Ik hoor wat jij niet hoort en andersom

Ons gehoor is een verbazingwekkend zintuig. In de evolutie ( voor de Darwinisten onder ons ) is het gehoor als laatste ontwikkeld. Ver na de reuk- en tastzin en het gezichtsvermogen al waren ontwikkeld. Dat het als laatste en dus als pronkstuk ons ter beschikking werd gesteld blijkt wel uit de specificaties van ons gehoor.

Het spectrum van zichtbaar licht voor de mens beslaat 1 octaaf, terwijl ons gehoor een bereik heeft van 11 octaven. In andere woorden, de boven- en onderwaarden van de frequenties van zichtbaar licht hebben een verhouding van 2:1. Ons gehoor daarentegen kent een verhouding van 1000:1 voor de hoogste en laagste frequentie die we kunnen horen. En dit is nog niet alles. Het verschil tussen het zachtste geluid dat we nog kunnen waarnemen en het punt waarop de pijngrens wordt bereikt is in de orde van 10^12. Dat is een 1 met twaalf nullen en komt overeen met 130dB.
En het houdt nog niet op. Ons trommelvlies heeft een uitslag bij het ‘ontvangen’ van het meest zachte geluid dat we nog kunnen waarnemen van een honderdste van de diameter van een waterstof molecuul. Dit is 0,0074 Angstrom en 1 Angstrom is 10-10 meter. Bij een toon van 1KHz en een druk van 70dB is de uitslag van het trommelvlies ‘al’ 0,00000000254 meter!
Dit zijn de statische waarden, maar ieder mens is uniek. Net zoals een vingerafdruk uniek is voor een individu, is ook de vorm van de oorschelp uniek voor een persoon. De vorm bepaalt niet allen het uiterlijk maar in grote mate ook hoe en wat we horen. Een simpele test door met de hand je oorschelp te vergroten of te modelleren toont dit al aan.
Voordat we toekomen aan de vraag waarom het menselijk gehoor een zo groot scala aan nuances kan overbrengen aan de eigenaar ervan gaan we eerst een stukje biologie ophalen.

Figuur 1 

Het oor bestaat uit 3 delen, het buitenoor, het middenoor en het binnenoor - hoe kom je erop. Het buitenoor wordt gevormd door de oorschelp en het gehoorkanaal. Beiden hebben ook een beschermende taak voor de tere onderdelen die meer naar binnen in het hoofd liggen.

Het middenoor wordt begrensd door het trommelvlies, hierboven hebben we al kunnen zien dat dit membraan in trilling komt en dan een minuscule uitslag heeft. Deze trilling wordt weer verder doorgegeven aan 3 kleine botjes in het binnenoor, de hamer, het aanbeeld en de stijgbeugel. Deze botjes zijn op een ingenieuze manier aan spiertjes opgehangen die zowel voor een nagenoeg wrijvingloze beweging zorgen als voor bescherming. Wordt de geluidsdruk namelijk te hoog, dan zullen de spiertjes zich aanspannen om zo te proberen schade te voorkomen.

Het binnenoor begint na het ovale venster wat ook een membraan is. De stijgbeugel is met dit venster verbonden. Het binnenoor bestaat verder uit een aantal kanalen die zich in verschillende richtingen gedraaid in de schedel bevinden. De meeste kanalen vormen tezamen ons evenwichtsorgaan. Het andere kanaal wat gedraaid is in de vorm van een slakkenhuis, vormt het orgaan waarmee we echt horen. In dit slakkenhuis wordt mechanische energie omgezet in elektrische energie, de vorm van energie die onze hersenen kunnen begrijpen.

 Figuur 2

Als je het slakkenhuis zou uitrollen krijg je iets zoals in figuur 2 is afgebeeld. Het hele slakkenhuis is met een vloeistof - zout water - gevuld. Een membraan deelt het slakkenhuis in de lengte in tweeën. Geluid dat via trommelvlies, hamer, aanbeeld en stijgbeugel het slakkenhuis bereikt in de vorm van trillingen wordt verder aan het slakkenhuis doorgegeven via het ovale venster. De vloeistof komt in beweging en het gevolg is ook een golfbeweging in het centrale membraan. Omdat de het membraan taps toeloopt en niet overal een zelfde stijfheid heeft, zal de golf door het membraan niet overal dezelfde amplitude hebben; de golf neemt eerst toe in amplitude en zal vervolgens vrij snel worden gedempt. Afhankelijk van de frequentie van de golf zal de amplitude op een bepaalde plaats in het membraan het grootst zijn. Lage frequenties hebben hun grootste amplitude aan het eind van het slakkenhuis, terwijl hoge frequenties hun grootste amplitude bereiken aan het begin - vlak achter de stijgbeugel.

Het membraan in het slakkenhuis is voorzien van heel kleine haartjes die op hun beurt weer met een bundel zenuwen is verbonden. Als het membraan dus beweegt zullen de haartjes de bijbehorende zenuwen banen stimuleren. De zenuwen geven dan de elektrische pulsen door aan de hersenen. De informatie die onze hersenen zo ontvangen bevat een afbeelding van de golfvorm die door het membraan gaat en informatie over welke haartjes deze informatie verzonden hebben - de frequentie. dus. Harde geluiden zorgen bij dit mechanisme dus voor meer geactiveerde haartjes en zachte geluiden voor minder en dus met meer (frequentie) precisie.