|
|
CSÉPE VALÉRIA: Az agy és a hangok világa
Talán többen emlékszünk még azokra a televíziókra, amelyek
bekapcsoláskor magas, sípoló hangot adtak ki. A mai készülékek persze
már nem ilyenek. Ezek szerint sok mindent hozott azóta a technológiai
fejlődés, hiszen megszabadultunk e kellemetlen zajtól! De vajon
teljesen eltűnt-e a sípolás?
Sokan csodálkoznának, ha tudnák, hogy a
gyerekek ma is hallják ezt a hangot; a zaj még mindig létezik, ha nem is
olyan durva, mint régen. Mi történt hát a hallásunkkal? Öregszünk, vagy
sokat voltunk zajos környezetben? Csak a fülünkkel történt valami, vagy
az agyunkkal is? Miben más ez a zaj, a sípszó, mint a zene, a
madárcsicsergés vagy a beszéd? Honnan tudja az agy, hogy a sokféle
hangból mi mihez tartozik, ha egyszerre halljuk őket?
Amikor ezeket a sorokat írom a számítógépemen, hallom a billentyűk
finom kattogását, a kibe kapcsolódó ventilátor lágy zümmögését,
lépéseket a másik szobából, és valahonnan egy bánatos autóriasztó
hangját. Ami mindezt lehetővé teszi, az a hallás csodálatos
mechanizmusa. Ennek a fülünktől az agyunkig haladó bonyolult működésnek
több feladata is van. Azonosítania és eseményekké zajjá, zenévé,
beszéddé kell szerveznie a hangokat. Meg kell határoznia, hogy honnan
jön a hang, és fel is kell ismernie annak a forrását. Mindez azonban
önmagában még nem sokat segít abban, hogy a világban eligazodjunk,
hiszen a hangoknak gyakran jelentésük is van: olyan fontos információkat
közvetítenek, melyeket az agynak szintén fel kell dolgoznia.
Ha még emlékszünk iskolai fizikatanulmányainkra, tudhatjuk, hogy a
hangok mechanikai rezgések. Nagyon leegyszerűsítve kijelenthetjük: a
rezgéshullámok egy másodpercre eső teljes ciklusainak száma a
hangmagasságot vagy frekvenciát, a hullámok nagysága pedig a hangosságot
határozza meg. Ez a hullámként továbbított rezgés a levegőrészecskék
sűrűsödése útján jön létre, hangnyomásként jelentkezik az útjába kerülő
felületeken, és súlyosan „nehezedik" a dobhártyánkra, amikor fülünkbe
üvöltetjük kedvenc zenénket. Ezt a hangnyomást magunk is könnyen
tanulmányozhatjuk, ha egy cérnaszálat otthoni hangszórónk közvetlen
közelébe helyezünk. Megfigyelhetjük azt is, hogy a hangerő emelésével a
cérnaszál ütemesen mozogni kezd. Ha mindezt technozene hallgatása közben
próbáljuk ki, még lenyűgözőbb hatást tudunk elérni.
Említettük, hogy a hangmagasság és a másodpercenkénti
rezgéshullámok száma csak leegyszerűsítve feleltethető meg egymásnak,
mégpedig azért, mert ez az öszszefüggés csak az egyféle frekvenciájú
hanghullámból álló, úgynevezett tiszta hangokra érvényes. A természetes
hangok azonban nem ilyenek: sem a furulyaszó, sem a madárcsicsergés, sem
a falevelek susogása, és persze az emberi beszéd sem. A hangok
összetettsége igazán jól látszik a klarinét hangjának elemeit bemutató
rajzon (1. ábra). Láthatjuk, hogy van egy kisebb frekvenciájú hullám,
amit alaphangnak hívunk, és ehhez „hozzáadogatva" a többit, úgynevezett
összetett hanghoz jutunk. Ez utóbbit a felhangok vagy más néven
harmonikusok alakítják ki. Ugyanazt a zenei hangot lejátszhatjuk másik
hangszeren, például fuvolán is, és ekkor hallani fogjuk, hogy bár a
fuvola hangmagassága ugyanaz, hangélményünk mégis más lesz. Ez a
tulajdonság, a hangszín, éppen az összetevő felhangok eltérésének
köszönhető. Ha arra a kérdésre keressük a választ, hogy milyen módon
történik a hang észlelése, nincs is annyira nehéz dolgunk, mert ismerjük
az emberi hallókéreg képességeit. Az a tény azonban, hogy azt is meg
tudjuk állapítani, milyen hangszer szól, már semmiképpen sem
magyarázható meg ilyen egyszerűen. Ehhez már a tapasztalataink, a
hangoknak megfelelő tárgyakról tárolt tudásunk is szükséges.
