Во все уши. Про многозадачный орган, благодаря которому мы слышим, сохраняем рассудок и держим равновесие

– Нет, два года. Отсчет всегда ведется от последнего приступа головокружения. Если в течение двух лет не случится нового приступа, вам разрешат снова водить автомобиль.

У меня начинается головокружение. На этот раз оно никак не связано с моей болезнью. Все дело в мыслях, носящихся в голове. Будучи мобильным диджеем, на выступления я всегда привожу собственную отстроенную музыкальную технику, а после увожу ее в отель или домой. Прочистив пересохшее горло, я интересуюсь:

– А что будет, если у меня случится новый приступ до того, как пройдут два года?

– Тогда все начинается сначала, а это значит, что придется ждать еще два года.

Мысленным взором я вижу свою карьеру лежащей в руинах. Вместе с моим фургоном, только что разбившимся в щепки о подводные камни, простодушно расставленные докторшей с дружелюбным голосом. Она достает вату из моего уха и оттягивает ушную раковину вдоль головы по диагонали вверх. Я знаю, что вслед за этим сразу последует укол шприцем, но больше не боюсь его. Наверняка он покажет, что у меня нет болезни Меньера, ведь этого просто не может быть! Хороший шприц, делай свое дело! Затем раздается треск, становится холодно, и боль совсем не чувствуется.

Путешествие внутрь уха

В ранней юности я посмотрел увлекательный фильм «Фантастическое путешествие». Команду ученых, помещенных в подводную лодку, уменьшили до микроскопических размеров и ввели в организм мужчины, чтобы они удалили тромб. И хоть за сцены и спецэффекты в 1967 году фильму дали Оскара, с точки зрения современного телезрителя они невольно вызывают смех. Как будто фильм снимали внутри лавовой лампы с плавающей повсюду квашеной капустой в качестве злых антител. Но в детстве я не мог оторваться от экрана телевизора: никогда не видел ничего подобного. То, что мое тело так выглядит изнутри, поражало воображение.

Давайте представим, что сидим в такой уменьшенной подводной лодке и находимся на кончике иглы, которую втыкают мне в ухо. На пути к барабанной перепонке и дальше мы сможем лицезреть потрясающие панорамные виды. Путешествие начинается сбоку от головы. Сначала к нам приближается левая ушная раковина.

Ушная раковина

Мы на мгновение зависаем в подводной лодке над холмистым пейзажем телесного цвета, который выглядит словно поверхность чужой планеты. Фактически он напоминает гигантскую раковину, обращенную к нам открытой стороной. В глаза бросается утолщенное обрамление поверхности на горизонте, так называемый завиток. Перед ним, чуть дальше вовнутрь, подобно дюне, поднимается выступ – противозавиток. К югу от нас мы видим большое плато – мочку уха. Под нами лежит ущелье – полость уха. С левой стороны от нее находится воронкообразный провал, вход в который теряется во тьме. Это ушное отверстие. С запада над ним нависает небольшой уступ – козелок.

Пока мы удивляемся странным холмам и долинам вокруг нас, докторша со шприцем в руке говорит: «А теперь, пожалуйста, не двигайтесь». Молекулы воздуха над ландшафтом отталкиваются от ее рта и приходят в движение, возникают звуковые волны. От завитка отскакивает несколько синих шариков, противозавиток отклоняет некоторые из них от траектории, другие следуют за кривизной долин между ними и скачут из стороны в сторону в ущелье под нами, прежде чем исчезнуть в черной воронке.

То, что мы переживаем в настоящий момент, демонстрирует важнейшую функцию ушной раковины: она изменяет звуковые волны в зависимости от того, с какой стороны они попадают на ландшафт. В результате один и тот же звук звучит по-разному, когда раздается спереди, сзади или рядом с нами. По изменениям звука мы способны определять, в какой стороне находится его источник. Даже одним ухом можно очень хорошо различить, раздается шум спереди или сзади, сверху или снизу. Правда, чтобы точнее определять левую и правую стороны, нам нужны два уха, но об этом узнаем позже. А пока шприц приходит в движение, и наше путешествие продолжается. Мы приближаемся к темному провалу, который называется наружным слуховым проходом.

