شنوائی

پس از بينائي، فيزيولوژيست‌هاى حواس بيشتر به شنوائى علاقه‌مند بودند. دانش در فيزيک اصوات (Physics of Acoustics) تا سال ۱۸۰۰ به‌خوبى پيش رفته بود و آناتومى گوش بيروني، ميانى و تا حدى گوش درونى شناخته شده بود. مع‌هذا به‌طور کلى راجع به گوش در مقايسه با چشم تحقيقات کمتر و مطالب منتشر شده کمترى وجود داشت. از بين دانشمندان آن زمان، تحقيقات ميولر شاخص‌ترين آنها در اين زمينه بود و توجه به کارهاى او تصوير روشنى نشان مى‌دهد از آنچه که در آن ايام مى‌گذشته است. تمام کتب آن دوره تأکيد بر فيزيک اصوات مى‌نمودند که شامل هدايت صداها در اجسام جامد، مايع و گازها و مانند آن بود. ميولر آزمايش‌هاى متعددى را دربارهٔ هدايت صدا از يک شيء يا جسم به شيء يا جسم ديگر انجام داد به‌منظور اينکه بتواند کيفيت گيرندگى صدا به‌وسيله گوش را تحليل نمايد. ميولر و بل هر دو آناتومى تطبيقى گوش را در حيوانات مختلف مورد بحث قرار داده و چگونگى روند شنوائى آنها را، با يکديگر مقايسه نمودند.

هر دو اين دانشمندان نشان دادند که زنجيره‌اى از استخوان‌هاى کوچک در گوش ميانى صداها را به دريچه بيضى شکل گوش هدايت مى‌کند. بل به‌درستى وظيفه دريچه دايره شکل گوش را تشخيص داد. بدين معنى که دريچه دايره شکل به‌محض اينکه دريچه بيضى شکل به‌سوى درون و بيرون متمايل مى‌گردد، به‌سوى بيرون و درون حرکت مى‌کند. بدون دريچه دايره‌اي، دريچه بيضى اصلاً حرکت نمى‌کند، ميولر تصور کرد که هدايت صدا در گوش ميانى به‌طريقى که امواج صدا از يک جسم جامد مى‌گذرد، و نه از طريق زنجيره‌اى از اهرم‌هاى استخواني، صورت مى‌گيرد.

به‌نظر ميولر استخوان رکابى شکل گوش ميانى را نمى‌توان حرکت داد زيرا که بايد آن را عليه مايع غيرقابل حرکت گوش درونى فشار داد. برخلاف بل او نمى‌دانست که ساختار گوش ميانى به‌گونه‌اى است که اجازه مى‌دهد که دريچه دايره‌اى جلوئي، فشار وارد شده بر دريچه بيضى را بگيرد و درنتيجه حرکت توده‌اى استخوان‌ها را ممکن مى‌سازد. ميولر وظيفه عضله چکشى (Tensor Tympani) را به‌درستى توصيف کرد و آن عبارت از ميزان کردن چکش و پرده صماخ (Tympanic Membrane) براى درجات مختلف شدت صوت است. او با آزمايش نشان داد که صداهاى زير و بم بايد داراى شدت‌هاى متفاوت باشند تا بتوانند از يک پرده بگذرند و او چنين نتيجه گرفت که عضله چکشى به‌شکل انعکاسى چنين وظيفه‌اى را انجام مى‌دهد. او نسبت به کار عضله ديگر گوش ميانى به‌نام استاپيديوس (stapedius) کاملاً اظهار بى‌اطلاعى کرد. کارکرد لوله بين گوش ميانى و پشت گلو (Eustachian) نيز براى او معمائى بود و او نه تئورى براى روشن شدن فايده و عملکرد آن ارائه داد و فقط يکى از آنها که صحت آن امروز ثابت شده است را بيشتر پسنديد. اين نظريه عبارت است از اينکه لوله مذکور چنان ساخته شده که فشار بين جو بيرون و گوش ميانى را معتدل و يکسان مى‌سازد. او با آزمايش نشان داد که وقتى اين فشار نامتعادل مى‌گردد، شنوائى کاهش مى‌يابد.

