Lynrask retningsviser

Når hjernen tolker retningen til en lyd, reagerer den på tidsforskjeller som kan være mye kortere enn nervepulsene. Amerikanske forskere har funnet ut hvordan.

Et artig eksperiment

Du kan selv prøve hvordan tidsforsinkelsen mellom ørene gjør at du kan høre hvor lyden kommer fra.

Hold endene på en støvsugerslange eller hageslange til hvert øre. Få en medhjelper til å dunke forskjellige steder på slangen med for eksempel en kulepenn.

Siden lyden forplantes sterkt gjennom slangen, vil lyden være tilnærmet like sterk i begge ørene hele tiden.

Likevel vil du trolig høre om lyden kommer fra høyre eller venstre. Dette skyldes at lyden bruker kortere tid til det øret som er nærmest punktet der hjelperen dunker på slangen.

Når en lyd treffer ørene, kommer den ofte fram til det ene øret litt før det andre. Dette gjør at vi kan høre hvilken retning lyden kommer fra. 

Tidsforskjellene som hørselen må skjelne, er rundt et halvt millisekund (tusendels sekund) for mennesker. For små dyr, som har kortere avstand mellom ørene, er tidsforskjellen enda mindre.

Hvordan kan hjernen klare dette, når nerveimpulsene fra hørselssenteret strekker seg lengre ut i tid og varer mer enn et millisekund?

Svaret ligger i et finurlig samspill mellom formen på nervepulsen og måten den blir forsinket på. Forskere fra New York University har vist at hjernen tolker lyden på enda mer kompliserte måter enn vi hittil har trodd.

To måter å høre retningen på

Bakgrunnen for oppdagelsen er hvordan vi hører retningen til en lyd, fra høyre eller venstre. Enkelt forklart bruker vi to metoder.

Den enkleste er å sammenligne lydstyrken. Hvis lyden kommer fra venstre, vil den treffe venstre øre direkte, og lyde sterkest her. Høyre øre vil lyde svakere fordi lyden blir dempet av hodet.

Den litt mer kompliserte metoden består i å sammenligne tidspunktet som lyden når ørene. Hvis lyden kommer fra venstre, vil den nå først fram til venstre øre, og så litt seinere til høyre øre.

Det er denne tidsforskjellen som er rundt et halvt millisekund. Forskerne har nå trolig funnet ut hvordan hjernen kan skjelne denne lille tidsforskjellen til tross for tregheten i nervepulsene.

Hvor raskt nervepulsen stiger

Det viser seg at de delene av hjernen som gjør tolkningen, ikke reagerer på selve den relativt flate, utstrakte bølgetoppen på nervepulsen. Den er for bred. Isteden beregner hørselssentrene hvor raskt nervepulsen stiger.

Det er to slike hørselssentre, ett på hver side av hjernen. Forskerne har nå vist at nervepulsene fra hørselssenteret nærmest lyden stiger raskere enn fra hørselssenteret motsatt lyden. Dette kan hørselssentrene utnytte til å tolke tidsforskjeller.

Samtidig løser denne forskjellen i stigetid elegant et annet problem. De sikrer at den stigende nervepulsen fra de to ørene bruker tilstrekkelig lik tid gjennom nervesystemet.

Hadde de ikke gjort det, ville feilkilder i form av forsinkelser gjennom nervesystemet ha ødelagt sammenligningen.

Forskerne studerte nerveimpulsene i den døde hjernen til en gnager som vanligvis kalles ørkenrotte, men som mer presist heter springrotte på norsk, gerbil på engelsk.
Resultatene blir publisert i en artikkel i tidsskriftet PlOS Biology 29. juni.

Referanse

Pablo E. Jercog, Gytis Svirskis, Vibhakar C. Kotak, Dan H. Sanes, John Rinzel: Asymmetric Excitatory Synaptic Dynamics Underlie Interaural Time Difference Processing in the Auditory System, PloS Biology, vol. 8, issue 6
 

Powered by Labrador CMS