Наружный слуховой проход

Перед нами раскинулась темная пещера. К счастью, у нашей подводной лодки есть прожекторы, и можно осветить сцену событий. При входе в пещеру и сразу за ним стоят полупрозрачные древесные стволы молочного оттенка. По крайней мере, такими они кажутся, потому что нас очень сильно уменьшили: в действительности это тонкие волоски, едва заметные при дневном свете. У наших ранних предков они, очевидно, были гуще и защищали ушной канал от грязи и насекомых. В конце концов, в те времена, по всей вероятности, спали на полу в пещере, а не в кровати с чистыми простынями. Сегодня эти волоски не имеют никакой другой функции помимо увеличения числа продаж у производителей триммеров для волос в носу и ушах.

Звериные уши у людей

Большинство млекопитающих могут поворачивать свои ушные раковины в направлении источника звука. Люди утратили эту способность в ходе эволюции. Тем не менее некоторые из нас все еще могут шевелить ушами. Более того, у нас имеется еще один пережиток, оставшийся от звериных предков: выпуклое образование на внешнем крае ушной раковины.

Примерно у каждого четвертого человека имеется так называемый Дарвинов бугорок, который когда-то венчал остроконечные уши наших предков-животных.

Мы оставляем лес позади и проникаем глубже. Пещера слегка поднимается, и после пересечения ее трети хрящевая наружная область головы встречается с височной костью. Хотя мы не можем понять этого по стенке пещеры, потому что вся она покрыта кожей, но здесь путь снова меняет направление и уводит наискосок влево. Теперь мы находимся внутри черепа. Изгиб слухового прохода – вот причина, по которой врач перед введением шприца оттягивает ушную раковину назад и вверх: только так она сможет увидеть барабанную перепонку напрямую.

На стенках пещеры виднеются желто-коричневые пятна. Мы выдвигаем из подводной лодки манипулятор с захватывающей рукой и при соприкосновении замечаем, что вещество имеет маслянистую, липкую структуру. Перед нами то, что обычно называют ушной серой. Она вырабатывается железами кожи слухового прохода и, в отличие от волосков в ухе, выполняет важную функцию. Благодаря своей клейкой консистенции она улавливает отмершие частички кожи, пыль и прочий мусор, попадающий в слуховой проход. Со временем сера высыхает, а после в небольших количествах высыпается из слухового прохода.

Все происходит именно так, если только кому-то не приходит в голову идея ковыряться в ухе ватной палочкой, проталкивая массу в направлении барабанной перепонки. Это может привести к закупориванию слухового прохода и ухудшению слуха. Так что ватным палочкам нечего делать в ушном канале длиной от двух до трех сантиметров! По этой причине в США ватные палочки теперь имеют предупреждающую этикетку на упаковке.

Помимо очищения у серы есть еще одна важная функция: она убивает бактерии, выполняя таким образом функции санитарной полиции наружного слухового прохода, поэтому наша теплая пещера защищена от инфекций. Мы же приближаемся к ее концу и видим серую стену. Перед нами появляется барабанная перепонка.

Гадание на ушной сере

Гадалки читают по кофейной гуще, ученые – по содержимому ушей: если сера липкая и имеет цвет от желтоватого до темно-коричневого, она, скорее всего, взята у американца, европейца или африканца. Если же перед нами, наоборот, сухой образец светлого цвета, его хозяин, предположительно, из Азии. Женщины с сухой ушной серой производят меньше грудного молока, но зато лучше реагируют на лечение противораковыми препаратами, чем женщины с влажной ушной серой.

Барабанная перепонка

Перед нами серая стена, и в ней отражаются наши прожекторы. Вокруг отражений она выглядит немного прозрачной. В глаза бросается форма, которая изгибается в направлении от нас, напоминая спутниковую антенну. Самая дальняя выступающая точка располагается примерно в центре барабанной перепонки.

