Волоскові клітини: як вухо перетворює звук на сигнал

Ми звикли казати «чую вухами», хоча вушна раковина лише перша ланка довгого ланцюжка. Звук у повітрі складається з хвиль тиску. Щоб мозок отримав із них інформацію, коливання треба зібрати, посилити й перетворити на електричні імпульси. Останній і найтонший етап цієї роботи виконують волоскові клітини равлика.

Шлях звуку: від раковини до равлика

Вушна раковина й зовнішній слуховий прохід спрямовують звукові хвилі до барабанної перетинки. Перетинка починає коливатися й передає рух трьом найменшим кісточкам людського тіла: молоточку, коваделку і стремінцю. Разом вони працюють як система важелів і допомагають подолати головну перешкоду на шляху звуку: перехід від повітря до рідини, яка значно менш податлива.

Стремінце впирається в овальне вікно, вхід до внутрішнього вуха. За ним лежить равлик, закручений канал, заповнений рідиною. Коли стремінце натискає на овальне вікно, рідина всередині равлика зміщується, і вздовж базилярної мембрани, що тягнеться всією його довжиною, біжить хвиля.

Карта частот усередині равлика

Базилярна мембрана неоднакова по довжині: біля основи равлика вона вужча й жорсткіша, а ближче до верхівки ширша й податливіша. Тому різні частоти найсильніше розгойдують різні її ділянки. За описом Національного інституту глухоти та інших розладів комунікації США (NIDCD), клітини біля широкого кінця равлика реагують на високі звуки, а ближче до центру спіралі на низькі.

Виходить своєрідна клавіатура, згорнута в спіраль. Мозок «знає», з якої ділянки прийшов сигнал, і завдяки цьому розрізняє висоту звуку. Ця будова пояснює й одну особливість вікових змін: першими зазвичай слабшають високі частоти, а разом із ними розбірливість приголосних на кшталт «с», «ф», «ш». Людина чує, що їй щось кажуть, але не завжди розбирає слова.

Що роблять волоскові клітини

На базилярній мембрані розташовані сенсорні клітини, які називають волосковими. На їхній верхівці є пучок мікроскопічних виростів, стереоцилій. Коли хвиля піднімає мембрану, стереоцилії відхиляються, на їхніх кінчиках відкриваються канали, і в клітині виникає електричний сигнал. Далі слуховий нерв передає його до мозку, де він стає звуком, який ми впізнаємо.

Клітин два типи. Внутрішні волоскові клітини стоять в один ряд і передають основну інформацію в слуховий нерв. Зовнішніх, що розташовані в три ряди, значно більше: вони здатні змінювати власну довжину й тим самим підсилюють коливання мембрани, роблячи слух чутливішим і вибірковішим. Загалом у кожному равлику людини близько п'ятнадцяти тисяч волоскових клітин. Це небагато, якщо згадати, що в сітківці ока рецепторів понад сто мільйонів.

Волоскова клітина людини, зруйнована шумом чи часом, не відростає. Тому слух легше зберегти, ніж повернути.

Чому їх не вдасться «виростити заново»

NIDCD прямо зазначає: на відміну від волоскових клітин птахів і земноводних, людські волоскові клітини не відновлюються. Більша частина шумової втрати слуху пов'язана саме з їхньою загибеллю. Звуки до 70 дБА навіть за тривалого впливу навряд чи зашкодять слуху, а тривалий або повторюваний вплив від 85 дБА і вище вже може його погіршити.

Буває, що після гучного концерту світ здається приглушеним, а у вухах дзвенить. Часто це тимчасове зміщення порогу чутності: за даними NIDCD, така тимчасова втрата слуху минає через 16–48 годин. Але той самий інститут попереджає, що навіть після цього можливе залишкове ушкодження.

Дослідження на мишах, опубліковане в Journal of Neuroscience у 2009 році, показало один із можливих механізмів такого прихованого сліду. Після шуму, що спричинив повністю оборотне підвищення порогів, волоскові клітини лишилися цілими, проте частина з'єднань між ними й волокнами слухового нерва була втрачена. Наскільки цей результат стосується людей, досі вивчають, але він добре пояснює, чому «відійшло, і гаразд» не завжди правда.

Що з цього випливає щодня

Практичні висновки прості й не потребують спеціального обладнання:

• Гучність. У навушниках тримайте рівень, за якого ви чуєте людину поруч. Якщо в приміщенні доводиться підвищувати голос, щоб вас почули на відстані витягнутої руки, шум уже досить сильний, щоб подбати про захист.
• Відстань і час. NIDCD радить уникати звуків, які надто гучні, надто близькі або тривають надто довго. Відійти від колонки на кілька метрів теж є захистом.
• Беруші. На концерті, під час ремонту чи роботи з електроінструментом звичайні беруші помітно зменшують навантаження на равлик.
• Перевірка. Якщо ви частіше перепитуєте або вмикаєте телевізор гучніше, ніж раніше, варто перевірити слух в аудіолога чи ЛОР-лікаря.