A hangrezgések fülünk belsejében, egy aprócska, de rendkívül jól
tervezett szervben, a csigában olyan jelekké, idegi impulzusokká
alakulnak át, amelyeket a hallópálya továbbít az agyba. A hallópálya
(2. ábra) egyszerű, ám jól szervezett vasúti hálózathoz hasonlít. A
„vonatok", vagyis az idegimpulzusok, számos állomáson futnak át, és ezek
egy részében sőt már az induláskor is „vágányváltás" történik. A bal
fülből a pályák jó része a jobb oldali átkapcsoló állomásra továbbítódik
és fordítva. Az agykéregig vezető úton még további átkereszteződések,
összekapcsolódások történnek. Ezek a kéreg alatti területek persze nem
pusztán passzív átkapcsoló állomások, hanem sokkal bonyolultabb
funkciójuk van. Feladatukat gyorsan és jól kell, hogy végezzék, míg
végül az agykéregbe továbbított információ lehetővé teszi, hogy a
hangforrás helyét azonosítsuk. Nem mindegy, hogy agyunk mit észlel;
mögöttünk, mellettünk vagy előttünk megy el a villamos. Ez a működés
nélkülözhetetlen a világtalan ember számára, de a látó embereknek is
igen fontos.
A hang forrásának felismerése tehát már az agykéreg alatti szinten
elkezdődik, sőt ezen területeknek meghatározó szerepük van az
azonosításában. Ám mindez nem mondható el a hangokból kialakuló
összetett mintázatokról. Az agykutatás adatai szerint ezek a
hangmintázatok (a pszichológiában hallási eseményeknek nevezzük őket) a
hallókérgi ideghálózatok működésének köszönhetően alakulnak ki. Ahhoz
azonban, hogy megértsük, mi mindent kell az agykéregnek megoldania, meg
kell ismerkednünk azokkal a szerveződési elvekkel, amelyek az észlelés
számára egységbe rendezik az információkat, hogy végül szívdobogás
hangja, zene vagy beszéd legyen belőlük. A hallási események
egyikjellegzetessége, hogy egyszerre elhangzó, illetve egymást követő
elemekből épülnek fel. A mintázat kialakulásában meghatározó szerepe van
a hangmagasságnak és az időnek is, legyen szó a hangok hosszáról,
egymástól való távolságáról vagy a hangelemek egymásba történő
átmenetéről. A hangmintázat létrejöttéhez szükség van arra, hogy az
agykéreg alkalmas legyen az egyes finom elemek feldolgozására, és arra
is, hogy azokat jellemző tulajdonságaik alapján képes legyen
átszervezni, azaz ne törődjön minden apró eltéréssel. Így bármilyen
furcsának is tűnjék, a rendszernek egyszerre kell nagyon pontosnak és
pontatlannak lennie, csak éppen az nem mindegy, hogy mikor. A hallási
események egy része kizárólag ilyen módon jön létre, hiszen az
akusztikai eltérések nem mindig fontosak az agy számára. Azt is
mondhatnánk, hogy az észlelés részben illúzió, azaz nem úgy hallunk
mindent, ahogy azt műszereink mutatják. Ez a folyamat hasonló a látásunk
kapcsán tapasztalható illúziókhoz, amelyek úgy jönnek létre, hogy az
agyunk mindig mindent csoportosít, és ha tud, mindent ismert formákba
rendez. Ezekben a folyamatokban a tapasztalatok is segítik. A hallókéreg
csak a hangok egy adott időtartamáig képes az egymást követőjelek
sorrendjét követni. Túl rövid hangok esetében elkezd csoportosítani,
mégpedig az alapján, hogy mennyire elképzelhető, hogy a hangok egy
forrástól származzanak. Ilyenkor a sorrenddel, sőt a frekvenciák
hovatartozásával sem törődik. Ha van számítógépünk, segítségével
létrehozhatunk egy olyan hangsort, amelyben a páros sorszámú hangokat
„összekötve" egy emelkedő, míg a páratlanokat figyelve egy süllyedő
hangsor jön létre. Mindaddig, amíg a jelek között elég idő telik el, az
egymást követő hangok sorrendjét követni tudjuk, ideális esetben még el
is dúdolhatjuk. Amint azonban átlépjük a másodperc ötödrészét, azt
tapasztaljuk, hogy az ilyen rövid hangokat már nem tudjuk külön
észlelni, ám furcsa élményben lesz részünk: egyszerre hallunk két
hangláncolatot, amit nevezhetnénk akár dallamnak is. A jelek ideje
agyunk számára már követhetetlen, így a frekvencia alapján csoportosít a
hallókéreg, a hangok távolságát és a „lehetséges jó folytatást"
figyelembe véve. Hallgassunk néha barokk zenét, és gondoljunk közben
arra, hogy amit hallunk, a nem más, mint a hangláncolatok elbűvölő
összhangzata.
