, östaki borusunu açılmaya zorlar ve basıncın dengelenmesini sağlar.
İç kulaktaki salyangoz yapısı sesin işitme sinirine iletimini sağlar
Kulak zarına gelen titreşimler oval pencereye iletildikten sonra ses dalgaları iç kulağa doğru ilerler. İç kulak içerisinde bulunan yapılardan geçen ses dalgaları, burada işlenir ve beyne iletilir. İç kulakta bulunan en önemli yapı koklea olarak da bilinen salyangozdur. Salyangoz yapısında ses dalgaları elektriksel darbelere çevrilir. Daha sonra bu sinyaller beyin tarafından sese dönüştürülür. Salyangoz yapısı, isminden de anlaşılacağı üzere bir salyangoza benzer. İçerisi perilymph adı verilen bir sıvı ile doludur ve birbirlerine yakın olarak konumlandırılmış iki adet zar yapısı içerir. Bu membranlar, salyangoz içerisinde bir tür duvar oluşturur.
Salyangoz yapısı içerisinde bulunan sıvının bu duvarın bir yanından diğer yanına gidebilmesi için bu duvarın üzerinde küçük bir delik bulunur. Helikotrema isimli bu delik, oval pencereden aktarılan titreşimlerin burada bulunan akışkana iletilmesini sağlar. Sıvı salyangoz yapısı içerisinde hareket ettiğinde duvar, üzerinde bulunan binlerce mikroskobik fiberi harekete geçirir. İşitme siniri ise, iç kulakta bulunan salyangoz ile beyin arasında bilgi taşıyan sinir lifleri demetidir. İşitme sinirinin temel işlevi, iç kulaktan beyne sinyal iletimini sağlamaktır. Salyangoz içerisinde bulunan mikroskobik liflerin tümü bu işitme siniri ile bağlantılıdır. Bu bağlantı sayesinde iletilen bilgiler, işitme siniri vasıtasıyla beyne aktarılır ve duyum sağlanmış olur. İç kulak ayrıca yarım daire kanalları adı verilen yapıları içerir. Bu kanallar içerisinde bulunan sıvı ve denge kristalleri aracılığıyla denge sağlanır. Bu anlamda denge, kulağın da dahil olduğu kapsamlı bir mekanizma yoluyla sağlanmış olur.
Duyma nasıl gerçekleşir?
Dış kulakta bulunan kulak kepçesi tarafından toplanan ses dalgaları, yine dış kulakta bulunan bir başka yapı olan kulak kanalına iletilir. Kulak kanalı boyunca aktarılan ses dalgalarının dış kulaktaki son durağı, kulak zarı olarak adlandırılan yapıdır ve ses dalgaları burada titreşimlere dönüştürülür. Titreşimlerin oluşmasının ardından orta kulak devreye girer. Orta kulakta bulunan çekiç, örs ve üzengi kemikleri sesin işlenmesini ve iç kulağın harekete geçmesini sağlar. Oval pencereden orta kulakta bulunan salyangoz yapısına aktarılan titreşimler, burada işlenmelerinin ardından işitme siniri vasıtasıyla beyne aktarılır. Beyne gelen titreşimlerin deşifre edilmesiyle birlikte duyum oluşturulur. Sesin, titreşimden algılanan bir duyuma dönüşmesi böylece sağlanmış olur.
Duyu organlarının işleyişine ilişkin daha önceki yazımızı okumak için:
DUYU ORGANLARIMIZIN İŞLEYİŞİ: GÖZ VE GÖRME OLAYI
Kaynak: https://www.hear-it.org/The-inner-ear-1
https://www.the-scientist.com/news-opinion/ai-decodes-speech-and-hearing-based-on-brain-activity-66213
https://www.nidcd.nih.gov/health/how-do-we-hear
https://www.hear-it.org/The-ear—a-magnificent-organ
