AKILLI TASARIM

Kulağın işleyişine dair en çok bilgiye sahip olduğumuz bölüm, belki de kulak zarıdır. İşitmenin, zarın titreşmesiyle gerçekleştiğini hepimiz biliriz. Ama, kulak zarının ‘akıllı’ olduğunu ve karar verme yeteneğinin bulunduğunu duymamış olabilirsiniz.
Kulak zarımızın kendi hareketini dış ortamdan gelen ses sinyalleri sağlar. Bu hareketiyle de mini kaldıraç sistemini yani kemikçikleri iterek harekete geçirir. Onu ‘akıllı’ diye nitelendirmemizin nedenlerini şöyle açıklayabiliriz:
Titreşimleri sadece dış yüzüyle alır: Her iki yüzüyle alıyor olsaydı, vücudumuzun içinden gelen seslerle de titreşirdi. Biz de, bu düzensiz titreşimler sonucu, ses karmaşası işitiyor olurduk.
Ancak belli frekanslarda titreşir: Dış dünyadan gelen bütün frekanslarda titreşiyor olsaydı, işitmeyi hiç istemeyeceğimiz birçok rahatsız edici sesi de işitiyor olurduk.
Titreştiği frekanslar içinde de ayırım yapar: Zarın kendisi de bir kaldıraç gibi çalışır. Özel konik yapısından dolayı, 6 bine kadar olan frekanslarda etkili bir titreşim yapmasına rağmen, frekans yükseldikçe titreşim gücü azalır. Bunun anlamı, konuşma seslerindeki frekansların yükseltilerek daha iyi anlaşılmasının sağlanmasıdır. Öte yandan zar, işitme siniri ve tüylü hücreler için zararlı olabilecek sesler azaltılmaktadır.
Geliş açısına bakmaksızın, her yönden gelen sesle titreşir.
Amortisör gücü çok yüksektir: Fazla titreştiği yüksek frekanslarda gelen sinyallerin sonrasında dahi, sinyalin kesilmesiyle, saniyenin 0,004′ü (binde 4’ü) kadar bir sürede titreşimi keser. Bu, mucizevi bir yetenektir. Doğada bulunan çeşitli maddelerin veya metallerin titreşimleri saniyeler sürer. Kulak zarımız bu derece hızlı bir biçimde durağan duruma geçmiyor olsaydı; bir ses uyarısı sonucu titreşimdeyken yenileri gelecek ve biz, pürüzsüz sesler yerine birbiriyle çakışan, uğultulu sesler işitiyor olacaktık.
Kalınlığı, milimetrenin yaklaşık onda biri kadar olan kulak zarı, üç tabakadan oluşur. Bunların en önemlisi, ortada yer alandır. Bu tabaka, farklı özellikler gösteren liflerden oluşur. Dairesel, çevresel, parabolik ve yarımay biçimindeki bu lifler, çok özel bir dizilimle zarın orta tabakasını meydana getirirler.
Örneğin, çevresel lifler zarın üst bölümünden başlayarak aşağıya doğru uzanırlar. Zarın arkasına bitişik duran çekiç kemikçiğini iki taraftan sararlar. Böylece, ses titreşimleriyle kasılarak çekici hareket ettirirler. Parabolik ve yarımay biçiminde dizilen liflerse kulak zarının sürekli gergin olmasını sağlarlar. Ancak bu gerginlik, elastike değildir. Fizik kuralları dahilinde ele alındığında, bu tür bir yapı elastike olmadığı için titreşmemelidir. Oysa kulak zarı büyük bir hassaslıkta ve kolayca titreşir. Bu çok özel yapı sayesinde, kulak zarının farklı bölümleri uyarıya farklı cevaplar verir. Bu cevaplar, müthiş bir hassaslıkla gerçekleşir. Örneğin, 1000 Hz.’lik bir frekansla kulağa ulaşan ses sinyali, zarı 0,000001 cm (santimetrenin milyonda biri) kadar hareket ettirebilir.. Bu, bir hidrojen atomunun çapından daha azdır. Zar, bu küçük hareketiyle bile kemikçikleri harekete geçirir; ses iç kulağa ve beyne taşınır. Biz de bu sesi işitiriz.
Bu noktada çok büyük bir hassaslıkta ayarlanmış, mükemmel bir dengeyle karşılaşırız. Çünkü, zarımız daha hassas olsaydı, havadaki moleküllerin hareketi bile, titreşime neden olacak ve günlük hayatımızı bu sesleri dinleyerek geçirecektik. Böyle bir hayatı hayal etmek bile sıkıntılıdır…
Her şey gibi, işitme duyumuzu da eşsiz kusursuzlukta yaratan Yüce Allah, kullarına gösterdiği merhameti ayetinde şöyle bildirmiştir:
Eğer Allah’ın üzerinizdeki fazlı (lütuf ve ihsanı) ve rahmeti olmasaydı, siz gerçekten hüsrana uğrayanlardan olurdunuz. (Bakara Suresi, 64)
O Allah ki, yaratandır, (en güzel bir biçimde) kusursuzca var edendir, ‘şekil ve suret’ verendir. En güzel isimler O’nundur. Göklerde ve yerde olanların tümü O’nu tesbih etmektedir. O, Aziz, Hakimdir. (Haşr Suresi, 24)
Zar ve Kaldıraç Sisteminin Sağladığı Kazanç!