ميولر در نظريه خود مربوط به گوش درونى از حقيقت به‌دور ماند. عصب هشتم به عصب شنوائى معروف است، زيرا که به گوش منتهى مى‌شود و همين‌طور به‌سوى بخش حلزونى و نيز به مجارى نيم‌دايره‌اى منشعب مى‌گردد و ميولر بر اين اساس فکر کرد که هر دو اين عضوها قسمتى از دستگاه شنوائى هستند. او متذکر شد که هيچ‌يک از اين عضوها خصوصيات خوب صداگيرى را ندارند (شايد به علت اينکه آنها لوله‌هاى بسته مملو از مواد مايع هستند. او فرض کرد که صدا دو راه در گوش ميانى دارد. يکى از طريق پرده صماخ و استخوان‌ها به دريچه بيضى منتقل شود و دومى از طريق هوا به دريچه برمى‌گردد. به‌نظر او راه اولى تأثير بيشترى بر کانال‌ها و راه دوم اثر زيادترى بر قسمت حلزونى دارد. در واقع ظاهراً چنين هم به‌نظر مى‌رسيد، زيرا که ميولر با آزمايش نشان داد که صدا از قسمت‌هاى جامد (استخوان‌ها) به بخش مايع سريع‌تر انتقال يافت تا از گازها (هوا) به مايعات. او معتقد بود که دريچه گرد يک عضو کمکى کم‌اهميت است و براى شنيدن اساسى نيست زيرا که قورباغه فاقد آن است. ولى به‌هرحال در انسان هم فعاليت مى‌کند زيرا که بشر مى‌تواند از طريق هر دو دريچه بشنود، حتى هنگامى که استخوان‌هاى گوش ميانى از بين رفته باشد. اگر اين مکانيسم از لحاظ صوتى ضعيف است ولى نقص آن را شکل قرار گرفتن عصب شنوائى تاحدى جبران مى‌کند. بدين معنى که شاخه‌هاى آن گسترش به پرده مارپيچ (Spiral Lamina) پيدا نموده و درنتيجه تماس گسترده‌اى با امواج صوتى پيدا مى‌کند. از اين راه بود که ميولر صدا را به عصب شنوائى رسانيد، دقيقاً به‌همان شکلى که در ارتباط با بينائي، هدف اصلى او اتصال نور از طريق سيستم بينائى به عصب بينائى بود و همان‌طور که قبلاً ديديم اين موضوع مشکل اصلى و اساسى مبتکر نظريه انرژى‌هاى اختصاصى اعصاب بود. وقتى او خواست که اين اصل را به شنوائى تعميم دهد کمى ساده‌لوحانه با آن برخورد نمود زيرا ميولر دانش کمترى نسبت به ساختمان گوش تا ساختار چشم داشت.

در مورد ماهيت محرک شنوائى ميولر مطلب زيادى براى گفتن نداشت جز همان مطلبى که در فيزيک اصوات در آن زمان مطرح بود. او فقط اضافه کرد که اصوات ممکن است از طريق هدايت آنها توسط استخوان‌هاى جمجمه شنيده شوند، ليکن مطمئن نبود که ارتعاشات به شکل مستقيم و يا از طريق پرده صماخ عمل مى‌کنند.

در ارتباط با حدود شنوائى ميولر اشاره به تحقيقات ساورات (Savrat) کرد. او حداکثر را ۲۴۰۰۰ سيکل در ثانيه و حداقل را ۱۶ سيکل و يا کمتر گرفت. در آن زمان هيچ‌گونه روش منظمى جهت تعيين تفاوت افتراقى اصوات نبود و تا سال ۱۸۸۸ که آزمايشگاه وونت آن را تعيين نمود نيز در اين زمينه پيشرفتى نشد. دلزين (Delezenne) نشان داده که اين آستانه کمتر از يک، صد و بيستم، يک اکتاو است و سى بک (۱۸۴۶) مقادير متفاوت که همه کمتر از ۵% سيکل بودند را يافت.

