老唱片兄及有兴趣的朋友，送上篇好文章——可能你知道的听觉机理都是错的！！！

小鬼头

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原文题目为《The power of hearing》，发表于英文专业杂志《物理世界》2002年5月。据一家英国著名音响公司前首席工程师讲，同音响有关的人都应该读一读，因为它完全改变了我们所知的——或者说听觉形成机理根本就不是以前我们所知的那么回事。呵呵。。。

位置是http://physicsweb.org/article/world/15/5/8

我没时间看（可能看不懂耶），你先看看。

蚊子

楼主老兄若是肯把它弄成方块字，感激不尽！

老唱片

谢谢DIY小鬼头大版主！楼上的提意不错，好事做到底呀，我看不懂;)

小鬼头

这文章太长了，我没怎么看，只看了一两段——约摸知道文章是说：耳朵里头还发射声音，然后才形成听觉的。

偷点懒，给个《东方快车》的机器翻译（我这方面也很菜，不敢改它一个字:D）


听见的力量
特征: 2002年五月

物理学家正在探索耳朵的能力听见都微弱的耳语和大声的叫喊,并且在类似的音乐片笔记之间区分。

我们自然地为声音作为接收装置想到我们的耳朵,因此什么时候，作为主要的吃惊来了,在1979，大学学院伦敦的大卫粗毛发现了那只耳朵能也射出声音。 典型地靠近鼓膜被放了的一个敏感的麦克风记录一渴望

粗毛的清楚地被显示出了在耳朵以内的一些东西正在颤动的试验，并且他们宣布了听见研究的一个新时代。 从那以后,研究人员作为活跃的接收装置想到了耳朵。 这研究现在正在进入一个令人激动的阶段。 一und

“otoacoustic排出物”的出现不是对每个人的完全的吃惊,然而。 很久以前象1948一样托米黄金,一个年轻的研究人员然后在剑桥，有了耳朵雇用一个活跃的过程的foreseen。 他与classi指向了一个问题

Helmholtz相信了耳朵在当一个歌手撞击正确的笔记时，竖琴绳共振的一样的方法反应了到声音。 他建议了内部的耳朵包含了一套“绳”,在不同的频率被颤动了的各个。 我们现在

黄金说服了那一个活跃的过程必须某种程度抵抗磨擦,以便锋利的频率大桶和高获得能两 被完成。 没有这些能力，耳朵将不能区分类似的频率或听见微弱的声音。 他因此建议了耳朵相当象新生的收音机接收装置一样操作。 由先驱埃德温武装的收音机发明了


挥动力学


漂亮尽管它是，黄金的假设无人理会了。 没有疑问由科学的思维的惯性使不抱幻想了,他转到了宇宙论,他的想法的有创造力在哪儿是好一些的，欣赏了。 听见研究人员的注意转移了,inséké在匈牙利的邮局的实验室的sy。



数字1  

与大的技术的英勇，Békésy在成像接替了“基部的膜”的极小的排水量,沿着几乎全部段蜗扩大的灵活的分区,把它划分成2条分开的隧道(看 数字1).他发现了进入内部的耳朵的健全的刺激引起象波浪一样弄歪沿着基部的膜宣传。 当波浪进展，它的振幅增加并且它的波长减少直到它到达最大的骚乱的一个地方

Békésy的观察建议了“简单地方代码”可能习惯于把刺激的沥青的信息传送到大脑。 基部的膜的运动被感觉的头发房间监视,它在听觉的ner生产神经的尖铁

旅行的波浪的基本的物理能被一个简单的一元的传播线模型描述-Josef Zwislocki在被出版的一篇论文怂恿了的一条途径作为黄金的假设的一样的年。 健全的刺激扰乱微小数字1b).由于液体的incompressibility，在纵流动的变化必须被基部的膜的侧面的运动伴随。 这个运动被在2条隧道之间开发由于的压力差别引起

最打击基部的膜的特征是它的弹性。 当它有很小的纵刚硬，膜的邻近的节能几乎独立于对方移动,仅仅通过液体被联合。 而且，膜spersive“。 当波浪进展，它的波长减少并且它慢下来。