Bilim adamları, kulak zarı ve orta kulak kemikçikleri üzerinde yaptıkları çalışmalarla, bu sistemin, dış dünyadan gelen ses sinyallerini salyangoza iletirken ne derece farklılık oluşturduğunu anlamak amacıyla buradan sağlanan ses enerjisi kazancını ölçmeye çalıştılar.
Bu problemi daha iyi anlamak için, ses dalgasının dış kulaktan başlayan yolculuğunu hatırlamak gerekir. Ses dalgaları, dış kulak ve orta kulak boyunca hava dolu ortamda ilerler. Bu hava ortamı, iç kulakta yerini sıvı ortama bırakır. Çünkü salyangoz sıvıyla doludur. Bu değişim, ses enerjisinde meydana gelen büyük kayıplara karşılık gelir.
Bu konu, işitme sistemi alanındaki en önemli uzmanlardan biri olan Prof. Brenda Lonsbury tarafından, şu örnekle açıklanıyor:
“Başınız (deniz gibi bir ortamda) suyun altındayken, suyun bir kaç santimetre üstünden gelen sesleri bile nasıl güçlükle işitebildiğinizi hatırlayın. Bunun nedeni, havadan suya ses transferinin çok etkisiz olmasıdır”
Problemin kulağın içinde nasıl çözüldüğü, yine aynı kaynakta ele alınıyor:
“Sorunu çözmek için orta kulak, hava ve iç kulak ortamı arasında enerji uyumunu sağlar. Böylece, akustik enerjinin dış ortamdan iç kulak ortamına geçerken son derece etkili bir biçimde artması sağlanır.”
Orta kulağımız olmasaydı, ses dalgaları doğrudan iç kulağa yönelerek buradaki sıvıyla karşılaşacak; bu durumda da, %99′u yansımayla geri dönecek ve sadece %1′i iç kulağın salyangoz bölümüne ulaşabilecekti. Bunun da son derece etkisiz bir mekanizmayı işaret ettiği açıktır.
Orta kulak, akustik enerjiyi mekanik enerjiye çevirir ve sinyalleri, salyangozdaki sıvıya çok daha etkili biçimde ulaştırır. Zar ve kemikçikleri kullanan orta kulak, üç mekanizmayla bu işin üstesinden gelir.
Orta kulağın ses sinyalleri üzerindeki bu en önemli etkisinin kaynağı, zar ve üzengi yüzeyleri arasındaki büyüklük farkıdır, Birinci mekanizmada dikkat edilmesi gereken nokta budur. Zarın yüzey alanı 64 mm. iken, üzenginin salyangoz üzerindeki tabanı 3.2 mm.’dir. Dolayısıyla zar, kendisine gelen sinyalleri 20 kat güçlendirerek iç kulağa geçirmiş olur. Buradaki kazancı, ayakkabı ile topuk bölümü arasındaki ilişkiyi düşünerek daha iyi anlayabiliriz. Ayağın ayakkabıya uyguladığı güç, her iki yüzey arasındaki alan farkından dolayı, topuk bölümünde yoğunlaşır.
İkinci mekanizmayı; yani, kaldıraç sistemindeki kazancın %30 olduğunu yukarıdaki anlatımlarımızda görmüştük.
Orta kulağın sağladığı üçüncü kazanç ise, kulak zarının konik yapısıyla ilgilidir. Zar da kaldıraç gibi çalışır ve ses şiddetini yükseltir. Bu yapının sağladığı kazanç ile ses şiddeti, 4 kat artırılmış olur.
Sonuçta, sağlanan toplam kazanç, bu faktörlerin birbiriyle çarpılmasıyla hesaplanır:
20*1.3*4=104
Evet; kulak zarımız ve orta kulağımız, ses dalgalarını tam 104 kat yükselterek iç kulağa geçirmektedirler. Bunun anlamı, kulağımızın, dış dünyadaki sesleri ‘oldukları gibi’ işitmesinin söz konusu olmadığıdır. İşitme sistemimizin çok özel düzenekleri sayesinde, bu sesler yükseltilmektedir. Bunlara ek olarak, gereken ses, gerektiği ölçüde yükseltilir; işleme sokulabilmesi için iç kulağa taşınır.

Decreamer WF, Dirckx JJJ, funnel WRJ, Shape and derived geometrical parameters of the adult human tympanic membrane measured with a phase shift moire interferometer. Hearing Research, 1991, 51, 107-22
Prof Dr. A.N.Akyıldız, Kulak Hastalıkları ve Mikrocerrahisi, syf 82-85, Bilimsel Tıp Yayınevi, Ankara 1998
Snow, Jr. James B, “The ear” In Ballenger JJ, Snow JB Otorhinolaryngology Head and Neck Surgery, 15 th edition, syf 881, Williams Wilkins Press 1996
James O Pickles, Physiology of hearing, syf. 1-2-7, In Scott-Brown’s Otolaryngology, 6. Ed, 1997.
Stevens, S. S., & Warshofsky, Fred,eds. Sound and Hearing, Time-Life Books, NY, Excellent illustration of inner ear and discussion of inner ear process.
James O Pickles, An Introduction to the Physiology of Hearing, Academic Press, 6th printing -1999, syf 17-19