В электрической модели слуха, созданной этими учеными, описано несколько мест, где электричество воздействует непосредственно на ухо. Внутренние волосковые клетки – электрорецепторы. Внешние волосковые клетки – пьезоэлектрики. Текторальная мембрана – пьезоэлектрик. И, поскольку на эти структуры может воздействовать как постоянный, так и переменный ток, многие ранние сообщения об услышанном электричестве – в том числе и те, которые списывали просто на «вибрации кожи», – нужно заново переоценить, утверждал Оффутт.
Именно тончайшей чувствительностью кортиева органа к электричеству объясняются как сообщения XIX в. о возможности слышать постоянный ток, так и сообщения XX в. о возможности слышать переменный ток. А еще мы теперь можем лучше понять, почему же полвека назад так страдала клиентка Кларенса Виске из Санта-Барбары и почему миллионы людей страдают сейчас. Тем не менее одного кусочка слуховой «мозаики» все еще не хватает.
Чтобы стимулировать слух, необходимо приложить к ушному каналу постоянный или переменный ток с силой примерно один миллиампер (одна тысячная ампера)
[460]. Если же электрод поместить прямо в жидкость улитки, достаточно одного микроампера (миллионной части ампера)
[461]. Если ток прикладывать непосредственно к волосковой клетке, то даже ток в один пикоампер (одну триллионную часть ампера) вызывает механическую реакцию
[462]. Очевидно, совать электроды в наружное ухо – неэффективный способ стимуляции волосковых клеток. Их достигает лишь очень малая часть приложенного тока. Но в современном мире электроэнергия добирается до волосковых клеток напрямую, в виде радиоволн, для которых кости и мембраны прозрачны. Волосковые клетки еще и купаются в электрических и магнитных полях, излучаемых линиями электропередачи и электроприборами, которые подключены к ним. Все эти поля и радиоволны проникают во внутреннее ухо и индуцируют электрический ток внутри улитки. Возникает другой вопрос: почему же мы все тогда не слышим постоянной какофонии звуков, заглушающих любые разговоры и музыку? Почему бо́льшая часть электрического шума ограничена либо очень низкими, либо очень высокими частотами? Ответ, скорее всего, связан с той частью уха, которая обычно не ассоциируется со слухом.
Как услышать ультразвук
Человеческий ультразвуковой слух с 1940-х гг. переоткрывали больше десяти раз; последним стал профессор Мартин Ленхардт из Университета Содружества Виргинии. «Сама идея того, что у людей может быть такой же диапазон слуха, как у специализированных млекопитающих, например летучих мышей и зубатых китов, звучит настолько безумно, – писал он, – что ультразвуковой слух обычно относили к миру ярмарочных трюков и не считали серьезной темой для научных исследований»
[463]. В настоящее время, похоже, ультразвуковой слух серьезно изучается только Ленхардтом, а также небольшой группой исследователей из Японии.
Тем не менее большинство людей – даже многие из тех, кто совершенно глухи, – могут слышать ультразвук с помощью кондуктивного слуха, и эта способность охватывает весь диапазон летучих мышей и китов, уходя далеко за пределы 100 кГц. Доктор Роджер Маасс в 1945 г. сообщил британской разведке, что молодые люди могут слышать звуки до 150 кГц
[464], а одна группа советских ученых сообщила в 1976 г., что верхняя граница ультразвукового слуха – 225 кГц
[465].
Брюс Дэтерейдж, занимавшийся исследованиями на кораблях для министерства обороны, случайно переоткрыл способность слышать ультразвук летом 1952 г., когда заплыл в луч сонара, вещавший с частотой 50 кГц. Повторив эксперимент с добровольцами, он сообщил, что все они услышали очень высокий звук – такой же, как самый высокий из тех, что они в принципе способны слышать. Ученые с базы подводных лодок ВМС США в Нью-Лондоне, штат Коннектикут, недавно подтвердили, что под водой можно слышать ультразвук с частотой до 200 кГц
[466].
Сейчас известно вот что.
Практически любой человек с нормальным слухом может слышать ультразвук. Пожилые люди, утратившие высокочастотный слух, все равно могут слышать ультразвук. Многие совершенно глухие люди, у которых почти или совсем не работает улитка, тоже могут слышать ультразвук. Воспринимаемая высота звука зависит от человека, но обычно она находится в диапазоне от 8 до 17 кГц. Люди замечают изменения высоты звука, но для этого частоту ультразвука нужно менять сильнее, чем «нормального» звука. И, что самое удивительное, когда речь транспонируют в ультразвуковой диапазон и затем транслируют, ее можно слышать и понимать. Мозг каким-то образом снова уплотняет сигнал, и вместо высокочастотного «тиннитуса» человек слышит речь, как совершенно нормальные звуки. Кроме того, речью можно модулировать ультразвуковую несущую частоту; мозг демодулирует ее и слышит как нормальный звук. Ленхардт, который сконструировал и запатентовал ультразвуковые слуховые аппараты, основанные на принципах кондуктивного слуха, сообщает, что люди с нормальным слухом различают до 80 % слов, услышанных с помощью этого аппарата даже в шумной среде, а глухие – до 50 %.
Поскольку ультразвук слышат даже многие глухие люди, некоторые ученые, в том числе Ленхардт и японская группа, предположили, что ультразвуковой рецептор находится не в улитке, а в более древней части уха, которая служит основным органом слуха у рыб, земноводных и пресмыкающихся: сферическом мешочке. Он есть и у людей – и в нем находятся волосковые клетки, накрытые желеобразной мембраной, на которой расположены пьезоэлектрические кристаллы кальцита.
Несмотря на то, что сферический мешочек у людей находится рядом с улиткой, а его нервные волокна соединены и с вестибулярной, и со слуховой корой мозга, обычно считается, что это исключительно орган равновесия, никак не связанный со слухом. Эту догму, впрочем, в последние восемьдесят лет периодически ставят под сомнение. В 1932 г. канадский врач Джон Тейт представил провокационную статью под названием Is all hearing cochlear? («Весь ли слух – улитковый?») на 65-м ежегодном съезде Американского отологического общества в Атлантик-Сити. В ней он писал, что ни ему, ни другим ученым не удалось найти какой-либо связи между сферическим мешочком и осанкой у рыб, лягушек или кроликов, и предположил, что даже у людей мешочек является частью слуховой системы. Его строение, сказал Тейт, говорит о том, что мешочек предназначен для отслеживания вибрации головы, в том числе и такой, которая связана с речью. Сферический мешочек у дышащих воздухом животных, предположил он, «является проприоцептором, участвующим в генерации голоса и регулировании его громкости. Это значит, что мы слышим собственный голос с помощью двух видов рецепторов, а вот голос собеседников слышим рецепторами только одного типа». Иными словами, Тейт предположил, что улитка – это инновация, которая позволила дышащим воздухом животным слышать звук в воздухе, а мешочек сохранил свою древнюю функцию чувствительного рецептора для звуков, проводимых костями.