ميولر نتوانست مسئله تجزيه امواج صوتى پيچيده را به شکل قانع‌کننده‌اى پاسخ گويد. سؤالى که تاحد زيادى اساس نظريه شنوائى هلمهولتز را تعيين نمود. او اين مسئله را چنين تشريح کرد که طول امواج تعيين‌کنندهٔ زير و بم صدا و دامنه آن تعيين‌کننده شدت بوده و اينکه دو صوت (Tone) که داراى طول موج مساوى هستند، يکديگر را تقويت کرده و صداى شديدترى را ايجاد مى‌نمايند. به‌نظر او علت اينکه دو صوت را هنگامى که داراى طول موج‌هاى مختلف هستند مى‌شنويم، اين است که گوش حداکثر هر دو را ضبط نموده و لذا هر دو آنها را مى‌شنود. او اضافه کرد که ادراک يک صوت در حضور صوت ديگر بسيار دشوار‌تر از درک يک صوت به تنهائى است.

بل همان‌‌طور که هلمهولتز معتقد بود به حقيقت اين مسئله نزديکتر شد تا ميولر، زيرا او به‌همان شکل که هلمهولتز آن را بعداً روشن نمود حدس زده بود که گوش بايد چيزى شبيه يک وسيله موسيقى باشد با سيم‌هائى که طول آنها متفاوت هستند. پاسخ به اين مسئله را قبلاً کسانى مانند فوريه (Fourier) (۱۸۲۲) و جي.اس.اهم (G.S.Ohm) (۱۸۴۳) داده بودند. اهم در سال ۱۸۴۳، اين اصل را براى تشريح شنيدن به کاربرد که اساس قانون صوتى اهم (Ohm's Acoustic Law) به‌شمار مى‌رود و البته بعدها اساس نظريه رزونانس (Resonance Theory) در شنيدن شد. بايد يادآورى کرد که ميولر از اين مطلب مطلع نبود.

موضوع ضربه‌ها (Beats) براى ميولر مسئله‌اى نبود. او تفاوت اصوات را که به‌نام اصوات تارتينى معروف بودند براى پاسخگوئى به اين مطلب عيناً ارائه داد. تارتينى (Tartini) در سال ۱۷۱۴ تفاوت اصوات را تشريح کرده بود. روميو (Romieu) در سال ۱۷۵۱ گفته بود که تفاوت صوت‌ها به‌علت وجود ضربه‌ها است که خود آن نتيجه زير و بمى است که از فراوانى ضربه‌ها ايجاد مى‌گردد. هالستروم (Hällström) (۱۸۳۲) نظريه روميو را به تفاوت‌هاى اصوات سطح بالا (Tones of Higher orders) تعميم داد. البته همه اينها قبل از پيدايش قانون اهم بود. در سال ۱۸۵۶ هلمهولتز تحقيقات کلاسيک خود راجع به اصوات ترکيبى (combination Tone را انجام داد و کشف صداهاى افزايشى Summation Tones را اعلام نمود.

درباره موضعى بودن صدا در آن زمان مطلب کمى وجود داشت. اي.اچ.وبر (E.H.Weber) (۱۸۴۶) نشان داده بود که عمل تشخيص بين شنيدن با گوش چپ و راست دقيق و سريع است ليکن پيشرفت کمى در اين رشته تا سال ۱۸۷۰ صورت گرفت.

پس تصوير فيزيولوژى شنيدن در نيمه اول قرن نوزدهم چنين بود. اين هلمهولتز بود که در آن تجديدنظر نمود و آن را گسترش داد، خدمتى که او براى بينائى نيز انجام داده بود.