Nella coclea il segreto dell’altezza di un suono
19 maggio 2014
L’altezza di un suono composto da diversi toni percepita dall’orecchio umano dipende dalla modalità di propagazione delle vibrazioni all’interno del fluido che riempie la coclea, una componente dell’orecchio interno. Lo ha dimostrato uno studio sulla base di un nuovo modello biofisico, smentendo l’ipotesi che la percezione fosse dovuta a processi cognitivi nella corteccia cerebrale (red)
da lescienze.it
La percezione, da parte dell’orecchio dei mammiferi, dell’altezza di un suono composto da diversi toni non dipende da aspetti cognitivi, come finora ritenuto, ma da elementi di natura fisica, che riguardano la propagazione di un suono complesso all’interno della coclea, una componente fondamentale dell’orecchio interno. Lo hanno dimostrato Florian Gomez e Ruedi Stoop dell’Università e del Politecnico di Zurigo in uno studio ora pubblicato su “Nature Physics”.
L’altezza di un suono viene definita in base a come viene percepito il suono dall’orecchio umano: si distinguono suoni alti o acuti e suoni bassi o gravi. Dal punto di vista fisico, l’altezza di un tono semplice, per esempio prodotto premendo un unico tasto del pianoforte, corrisponde alla frequenza dell’onda che produce il suono: i toni acuti sono quelli di alta frequenza, mentre i toni gravi sono associati alle basse frequenze.
La cosa si complica invece se un suono, come spesso avviene in campo musicale, è formato da diversi toni. In quel caso, non è facile definire quale sia l’altezza del suono percepito dall’orecchio, anche se negli ultimi due secoli molti scienziati, tra i quali anche grandi nomi come Helmholtz e Ohm, hanno cercato di fornire una trattazione fisico-matematica del problema.
Gli esperimenti di psicoacustica sono infatti in contrasto con i risultati ottenuti per via matematica e questa discrepanza viene attualmente attribuita a qualche tipo di processo cognitivo, quindi non di tipo fisico, che avverrebbe a livello della corteccia cerebrale.
Gli autori dello studio hanno voluto verificare l’ipotesi secondo cui i dati disponibili sull’altezza dei suoni composti possano essere spiegati solo in termini fisici, tenendo conto della propagazione delle vibrazioni nel liquido all’interno della coclea. Quest’ultima è una struttura a forma di chiocciola, da cui il nome, che nell’orecchio interno ha il compito di trasmettere le vibrazioni degli ossicini dell’orecchio medio – martello incudine e staffa, messi in movimento dalle vibrazioni del timpano – all’organo dei Corti, responsabile della trasduzione delle vibrazioni in impulsi nervosi che afferiscono al cervello.
Per questo obiettivo, hanno costruito un modello biofisico realistico della coclea, e hanno studiato con questo modello la propagazione delle onde nel liquido cocleare. I dati forniti dal modello sono in buon accordo sia con i dati sperimentali ottenuti sugli esseri umani sia con i test fisiologici condotti in laboratorio su coclee di gatto. Secondo le conclusioni dei due ricercatori, quindi, la percezione dell’altezza di un suono dipende da un processo di carattere fisico.
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