Tudjuk, hogy a hallókéregben vannak olyan neuronok, amelyek a hang
kezdetére, megszűnésére, vagy a hang energiájának változására
érzékenyek. Vannak sejtek, melyek a tiszta hangok feldolgozását végzik,
de ez a csoport csak részben fed át az összetett hangokkal foglalkozó
neuronok területével. Ha a hangerősséget változtatjuk, megint más
elrendeződést találunk az idegsejtek aktivitásában.
Az eddig említett feladatokat az elsődleges hallókéreg látja el.
Ebből a területből az agyfelszínen viszonylag kevés látszik, hiszen az
elsődleges hallókéreg a halántéklebeny feletti árokban húzódik meg. E
régió alatt láthatjuk a másodlagos, vagy asszociációs hallókérget. Úgy
tűnik, hogy az agykéregnek ez a része az evolúció során sokkal
izgalmasabb feladatokat kapott. Ez a terület nemcsak az embernél, hanem
már a rhesusmajmoknál is érzékenyebb az összetett, mint a tiszta
hangokra. A másodlagos hallókéreg a majmok jelentést hordozó
hangadására, a vokalizációra is érzékenység. Azt láthatjuk tehát, hogy
az elsődleges hallókéreg körül a kérgi területek munkamegosztáson
alapuló együttműködése alakul ki, amely egyre inkább előkészíti a
beszédhangok feldolgozását, vagyis a beszéd észlelését. Az agykéreg
ugyanis kódolni tudja az emberi beszéd összetett hangjait, és a tárolt
mintázatok alapján ezen jelek együttesét a megfelelő jelentéshez képes
kapcsolni. Ennek kifejlődése az evolúció során a majmoknál kezdődött
meg, de ez nem csak a már említett vokalizációra vonatkozik. Az
emberszabású majmok hallókérge rendelkezik azzal a tulajdonsággal is,
hogy egyes emberi beszédhangokat meg tud különböztetni; ez a képesség
pedig a hangok akusztikai jellemzői szerinti éles határok mentén
történik. Egy „p" és egy „b" hang megkülönböztetése például a zöngésségi
idő, mint akusztikai eltérés alapján lehetséges, ez a határ pedig 2025
ezred másodperc körül van. A világ nyelveiben létező „p" és „b" hangpárok közti eltérés azonban nagyon különböző lehet. Az újszülött
baba, hasonlóan a majmokhoz, képes egészen kicsi időeltérés esetén is
megkülönböztetni a hangokat. Pár hónap elteltével azonban egészen
érdekes dolog történik: az eltérés feldolgozása egyre jobb lesz az
anyanyelvben jellemző különbség esetében, és jelentősen romlik a más
nyelveknél előforduló sajátságokra. A beszédhangok észlelésének a
tapasztalatoktól függő átrendeződése és az akusztikai eltérések
feldolgozásának torzulása csak az emberjellemzője. A beszédhangok agyi
képviseletének fejlődését fejre helyezett elektródák segítségével, az
agy adott eseményhez esetünkben a beszédhang elhangzásához kötött
elektromos aktivitásának mérésével tudjuk követni. Ezt a
változásérzékeny választ eltérési negativitásnak (EN) nevezzük. Az MTA
Pszichológiai Kutatóintézetében két munkacsoport is vizsgálja ezzel a
módszerrel a hallási mintázatok szerveződését, valamint ezek, illetve a
beszédhangok feldolgozásának fejlődését és zavarait. Kutatásaink
eredményei alapján a beszédhangok agyi feldolgozása 5 és 8 éves kor
között ismét nagy változáson megy át: a hallókéreg bal oldali területei
