İşitme kodunun şifresi çözüldü

Yeni bulgular, işitme duyumuzun nasıl işlediğini ortaya koyuyor

İşitme duyumuz, bilim dünyası için hâlâ bir gizem olmaya devam ediyor. New York ve Göttingen’den araştırmacılar, beyinde şimdiye kadar keşfedilmemiş bir iş bölümü ve verimlilik olduğunu ortaya koydu.

İşitme sistemimiz günün her saati hassas bir işlev görür ve işitme süreçlerinin nasıl işlediği, günümüze kadar en ince ayrıntısına kadar araştırılmamıştır. Sesin, dış kulaktan işitme sinirine doğru bir zincirleme reaksiyon gibi yayıldığını biliyoruz. Bu süreçte kulak kepçemiz, ses dalgalarını toplayıp kulak zarına ileten bir huni görevi görür. Bu ince zar, titreşimleri çekiç, örs ve üzengi adlı işitme kemikçiklerine aktarır. İnsan vücudundaki bu en küçük ve en narin kemikler sayesinde ses güçlendirilerek, sıvı dolu kulak salyangozunun kıvrımlarından geçip baziler membrana ulaşabilir. Burada, akustik sinyalleri elektriksel uyarılar haline dönüştüren hassas tüy hücreleri bulunur. İşitme siniri bu sinir uyarılarını, uyarıları deşifre eden beynin işitme merkezine iletir.

Bir bakışta

• Kulak kepçesi, sesleri, ses dalgalarını ve konuşmaları bir ses hunisi gibi yakalamak için dışa açık olan işitme sistemimizin bir parçasıdır. Bu esnek kıkırdak yapının kendine özgü çıkıntıları ve girintileri, titreşime uğrayan akustik rezonatörler oluşturur.
• Bu titreşimler, dış kulak yolundan kulak zarına iletilir.
• Dış kulağa ayrıca kulak kıkırdağı ve kulak memesi de dahildir.
• Timpanik zar ve çekiç, örs ve üzengi adı verilen işitme kemikçikleri orta kulağa aittir.
• Orta kulak, yuvarlak pencere aracılığıyla iç kulağa bağlanır. İç kulağın temel bileşenleri, işitme salyangozu ve denge organıdır.

Duyma sırasında beyin yarıküremiz nasıl birlikte çalışır?

Peki, beynimiz işitme sinirinden aldığı uyarıyı nasıl deşifre eder? New York Üniversitesi Tıp Fakültesi’ndeki bir grup bilim insanı bu soruyu araştırdı. Nörologlar, beynimizin iki yarıküresinin işitme işlevini paylaştığını keşfettiler. 19. yüzyıldan kalma klinik gözlemler, sol beyin yarıküresindeki hasarların dil işleme üzerinde etkisi olduğunu zaten göstermişti. Buna karşın, beyinin sadece sağ yarıküresi etkilenmişse, bu durum kelimeleri duymaya ve anlamaya olumsuz bir etkisi olmuyor. O zamandan beri, beyin sağ ve sol yarıkürelerinin konuşma ve dil anlama işlevlerini nasıl paylaştığına dair çeşitli hipotezler ortaya atıldı. Bir Amerikan araştırma ekibi, dil bozuklukları için yeni tedavi yöntemleri geliştirmek amacıyla beynimizde gerçekleşen kesin süreçleri netleştirmek istedi.

Sol beyin yarısı yavaş ve hızlı sesleri, sağ beyin yarısı ise yüksek ve alçak sesleri algılar

Bunun için bilim insanları, bir dizi çalışmada ses kayıtlarını manipüle ederek beyin aktivitesini ölçtüler. Sonuç: Dinleme sırasında her iki beyin yarısı da eşzamanlı olarak farklı görevleri üstleniyor. Sol taraf, seslerin zaman içindeki değişimlerini ölçerken – örneğin daha yavaş veya daha hızlı konuşma sırasında –, sağ taraf ise ses perdesindeki değişikliklere odaklanıyor. Bu, dil anlama sürecinin temel mekanizmalarına ilişkin yepyeni içgörüler sunmakla kalmıyor, aynı zamanda işitme bozukluklarının nasıl tedavi edilebileceğine dair yeni yollar da gösteriyor.

Akustik sinyallerin sinir yoluna nasıl ulaştığı

Prof. Tobias Moser liderliğindeki Göttingen Üniversitesi'nden bilim insanları, akustik sinyallerin beyin'e ulaşabilmesi için bir sinir sinyaline nasıl dönüştürüldüğünü de araştırdılar. Bu çalışmada, bilim insanları sadece mevcut varsayımları çürütmekle kalmamış, aynı zamanda işitme sistemimizin benzersiz verimliliğini de kanıtlamışlardır. Ancak bu, bilim insanlarının “nanofizyoloji” olarak adlandırılan son derece hassas bir ölçüm yöntemini, zahmetli bir süreçle daha da hassaslaştırmaları sayesinde mümkün olmuştur. Araştırmacılar, bu son derece karmaşık ölçüm yönteminin yardımıyla iç kulaktaki hücrelerin en küçük işlevsel birimlerini ölçebildiler. Bu süreçte çığır açan bir keşif yaptılar ve işitme sistemimizle ilgili mevcut anlayışın yanlış olduğunu ortaya çıkardılar.