Характеристики барабанной перепонки

• Толщина: 0,1 мм

• Вес: 25 мг

• Диаметр: 9–10 мм (соответствует ногтю мизинца)

Докторша снаружи говорит: «Сейчас сделаю прокол». Поток молекул воздуха под разными углами проносится через слуховой проход и наталкивается на серую поверхность перед нами. Она начинает вибрировать. Мы отчетливо видим: это едва заметное движение передает всю слышимую информацию от окружающей среды в мозг. Барабанная перепонка настолько чувствительна, что достаточно уже одного радиуса перемещения диаметра единственной молекулы воздуха, чтобы она начала колебаться. Однако невозможно представить вот что: каким образом одни только мелкие вибрации крошечной прозрачной пленочки формируют в голове предложение «Сейчас сделаю прокол». И это, не считая восприятия фоновых шумов, раздающихся одновременно, например, шума машины скорой помощи под окном, шагов в коридоре и кашля пациента, ожидающего очереди в холле.

Мы хотели бы задержаться здесь и с благоговением наблюдать дальнейшие колебания барабанной перепонки, но уже двигаемся дальше в ее направлении. Как только мы вошли в соприкосновение с серой стенкой, происходит толчок, затем цвет меняется на теплый красно-оранжевый, и мы попадаем в среднее ухо.

Пять наиболее абсурдных заменителей поврежденных барабанных перепонок в истории медицины

• Во время Тридцатилетней войны – кишка свиньи.

• 1848 – влажный ватный шарик.

• 1880 – диск из продезинфицированной губки.

• 1885 – оболочка со скорлупы куриного яйца.

• 1960 – латекс от презерватива на серебряной проволоке.

Сегодня используют либо собственную ткань одной из лицевых мышц, либо хрящ ушной раковины. В настоящее время ведутся эксперименты с плетением из паутины, поскольку этот натуральный продукт обладает антибактериальными свойствами и чрезвычайно прочен.

Среднее ухо

Мы находимся в коротком высоком зале – барабанной полости. Под нами на полу, который поднимается под небольшим наклоном, располагается отверстие евстахиевой трубы. Это тот самый канал, ведущий в полость глотки, через который кистеперые рыбы дышали миллионы лет назад. Стенка напротив выгнута в нашем направлении. На ее нижней стороне находится мембрана, так называемое круглое окно.

Над нами раскинулась впечатляющая система перекрытий: от барабанной перепонки вверх взмывает булавовидная кость. Этот молоточек врезается в точно подогнанное углубление другой кости, наковальни, форма которой напоминает вытянутый зуб. Но здесь работает не кузнец, а молоточек, и наковальня вибрирует под воздействием барабанной перепонки. Через третью кость, названную из-за ее формы стремечком, это колебание передается овальному окну в противоположной стенке. Стремечко знакомо нам еще по кистеперым рыбам: у них это была единственная кость в ухе, передающая вибрации слуховым уплотнениям. При длине всего три миллиметра эта кость самая мелкая во всем человеческом теле.

Три слуховые косточки сохраняют свою форму с помощью трех гибких связок, резонирующих при вибрации. Благодаря взаимодействию между косточками этот механизм представляет собой мощный усилитель звуковых волн. Здесь мы находимся в последней части уха, заполненной воздухом. За противоположной стенкой располагается улитка. Внутри у нее содержатся две жидкости, которые гораздо плотнее воздуха, и поэтому их можно привести в колебательное движение только под воздействием большой силы. Это необходимо, потому что только там волосковые клетки готовы к обработке звуковых волн. Следовательно, слуховые косточки действуют как усиливающее соединение между барабанной перепонкой и овальным окном. Без них в улитку поступал бы лишь 1 % всего звука – остальное бесцельно рассеивалось бы в барабанной полости. Это было бы подобно дуновению над поверхностью озера. Благодаря среднему уху эффект больше похож на работу кувалды, которая бьет по воде, производя соответствующие волны. В связи с этим назвать самую крупную косточку молоточком было вполне уместно! Но как же он и наковальня возникли?