válnak elsődlegesen felelőssé a finom eltérések gyors feldolgozásáért. A
fürdősapkához hasonló fejfedőben elhelyezett elektródákkal (3. ábra)
elvezetett válaszokból olyan agytérképeket tudunk készíteni, amelyeken a
változások, a normáltól való eltérések bemutathatók. Ezzel a módszerrel
a súlyos nyelvi zavarban szenvedő iskolás gyermeknél követhető a
beszédhangok megkülönböztetési képességének a hiánya (4. ábra). Hasonló
módszerrel vizsgáljuk diszlexiás (súlyos olvasási zavarban szenvedő)
gyerekeknél is a beszédhangfeldolgozási zavarokat, és eredményeinket
más típusú rendellenességek sajátságaival, illetve a normálisan olvasók
beszédészlelési jellemzőivel vetjük egybe. A diszlexiára jellemző
hallási feldolgozási zavar a nyolcvanas évek közepétől foglalkoztatja
intenzíven az embereket. Amerikai kutatók a rosszul olvasó, ám a
„tiszta" diszlexiától eltérő fejlődési zavarról mutatták ki, hogy a
hallókéreg nem képes a néhány ezredmásodpercnyi idő alatt lezajló gyors
akusztikai változásokat feldolgozni. Az első publikációkat követően
számos vizsgálatra került sor. Ezek többsége azonban nem bizonyította
egyértelműen, hogy a diszlexiásoknak általános akusztikai feldolgozási
zavara lenne. Viszont több elektrofiziológiai kutatásokkal foglalkozó
laboratórium igazolta, beleértve saját munkacsoportunkat is, hogy a
diszlexiás feldolgozási zavar elsősorban a beszédhangok finom
eltéréseire vonatkozik. Ez minden valószínűséggel úgy alakul ki, hogy az
összetett akusztikai/fonetikai eltérések feldolgozásához szükséges
hallókérgi mechanizmusok nem elég fejlettek. Ennek minden bizonnyal
egyenes következménye, hogy a beszédhangoknak elégtelen, „elkent" kérgi
reprezentációja alakul ki. Könnyen belátható, hogy mi következik ebből.
A szavak hangalakja rosszul tárolódik, a diszlexiás, olvasni tanuló
kisgyermeknek nincs hozzáférése a szavak pontos hangszerkezetéhez.
Amennyiben a reprezentáció zavara olyan súlyos, hogy a fontos akusztikai
eltérések nem különböztethetők meg, nehéz lesz ezekhez az eltérő
betűalakokat hozzárendelni.
Jelenlegi ismereteink szerint az anyanyelv beszédhangjainak agyi
képviselete 8 éves korra kialakul, ezt követően magától már alig
változik. Ha figyelembe vesszük azt a tényt, hogy az agykéreg fejlődése
körülbelül 15 évet vesz igénybe, azt mondhatjuk, hogy a beszédészlelés
alapműködéseinek kialakításában nem is volt annyira türelmetlen a
természet. Ne feledjük azonban, hogy a hangok megkülönböztetése csupán
egy eleme a beszédészlelésnek. A beszélt nyelv nem a hangok együttese
csupán, sőt a szavakat alkotó hangokhoz, bármilyen furcsa, csak
viszonylag későn, 56 éves korban fémek hozzá a gyerekek. A beszédnek a
konkrét szavakon átívelő tulajdonságait a ritmust, a hangsúlyt és az
intonációt is fel kell dolgoznia az agynak, különben beszédértésünk
szétesik. Legújabb kutatási eredményeink azt mutatják, hogy a csecsemők
a hangsúlyra már jóval az előtt érzékenyek, mielőtt azt használni
tudnák. Az anyanyelv sajátos hangsúlyszerkezetének az agyi képviselete
még sokáig képes fejlődni, 10 éves korra azonban „megmakacsolja magát",
és később már nehezen alakítható.