在damping是可以忽略的区域(即。 在底附近)波浪必须在振幅成长到保存精力的流动。 在一些点，然而,基部的膜的运动变得足够快为粘滞拖变得重要。 这ch


耳朵的尖酸的谜


有cochlear力学的这个看法的一个主要的问题是它对解释耳朵的令人震惊的性能变得没什么地方近,它甚至我们的视觉的系统超过那。 我们能听见的最安静的声音每周期给予没有更多的精力比ékésy的结果,将由仅仅代替基部的膜很少的一 ngstr m。

同时,耳朵罐头应付健全的水平的一个广阔的范围; 引起疼痛的大声的噪音更带大小的超过12份订单精力比最微弱的耳语。 另外,蜗是优秀的频率分析; 我们能区分tw

Békésy的旅行的波浪的发现为生理学应得了1961诺贝尔奖。 但是我们现在欣赏蜗比他的试验在一个更微妙的方法操作，这揭示了。 Békésy在死尸上做了他的大小并且,以便获得可检测的回答，他不得不爆炸在140分贝的声音-做的足够死了从他们的皮肤跳。

甚至在粗毛的otoacoustic排出物的发现前，B的关联ékésy的数据被显著的试验被威廉·Rhode在Wisconsin的大学叫进问题。 在第一次在实时的蜗上做大小在1971 Rhode成功。 我们M 测量基部的膜的速度的ssbauer效果,他做了重要的发现。 与为死了的cochleae报导了比，频率大桶是远锋利的。 而且，反应是高度非线性的,与获得增加奉之命



数字2  

它拿了另外的十年重复这些精细的试验，但是在最近的年里更精确的大小获得了我们激光interferometry证实了Rhode的发现(数字2).在增加微弱的声音的蜗有活跃的放大器,导致基部的膜的强烈压缩的回答。 当耳朵的电源供应被打断时，这扩大停止。 死了的石头等同到聋的石头。

活动的来源是什么？ 潜在的候选人开始了在20世纪80年代出现,由于小心的试验那在生活的耳朵测量了单个的房间的性质。 活跃的运动的第一条证据在hea被觉得正确



数字3  

头发捆是在在每个头发房间的表面上面上面粘住的测量一些微米到对面的一个附器。 它圆柱的“stereocilia”的捆是镇静的,它在对对方上面倾斜。 每根头发的建议被连结到下一个由一数字3).砍在cochlear液体的流动引起整个的捆偏斜，与在它的底的每stereocilium枢得到以便建议连接拉长。 每个建议连接直接在房间膜与“一条装门紧张transduction隧道”联接

为改变运动成电信号的这很直接的机制被众多的研究人员在20世纪80年代和20世纪90年代建立。 吉姆·Hudspeth，在Rockefeller大学的现在，并且Harvard大学的大卫·Corey做了特别地重要的contri

在1985安德鲁·Crawford和罗伯特·Fettiplace,然后在剑桥大学，发现了头发在鳖耳朵绑能自发地震荡。 那同样的年，在在得克萨斯的药的Baylor学院的威廉·Brownell和同事发现了一se


Hopf共鸣器


进在耳朵的活跃的放大器的细胞的基础的试验性的调查刺激了理论的物理学家到复苏黄金的想法并且进一步开发他们。 2个组,一个在Rockefeller大学和包含researc的其它基于了Camalet等。 并且 Eguiluz 等。 在进阶读物)。

当这些非线性的动态的系统之一在颤动的边缘上时，它对在靠近它的特征的频率的频率的周期的骚乱特别敏感。 自发的摆动的发作对应于被知道作为的一

批评的点也在平衡阶段转变存在,例如蒸发。 在这些点附近，系统的行为是通用的并且不取决于显微镜的细节。 一样动态的转变是真实的。 这个工具

一个批评的Hopf振荡器充当非线性的力量放大器,多于强壮的增加弱信号很多。 事实上,振荡器的排水量作为刺激力量的立方体根变化,掉落因此获得无止境地作为信号成长 在声音我们能舒服地听见的水平能被由仅仅变化的头发捆的排水量检测100的一个因素。

