В длину улитка составляет примерно 3,2 см и содержит около от 16 000 до 20 000 волосковых клеток. Они передают информацию в мозг посредством 32 000 нервных волокон, расположенных в слуховом нерве. Для сравнения: в сетчатке глаза около 100 миллионов сенсорных нейронов — от них информация переходит в нервные волокна (их около миллиона) зрительного нерва. Однако разница в цифрах ничего не говорит о том, какие впечатления и эмоции возникают в мозге благодаря этим органам. Спросите любителей музыки, и большинство из них уверенно ответит, что улитка — гораздо более важный орган.
Улитка — не просто пассивный слушатель
В улитке есть собственная система контрастного усиления — она помогает различать близкие друг к другу частоты. Звуковые волны, как и все прочие волновые сигналы, имеют пик. Волосковая клетка, расположенная на пике волны в базилярной мембране, стимулируется активнее, чем соседние. Однако соседние клетки также подвержены воздействию. Из-за этого мог бы начаться полный хаос, но природа создала умный механизм. Волосковая клетка не только отсылает сигнал «своей» клетке в слуховом нерве, но и приглушает соседние, сообщая: «Я распознала тон. Не волнуйтесь, я расскажу о нем мозгу». Таким образом, пик волны как бы становится еще выше, чем он есть на самом деле, и мозгу проще отделить друг от друга близкие тоны и частоты. Контрастное усиление делает работу органа слуха более четкой — мозг способен различить два тона, у которых волосковые клетки, отвечающие за работу с ними, находятся на базилярной мембране на расстоянии 0,02 мм друг от друга. А всего ухо различает около 1500 различных тонов. Такой тип контрастного усиления называется латеральной ингибицией, она наблюдается и в зрачке.
В ухе имеется и механизм для приглушения звука. В среднем ухе расположены две небольшие мышцы: стременная мышца и мышца, напрягающая барабанную перепонку. Они натягивают соответственно стремечко и барабанную перепонку, чтобы приглушить поступающие звуки и защитить ухо от слишком громких звуков. Стременная мышца — самая маленькая мышца тела — длиной не более миллиметра. Однако она играет очень важную роль. Если эта мышца парализована, возникает мучительная болезнь, называемая гиперакузией, — при ней даже обычные звуки воспринимаются как неприятно громкие.
Упомянутые мышцы выполняют еще одну важную функцию: приглушают для нас звук нашего голоса, когда мы говорим или поем, а также звуки, которые мы издаем во время жевания. Звук нашего голоса достигает ушей не только снаружи, как другие звуки, но и напрямую, посредством вибраций в черепе. Вибрации передаются напрямую от черепа в жидкость во внутреннем ухе. Это объясняет тот факт, что собственный голос кажется нам непривычным и странным, когда мы слышим его в записи, ведь мы воспринимаем его уже только через воздух — как и все остальные звуки.
Улитка не только отсылает информацию в мозг, но и принимает сигналы от него, являясь частью двустороннего канала коммуникации. Например, мозг сообщает, что нужно настроить чувствительность какой-то зоны улитки, приглушить или убрать мешающие и не нужные в данный момент звуки — или те, которые издает наше тело. Например, улитка приглушает звуки дыхания и сердцебиения, потому что они мешают восприятию. Иногда мы делаем это сознательно: в шумном кафе сосредотачиваемся на звуке одного-единственного голоса и приглушаем менее важные. Это явление называют эффектом коктейльной вечеринки, и его сложно ощутить тем, кто слышит только одним ухом. Два уха дают стереоэффект, и благодаря ему нам легче сосредоточиться только на одном источнике звука.
От уха — к мозгу
Превратившись в улитке в электрические импульсы, звуковые волны передаются в мозг по слуховому нерву, nervus cochlearis. Сигналы принимает определенный отдел в противоположном полушарии мозга — первичная слуховая кора. Но прежде, чем до нее дойти, сигналы должны побывать еще в нескольких точках. Слуховой нерв заканчивается в стволе головного мозга. Там сигналы переключаются.
От ствола головного мозга нервные волокна идут не только по «основному пути» — к слуховой коре в височной доле противоположного полушария, но и напрямую к слуховой коре того же полушария. Это важно для локализации источника звука, поскольку до слухового отдела противоположного полушария сигналы доходят быстрее, чем до лежащего в том же полушарии. Мозг понимает, что источник звука расположен ближе к тому уху, от которого сигналы доходят быстрее. Этот удивительный механизм позволяет различить источники звука, угол между которыми составляет всего два градуса. Соответственно, сигналы от них доходят с разницей во времени, составляющей 10 микросекунд! У всех сигналов разная сила звука и высота тона, и благодаря этому мозг понимает, спереди или сзади от него находится источник звука, движется он или стоит на месте.
Кроме того, на уровне ствола головного мозга существуют связи между входящими звуковыми сигналами и зонами, отвечающими за движения глаз. Эти связи отвечают за то, чтобы взгляд автоматически направлялся туда, откуда приходит неожиданный звук. Также из ствола головного мозга нейронные связи направляются прямо в те зоны, которые отвечают за всем известную реакцию вздрагивания (старт-рефлекс) — из-за нее мы подскакиваем, вдруг услышав громкий звук.
Все эти реакции управляются прямо из ствола головного мозга, и запускаются они еще до того, как мы в принципе осознаем, что мозг принял звуковой сигнал. Происходит это в тот момент, когда звуковой сигнал доходит до слуховой коры в височной доле. Когда это происходит, в стволе головного мозга на бессознательном уровне уже идет анализ, весьма необходимый для позднейшего восприятия звука и для того, чтобы мозг выстроил трехмерную звуковую картину мира. Давайте повторим еще раз: за создание полной картины мира в значительной степени отвечают бесчисленные процессы, протекающие в подсознательной и предсознательной части мозга.
По дороге в слуховую кору звуковые сигналы проходят и через важный переключатель, называемый таламусом, — он направляет по верному пути в кору головного мозга все сигналы, поступающие от органов чувств, за исключением информации от органов обоняния. Перед таламусом располагаются другие важные части мозга, в том числе миндалевидное тело. Эти отделы мозга, по форме напоминающие миндальные орехи и расположенные в глубине обоих полушарий, помимо прочего, отвечают за хранение эмоционально значимых для нас воспоминаний. Миндалевидное тело играет важную роль в эмоциональном обучении, поэтому его еще называют «центр страха». Прямая связь между слуховыми сигналами и миндалевидным телом объясняет, почему звук и музыка имеют уникальную способность воздействовать на наши чувства. К этому мы вернемся в следующих главах.
Слуховой путь также связан с мозговым образованием, которое называется ретикулярной формацией. Это часть ретикулярной активирующей системы, или сокращенно РАС. Она выполняет несколько важных функций и, кроме всего прочего, отвечает за возбудимость и внимание. Следовательно, стимуляция РАС повышает уровень возбудимости и внимания — и эта связь объясняет общий стимулирующий, живительный эффект, оказываемый музыкой.