A kifejező beszéd csupa zene. Jusson eszünkbe a régi anekdota az
egyetemista fiúról, aki levelezőlapján csak ennyit ír: „Apa, küldj
pénzt!" Ez a mondat az apai hangsúlyozással szemtelen követelőzésnek
hangzik, az anyaival hízelkedő könyörgésnek. Igen, a nyelv zenéje a
hanglejtés. Ez persze nem mindig szép zene, hiszen például a gúny és az
irónia hanglejtése ütközik a tartalommal. Mit kezd az ilyen helyzetekkel
a hangok világában rendet teremteni szándékozó agy? Azt, amit mi magunk
is teszünk, ha nem tudjuk, minek higgyünk; a tartalomnak vagy a
formának. Japán kutatók modern képalkotó eljárással (funkcionális MRI)
kapott legújabb adatai szerint a sikeres feldolgozáshoz a két félteke
hallási feldolgozó területeinek ép működése és együttműködése szükséges.
A hangsúly és a tartalom eltérésének, az érzelmi állapotot közvetítő
hanglejtésnek feldolgozása csak akkor lehetséges, ha a beszéd „mit",
vagyis a tartalomra, és „hogyan", vagyis a formára érzékeny rendszere
egymással kommunikál. Úgy tűnik, hogy a „mit" kérdésekkel a bal félteke
foglakozik, a „hogyan"nal viszont a jobb. Ha különböző információt
kapnak, „összevesznek", mert a tartalmat kétségbe vonja az a „hogyan"
rendszer, amely a hanglejtésnek a finom akusztikai sajátosságaira oly
érzékeny. A nyelv zenéje segít a beszéd megértésében, segítségével
kiemelkedhet közlésünk lényege a kevésbé fontos információk sorából,
közvetíthetjük vele szándékainkat, érzelmeinket. Érzékenységünk a
hangszálak érzelmes játékára a születés után gyorsan kialakul, több
kutató szerint fejlődése már magzati korban elkezdődik. Gondoljunk
kisbabánkra, aki mosolyog a kedves hangra, bármit is mondjunk, és
megrémül, ha haragosan mondjuk, mennyire szeretjük. A beszédértés
kialakulása után természetesen már nem hagyatkozunk kizárólag a
hanglejtésre.
Azt gondolhatnánk, hogy a zene nyelvét mindannyian értjük. Ez talán
nincs teljesen így, de az tény, hogy a zene hallási mechanizmusáért
elvileg mindenkinél ugyanazok az agykérgi területek felelősek. Ez
kétségtelenül igaz, legalábbis az időbeli szerveződésre, a ritmusra, a
hangok hosszára és a harmonikus hangzatok feldolgozására. Azonban a
zenének is van szerkezete és szabályai. Így azt láthatjuk, hogy minél
magasabb a zene szerveződési szintje, annál aktívabbak lesznek a tiszta
hangokkal foglalkozó sejtcsoportokon kívül mások is. A Max Planck
Intézet (Lipcse) és a Harvard Egyetem (Boston) kutatói az elmúlt években
számos vizsgálatot végezetek, és azt találták, hogy a zene és a nyelv
feldolgozása részben átfedő agyi területek működéséhez kötött, noha ezen
régiók feltérképezésében még sok feladata van a tudománynak. Tudjuk
viszont, hogy az 59 éves gyerekeknél a nyelvi és zenei feldolgozás még
sokkal nagyobb hasonlóságot mutat, mint felnőtteknél. A megszerzett
tapasztalat még azoknál is módosítja a működést, akik csak passzív
zenehallgatók.
A zenészeknél maga a zene művelése is szerkezeti és funkcionális
változásokat eredményez. A bal félteke hallókérgi területei sokkal
aktívabbak náluk, mint a nem zenészeknél, sőt a másodlagos hallókéreg is
nagyobb. Azt a tényt régóta ismerjük, hogy a zongorán játszó művészek
bal és jobb ujjainak megfelelő mozgatókéreg is nagyobb, mint a nem
zenélőknél, míg a hegedűsöknél ez a megnövekedett képviselet csak a
húrokon játszó kéz esetében figyelhető meg. Ugyanilyen változásra a
hallókéreg is képes, sőt a zenei képzés során a munkába olyan
kéregterületek is bekapcsolódnak, amelyeknek eredetileg nem is ez volt
a feladatuk.