Paris剑桥队继续了到描述这些能动的系统能怎么样建立以便他们在摆动的不稳定性的边缘是不稳定状态中的。 研究人员表明了怎么简单的反馈控制机制能自动地调整ea

如此的大桶自我机制从耳朵为声音的自发的排出物提供自然的解释。 通常,调节自我的批评的振荡器的低振幅颤动将生产微弱的嗡嗡声。 但是如果能动的系统之一到过

根据这个理论的工作，一个唱诗班，而非一台竖琴,是为耳朵操作的方法的好一些的类比。 一个罐头作为包含许多“声音”想到蜗,是准备好了的与任何到来的声音一起唱歌的各个在它以内的下降


马达的地点


听见研究人员现在是努力工作建立动态的振荡器的物理的基础并且理解大桶自我机制的天性。 不管怎么说,不同的有机体使用不同的仪器到implemen，是完美地嘴巧的

若干个研究人员试一试了到再创造Crawford和Fettiplace的有青蛙头发房间的试验 在vitro,与小成功。 确实,它总是对困难在解剖的标本复制自发的捆摆动。 当在Rockefeller的Pascal马丁和吉姆·Hudspeth在做准备在成功了时，状况变化了它extracellu

什么可能正在产生摆动？ 一潜在的来源,在Rockefeller由Yong Choe，Marcelo Magnasco和Hudspeth建议了,自己是transduction隧道,当他们开，哪个罐头代替头发捆并且靠近承认钾一

分子的马达由不断地绑并且每秒以大约100个分子的率划分释放精力分子产生力量和运动。 在过去被提起了的一异议是这率太慢马达，不能引起oü如果很多马达一起工作，在Institut居里的licher和雅克·Prost表明了那,他们能与他们的个人评估比，集体地快在频率大部分产生摆动。



数字4  

注明日期捆作为Hopf振荡器扮演的那根头发的最有说服力的证据从最近的试验获得马丁(是在Institut居里的现在)并且Hudspeth。 我们摇捆的一microneedle,他们测量了它的respon到sinusoidal力量的se。 他们发现了的东西，忍受了Hopf回声的所有的证明(看 数字4)。

他们的观察也支持耳朵关于其为热噪音在阀值下面检测信号的Paris剑桥理论家的参数。 尽管如此的弱的stimuli太微弱，不能增加捆的吵闹的动议的振幅，t

在哺乳动物的蜗，外部的头发房间广泛地被相信到力量基部的膜的运动。 它仍然是不清楚,然而,outer-hair-cell马达是否是自己一个Hopf振荡器,或它是否简单地是附加的线性的安培

争论细胞膜必须在寻找的在西北的大学包含分子的马达，彼得·Dallos和他的同事的大数量丰富地是的基因,但是只,在外部的头发细胞“表示”了。 如此的基因将是trans

这个基因产品的鉴定,他们出于对outer-hair-cell马达的快的敬意把它称为了prestin,为研究打开新大街进electromotility的机制。 一可能性是prestin protei的那个广泛的数组


Cochlear飘动并且健全处理


外部的头发房间抽基部的膜的实现也正在导致cochlear力学的一个修订的理论。 十年在建议夸克的存在以后，加利福尼亚工学院的理论家乔治·Zweig转了他的才能

实质上,波浪的组速度必须在那个地点零开始,指，这到以前驱散波浪的精力的所有的damping有足够的时间在如此的一个方法掉落那。 Zweig和Lighthill显示出了这

由J在活跃的蜗的一个模型设计了ülicher和作者,膜被考虑是一套“调节自我”的批评的振荡器驾驶的易兴奋的媒介(它可能对应于单个的外部的头发房间)。 由确切在只是一个点取消磨擦放-locatio

理论分析例如这些,结合进行中的试验,应该帮助建立被显示出在里面的cochlear大桶弯曲的物理的基础 数字2.答应在这项任务帮助的一个吸引人的新工具是被造了由的一个缩小的麦克风 在普林斯顿大学的伊丽莎白·Olson,它在cochlear液体允许压力波浪精确被测量。