Glutamat, işitme hücrelerini birbirine bağlar

Akustik sinyalin sinir impulsuna dönüştürülmesi, iç kulaktaki saç hücreleri ile işitme sinir hücreleri arasında gerçekleşir. Bu sinir hücrelerini birbirine bağlayan sinapslarda mikroskobik boyutta küçük kesecikler salınır. "Sinaptik vezikül" olarak adlandırılan bu kabarcıklar, glutamat adlı sinyal maddesiyle doludur ve bilgileri bir sinir hücresinden diğerine taşır. Bilim dünyası bugüne kadar, her işitme sürecinde bu kabarcıklardan birkaçının serbest bırakıldığını varsayıyordu. Ancak Göttingenli bilim insanlarının son ölçümleri, orta şiddetteki seslerde akustik bilgiyi bir sinir sinyaline dönüştürmek için tek bir vezikülün yeterli olduğunu göstermiştir. Böylece araştırmacılar, işitme duyumuzun temel veri paketini deşifre etmiş ve nasıl duyduğumuzu anlamaya büyük bir adım daha yaklaşmışlardır. Aynı zamanda, işitme duyumuzun son derece verimli çalıştığını da kanıtlamışlardır.

İşitme duyumuzun benzersiz verimliliği kanıtlandı

Göttingenli araştırmacılara göre doğada benzeri olmayan bu verimliliğin bir bedeli vardır: İşitme sinir hücrelerinin glutamat adlı haberci maddenin salınımından bu kadar verimli bir şekilde yararlanabilmeleri için son derece hassas olmaları gerekir. Haberci maddenin çok fazla salınması durumunda, hassas hücreler onarılamaz hasara uğrayabilir. Kulaklarımızı çok yüksek ses basıncına maruz bıraktığımızda bu durum ortaya çıkar. Aşırı gürültü, glutamatın aşırı uyarılması yoluyla hassas tüy hücrelerini tahrip edebilir; böylece bu hücreler artık ses sinyallerini sinir uyarılarına dönüştüremez ve işitme sinirine iletemez. Bu durumdan etkilenen kişiler, işitme yeteneklerinde azalma şeklinde bunu fark ederler. Bu nedenle, bir yandan kulaklarımızı gürültüden korumamız veya örneğin kulaklıklarla çok yüksek sesle müzik dinlemek gibi sürekli gürültüye maruz kalmamamız tavsiye edilir. Diğer yandan ise, işitme yeteneğimizdeki azalmayı doğrudan işitme cihazı kullanarak önlemek için işitme uzmanına düzenli olarak kulak testimizi yaptırmalıyız.

Yapay Zeka Konuşma Anlamada Nasıl Yardımcı Olur?

Yeni bilimsel bulgular, işitme ve beynin birlikte gerçek birer şaheser yarattığını ortaya koymaktadır. YapayZeka’nın (YZ) sunduğu yeni teknik imkânlar, işitme engellikişilerde bu eşsiz etkileşimi çeşitli şekillerde destekleyebilir. Örneğin, Danimarka’daki Aalborg Üniversitesi’ne bağlıAkustik Sinyal İşleme Merkezi’nde (CASPR) Morten Kolbæk, işitme cihazı kullanıcılarının gürültülü ortamlarda bir konuşmayı kusursuz bir şekilde anlamasına yardımcı olan biralgoritma geliştirdi. Bu algoritmada AI, arka plan gürültüsü olan ve olmayan binlerce ses kaydı örneğinden öğrenerek, gürültülü bir ortamda bir sesi net bir şekilde ayırt etmeyi öğrenir. Bu algoritma, beyin ve işitme sisteminin birlikte çalışmasının performansını taklit eder. Böylece işitme cihazı kullanıcıları, akustik açıdan zorlu durumların üstesinden daha kolay gelebilirler.

Halihazırda, yapay zeka yardımıyla işitme ayarlarını ve mikrofon kontrolünü ilgili işitme durumuna uyarlayan işitme cihazları mevcuttur. Kullanıcının kalabalık bir tren istasyonunda durup hoparlörden gelen anonsu anlamaya çalışması ya da evde sessiz oturma odasında oturması gibi durumlara göre işitme cihazları, kullanıcının en iyi şekilde duyabilmesi için otomatik olarak ayarlanır. Bu süreçte yapay zeka, çeşitli gürültü profillerinden öğrenerek yeni durumları doğru bir şekilde değerlendirmeyi öğrenir.

Gürültülü ortamlarda bile konuşulanları iyi duyup anlayabiliyor musunuz? Bunu öğrenmek için hemen buradan kısa bir çevrimiçi işitme testine katılın. İşitme durumunuz hakkında ilk ipuçlarını anında alacaksınız.