Бодибилдинг для ушей

Две небольшие мышцы при помощи сухожилий соединяются со слуховыми косточками в среднем ухе. Когда мы чихаем или подвергаемся воздействию шума, эти мышцы натягиваются и снижают передачу звука через слуховые косточки в тысячи раз! Это защищает слух от повреждений. Но для этого мышцам требуется сотая доля секунды, поэтому будьте осторожны с резкими хлопками. Поскольку при длительных нагрузках мышцы устают, и их защитный эффект ослабевает, следует периодически давать ушам отдыхать от постоянного шума.

Смешение в среднем ухе: немного от рыб, немного от рептилий

Кистеперая рыба 376 миллионов лет назад уже дышала воздухом, но так и осталась в воде. Ее сородич, тиктаалик, появившийся примерно в то же время, напротив, был уже на шаг впереди – в прямом смысле этого слова. По всей вероятности, эта рыба большую часть времени проводила на мелководье, но могла выползать и на сушу. Там она могла дышать и передвигаться с помощью плавников. Это были первые шаги по твердой поверхности и одни из последних шагов эволюции к самым ранним наземным позвоночным животным – амфибиям. Они жили на суше, но продолжали размножаться в воде. Сегодня к ним относятся лягушки, жабы и другие земноводные.

Слух первых амфибий еще не был приспособлен к жизни на суше. Как уже упоминалось, к умению слышать в воде предъявляются иные требования, нежели к умению слышать на воздухе. На самом деле, по сравнению с нами и другими современными обитателями суши, эти животные были в высшей степени тугоухими. Если в воде звук проходил сквозь их тела, достигая ушей, то на воздухе это больше не работало. На суше они опускали нижние челюсти на землю и улавливали колебания поверхности костями челюстей и черепа. Так они могли чувствовать движения других живых существ или сил природы в окружающей среде.

В дальнейшем развитии амфибии использовали структуры своих предков-рыб. Во-первых, из жаберной крышки брызгальца образовалась барабанная перепонка. Во-вторых, соединительная кость между челюстью и черепом была преобразована в проводник звуков. Позже из нее развилось стремечко в среднем ухе млекопитающих и людей. С его помощью низкие звуки удавалось расслышать лучше, чем при прикладывании нижней челюсти к земле.

Слух на суше и в воде совсем разный, и для каждого необходимы свои умения.

Но прежде чем молоточек и наковальня вступили в игру и усилили высокие звуки в воздухе, должно было пройти еще какое-то время. Сначала, 312 миллионов лет назад, на сцену вышел новый вид – рептилии. В отличие от амфибий, они производили свое потомство на суше и дышали исключительно легкими. Поначалу они тоже использовали челюстные кости, чтобы улавливать звуковые волны через землю. Их нижняя челюсть состояла из нескольких сросшихся костных элементов. Часть, где росли зубы, за миллионы лет становилась все больше, в то время как остальные части утрачивали свои функции. Они становились меньше и задвигались дальше в череп, где наконец превратились в слуховые косточки. Соединение с уже существующим стремечком усиливало колебание барабанной перепонки при передаче во внутреннее ухо. Таким образом получалось слышать и высокие звуки, а также определять их источник. Теперь можно было распознавать как приближающихся хищников, так и добычу. Для этого приходилось отличать все окружающие шумы друг от друга. Незначительные звуки, такие как шум ветра, нужно было отделять от важных – например, шагов другого животного. Чем более дифференцированной была слуховая способность животного, тем выше были его шансы на выживание. В этом смысле акустический анализ окружающей среды был, скорее всего, самым важным движущим фактором эволюции слуха. Улучшение слуховой способности также означало, что мозгу приходилось очень быстро обрабатывать все большее количество информации. Этому суждено было проявиться позже, главным образом, у нового вида, к которому мы также относимся, – у млекопитающих.