研究的另外的多产的区域使耳朵在其处理复杂的健全的信号的方法担心。 例如,哄骗的地方和哄骗的时间的相对的重要性是什么？ 一好一些频率和卷怎么被代表在理解一

当Hopf回声为检测单个的频率是理想的时，它的内在的nonlinearity引起2或在蜗防碍对方的更多的音调。 Jü在Institut居里和作者的licher的在剑桥的组调查了Hopf反应到2个音调并且看了它说明干扰的2主要的生理的表明。 这些的第一被叫有两种颜色镇压

干扰的第二类型是弄歪产品的产生。 当2个音调同时被玩时，基部的膜的反应包括频率的全部的系列: 2原来的频率 f1 并且 f2 在场，但是都这样是频率平等者 f1 + n(f1 - f2),在此 n 是一个整数。 当2频率互相来临，这些弄歪产品变得日益重要。

很多察觉或psychoacoustic效果可以直接与这些nonlinearities被联系。 例如,18th世纪小提琴家和作曲家Giuseppe Tartini是第一到讲话沥青2f1 - f2 当2笔记同时被玩时，能被听见,尽管那频率在声波是不在的。 这听觉的幻想可能被cochlear放大器产生的弄歪产品的最突出引起。


到我们的耳朵的音乐


音乐的和谐的甚至我们的观点可能对耳朵的察觉仪器的物理的天性可归因。 Pythagoras著名地在音乐的间隔的“和谐”之间发现了神秘的关系,它形成音乐的规模的基础

Pythagoras的门徙认为了这在宇宙反映更大的和谐。 但是Helmholtz宣称了和谐简单地是少些罐不和谐-解释与我们的现代的敏感好一些的那钟声。 他归功于了轰动o

但是有稍微不同的频率的2个音调为什么应该听起来不平？ 活跃的放大器可以是原因。 旁边创造读了弄歪产品,它做捆与被非调制的一个振幅在一种复杂的方式震荡的头发-

如此的解释与作曲家Arnold Schoenberg的看法与一致“什么把和谐与不和谐区分开来，不是美丽的一个更大或更少的学位,但是comprehensibility的一个更大或更少的学位”。 没有耳朵演变了到

作者
托马斯公爵是一所皇家的社会大学在烟草饼实验室的研究家伙,Madingley道路,Camb山脉CB3 0HE,英国,发电子邮件 td18@cam.ac.uk

进阶读物

S Camalet 等。 2000听觉的敏感由头发房间的调节自我的批评的摆动提供了 Proc。 Natl Acad。 Sci。 97 3183-3188

V M Eguiluz 等。 在听见的2000必要的nonlinearities Phys。 加快。 Lett。 84 5232-5235

R Fettiplace，一J Ricci和C M乘用马 到从鳖耳朵的cochlear放大器的2001线索 趋势Neurosci。 24 169-175

一J Hudspeth和V S Markin 1994耳朵的齿轮: 由头发房间的mechanoelectrical transduction 物理今天 2月pp22-28

F Jülicher，D Andor和T在听见的有两种颜色的干扰的公爵2001物理的基础 Proc。 Natl Acad。 Sci。 98 9080-9085

在蜗的J Lighthill 1981精力流动 J.液体Mech。 106 149-213

P马丁和一J Hudspeth 2001在头发捆的到机械的刺激的活跃的回答的压缩的nonlinearity Proc。 Natl Acad。 Sci。 98 14386-14391

L白橡树和M一Ruggero 哺乳动物的蜗的2001力学 Physiol。 加快。 811305-1352 (限制的存取)

J Zheng 等。 2000 Prestin是cochlear的马达蛋白质外部的头发房间 自然 405 149-155 (限制的存取)

meltice

估计要发生东方快车谋杀案了。:D :D :D

老唱片

看了眼花缭乱，哈，好刺激哦:p :p :p

小鬼头

这里高手多的是，这方面又非我所长。真的不敢献丑，就刺激一下吧;) :p :D

老唱片

谢谢小鬼头版主的美意！:D

kanex

概括一下核心内容：人耳是个主动接收装置，人耳可以发音。