القوقعة কী?

الصوت موجة ضغط؛ ومشكلة الأذن أن تكشف تغيّرات ضغط قدرها بضع عشرات من الميكروباسكالات في الهواء وأن تفرزها بحسب التردد. وتركّز طبلة الأذن وعُظيمات الأذن الوسطى الثلاثة القوةَ من $55\,\mathrm{mm}^{2}$ من الطبلة على $3\,\mathrm{mm}^{2}$ من النافذة البيضية، فترفع الضغط نحو عشرين ضعفًا — وهي مطابقة الممانعة بين الهواء وسائل الأذن الداخلية، ولولاها لانعكس معظم الصوت. وداخل القوقعة، وهي أنبوب ملفوف طوله $35\,\mathrm{mm}$، تسير موجة الضغط على امتداد الغشاء القاعدي، وهو ضيّق صُلب عند القاعدة وعريض رخو عند القمة؛ وكل تردد يجعل الغشاء يهتز أشد ما يهتز في موضع واحد — فالترددات العالية قرب القاعدة، والمنخفضة قرب القمة — أي خريطة ترددية يقرؤها الدماغ طبقةً صوتية. وعلى الغشاء تجلس الخلايا الشعرية: $3500$ خلية شعرية داخلية في صف واحد، كل واحدة متوَّجة بحزمة من الأهداب الصلبة موصولة قمةً بقمة بواسطة وصلات قمية دقيقة؛ وثني الحزمة نحو أطول أهدابها يمطّط الوصلات ويفتح قنوات كاتيونية في غضون ميكروثوانٍ، بلا أي رسول ثانٍ، فيتدفق البوتاسيوم داخلًا من اللمف الباطن، الذي يعطي تركيبه غير المعتاد وكمونه $+80\,\mathrm{mV}$ قوة سوق قدرها $150\,\mathrm{mV}$. والخلايا الشعرية الداخلية تشير إلى العصب السمعي؛ وأما $12\,000$ خلية شعرية خارجية، تسوقها الحركة نفسها، فتنقبض وتستطيل مع الصوت بفضل البروتين الحركي بريستين وتضخ طاقة راجعة إلى اهتزاز الغشاء — أي مضخّم يحدّ التنغيم مئة ضعف وهو ما يخفق في معظم حالات الصمم. وتُقاس الشدة بالديسيبل: $L = 10\log_{10} (I/I_{0})$، حيث $I_{0} = 1 \times 10^{-12}\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2}$ عتبة السمع؛ وتعمل الأذن على مدى $120\,\mathrm{dB}$، أي تريليون ضعف في الشدة.