Az agy tehát jól szervezett, pontatlanságában is hatékonyan működik,
és ami a legfontosabb: rugalmasan képes alkalmazkodni ahhoz a
hangkörnyezethez, amiben felnövünk és élünk. A zaj azonban tönkreteszi
ezt a rendszert: a belső fül maradandó sérülései következtében a
hallókéreg nem vagy alig kapja meg a szükséges impulzusokat. Azt
gondolhatnánk, ez még önmagában nem tragédia, legfeljebb kevesebb dolga
lesz az agynak. Sajnos, nem ez történik.
Kanadai kutatók szerint ugyanis a halláscsökkenés hatással van az agy
működésére is. A csendre vagy halkabb hangok feldolgozására hivatott
idegsejtek közül a magasabb frekvenciák feldolgozásáért felelősek
„önállósítják" magukat és egyre aktívabbakká válnak. Bármilyen furcsán
is hangzik, ez nem ahhoz vezet, hogy jobban válaszolnak a magas
hangokra, hanem ahhoz, hogy az alacsonyabb frekvenciájú hangok egy szűk
tartományára érzékeny idegsejteket izgatják. Így ezeket a hangokat
abnormálisan hangosnak halljuk, illetve csendes környezetben belülről
halljuk a kellemetlen sípoló, csengő hangot. A külső hangoktól részben
megfosztott agy tehát átszerveződik, és olyan aktivitásokat produkál,
amelyek kellemetlen hatásúak. A halláscsökkenés felnőtt embernél is
olyan változásokat eredményez, amely rontja az életminőséget, de a
gyermekkorban bekövetkező károsodás következményei még drámaibbak,
hiszen az anyanyelv megfelelő agyi képviseletéhez szükség van a
„felesleges" információkra is. Rosszul működő beszédfelismerés mellett
nehezen tudnak a bonyolultabb feladatokért, például az olvasásért
felelős rendszerek kiépülni.
Másként alakul az agy működése a siketen születetteknél. Az Oszakai
Egyetem kutatói a közelmúltban agyi képalkotó eljárás (PET) segítségével
kimutatták, hogy a született süketeknél a jelnyelv használatakor az
összetett hangok és így a beszédhangok feldolgozására specializálódott
területek az aktívak. Ebből is látható, hogy a fejlődő agyban úgy alakul
az egyes területek működése, ahogy azt a változó környezet megköveteli.
Ez az átalakulás azonban, jelenlegi ismereteink szerint, mindig a
másodlagos hallókéregben történik. Úgy tűnik, az elsődleges hallókéreg
feladata a hangok fizikai jellemzőinek a feldolgozása. Ezt igazolja,
hogy született süketeknél a beültetett, a hangokat elektródák
segítségével közvetítő, úgynevezett cochlea implantátum használata után
ez a terület vált egyre aktívabbá, miközben a jelnyelvre változatlanul a
másodlagos hallókéreg maradt érzékeny.
Agyunk csodákra képes, ha a biológiai lehetőségek és a szükséges
tapasztalatok találkoznak. A belső fül varázslatos alagútjaiban indul el
minden, de az agy az a szerv, amely rendet teremt a hangok világában. A
beszéddel, a zenével, a vízcsobogással és rengeteg más hallási
eseménnyel sikerrel birkózik meg, csak egyetlen dologgal, a zajjal nem
tud mit kezdeni. Zajban „megtéved", vagy éppen a romló hallás miatt nem
kap megfelelő impulzusokat. A „csöndre ítélt" hallókéreg csak akkor
építkezik, ha valaki sosem hallott hangokat, a hangoktól megfosztott, ép
hallókéreg viszont önpusztításba kezd. Itt az ideje, hogy
elgondolkozzunk, mit tehetnénk a zajszennyezés ellen.
IRODALOM
Sekuler, B. és Blake, R.: Észlelés (2000,
Osiris Kiadó,Budapest)
Papp János: HangEmberHang (2002,
Vince Kiadó,Budapest)
Pléh Csaba, Kovács Gyula, Gulyás Balázs
(szerk.):
Kognitív idegtudomány (2003, Osiris Kiadó, Budapest)
|
