Kulak: işitme ve denge

Nilüfer, Erzurum'daki dedesinden dönerken uçakta. İniş başladığında iki kulağı birden tıkanıyor; anonsları uzaktan, pamuğun ardından gelir gibi boğuk duyuyor. Telaşla yan koltuktaki ağabeyi Latif'e dönüyor: «Sesi kulak zarı duyuyor ya, zar tıkandı. İndiğimizde de böyle kalırsa sağır olurum.» Latif ona bir sakız uzatıyor ve birkaç kez yutkunmasını söylüyor. Üçüncü yutkunmada sağ kulağında küçük bir çıtırtı oluyor ve kabin sesi bir anda yerine geliyor; sol kulak birkaç yutkunma sonra açılıyor. Nilüfer sakızı çiğnerken bir şeye takılıyor: yutkunmak boğazda olan bir iş. Boğazdaki bir hareket kulağın içini nasıl düzeltti? Zar duyan organ olsaydı, onu açan şey neden kulağın dışından değil de ağzın içinden geldi?

• Dış, orta ve iç kulağın yapılarını görevleri ve bulundukları bölümle eşleştirirsin.
• Bir sesin kulak zarından şakak lobuna kadar izlediği yolu doğru sırayla kurarsın.
• Yarım daire kanalları ile tulumcuk ve keseciğin algıladığı hareket türlerini ayırt edersin.
• Varsayımsal bir hasarın işitmeyi iletim yolunda mı yoksa reseptör düzeyinde mi bozduğunu belirlersin.

Tüyleri bükülen hücreler

Kafatasının şakak kemiği içine gömülü iç kulakta sesi algılayan reseptörlerle başın hareketini ve konumunu bildiren reseptörler komşudur. Görevleri ayrı olsa da yapıları benzer: ucunda ince tüyler taşıyan ve tüyleri bükülünce uyarılan tüylü hücreler. Işığa duyarlı göz reseptörlerinin aksine bunlar mekanik bir uyarıyı, yani bir itme ya da kaymayı algılar; bu yüzden mekanoreseptör sınıfına girerler. İşitmede tüyleri büken şey titreşen bir sıvıdır, dengede ise başın hareketiyle kayan bir sıvı ya da kristal yüküdür.

Sesin kendisi, «Ses dalgaları» dersinde gördüğümüz gibi, havanın sıkışıp seyrekleşmesiyle yayılan mekanik bir dalgadır. Kulağın işitme tarafı bu hava titreşimini adım adım bir sıvı titreşimine, oradan da impulsa çevirir. Yolculuk üç bölmeden geçer:

Dış kulak: toplayan huni

Başın yanında görünen kıvrımlı kıkırdak yapı kulak kepçesidir. Çevredeki ses dalgalarını toplayıp kulak yoluna yönlendirir ve sesin hangi yönden geldiğini kestirmemize katkıda bulunur. Kulak yolu kepçeden içeri uzanan kanaldır. Duvarındaki ince kıllar ve kulak kirini salgılayan bezler, yola giren tozu ve mikroorganizmaları tutarak derindeki hassas yapıları korur. Kulak yolunun dip ucunu ince, gergin bir zar kapatır: kulak zarı. Dış kulak ile orta kulağın sınırını bu zar çizer. Havadaki sıkışma ve seyrekleşmeler zara çarptıkça zar sesin ritmiyle ileri geri titreşir.

Zar titreşir, ama işitmez. Üzerinde işitme reseptörü bulunmaz; yaptığı iş, havadaki titreşimi katı bir zincire devretmektir.

Orta kulak: üç kemikçikten bir köprü

Zarın ardında hava dolu küçük bir boşluk, orta kulak yer alır. İçinde vücudun en küçük kemikleri olan üç kemikçik eklemlerle birbirine bağlanmış bir zincir kurar. Çekiç sapıyla kulak zarına tutunur, örs ortada durur, üzengi ise tabanıyla iç kulağın giriş kapısını, oval pencereyi kapatır. Zar titreşince çekiç, örs ve üzengi sırayla sallanır ve titreşim oval pencereye ulaşır.

Zincirin bir de güçlendirme görevi vardır. İç kulak sıvıyla doludur ve bir sıvıyı titreştirmek havayı titreştirmekten daha çok kuvvet ister. Kulak zarının yüzeyi oval pencereninkinden çok daha geniştir; geniş zara dağılmış kuvvet, kemikçiklerin kaldıraç gibi çalışmasıyla küçük pencereye toplanır. Böylece oval pencerede, zardakinden belirgin biçimde yüksek bir basınç oluşur ve sıvı yeterince sarsılabilir.

Östaki borusu: boğaza açılan vana

Orta kulaktan aşağıya, yutağa doğru inen ince bir kanal uzanır: östaki borusu. Kanal çoğu zaman kapalıdır; yutkunma, esneme ve çiğneme sırasında kısa süre açılır ve orta kulaktaki havayı dışarıdaki havayla buluşturur. Zarın titreşebilmesi için iki yüzündeki basıncın eşit olması gerekir. Basınç bir yanda fazla kalırsa zar o yöne doğru gerilir, rahatça sallanamaz ve sesler boğuklaşır.

Nilüfer'in uçağında olan tam buydu. Alçalan uçakta kabin basıncı yükselir; «Açık hava basıncı ve gaz basıncı» dersindeki basınç–yükseklik ilişkisinin bir sonucudur bu. Orta kulaktaki hava ise yolculuk boyunca yüksekteki daha düşük kabin basıncına göre ayarlanmış ve östaki borusu kapalı olduğu için öyle kalmıştı. Dış kulak yolundaki fazla basınç zarı içeri doğru bastırdı. Yutkunma östaki borusunu açınca yutaktan orta kulağa hava girdi, iki yan eşitlendi ve zar yeniden serbestçe titreşmeye başladı. Duyma yeteneği hiç kaybolmamıştı; bozulan, titreşimin iletimiydi. Östaki borusunun ağız tarafında, yutağa açılması da bu yüzden önemlidir: iç kulakla doğrudan bir bağlantısı yoktur.

İç kulak: salyangoz ve Corti organı

Oval pencerenin ardındaki iç kulak, kemik içine oyulmuş, birbirine bağlı kanallardan oluşur; bu karmaşık yapısı yüzünden labirent adıyla da anılır. İşitmeye ayrılmış kısmı, kendi etrafında birkaç tur kıvrılmış, adını şeklinden alan salyangozdur (koklea). Salyangozun boyunca uzanan kanallar sıvıyla doludur. Kanallardan birinin tabanında, işitmenin asıl reseptör bölgesi olan Corti organı oturur. Burada sıralar hâlinde dizilmiş tüylü hücrelerin tüyleri, üstlerine uzanan ince bir örtü zarına değer.

Üzengi oval pencereyi ittikçe salyangozdaki sıvıda dalgalanmalar oluşur. Sıvı sıkıştırılamadığı için bu hareketin bir çıkış yerine ihtiyacı vardır; oval pencerenin hemen altındaki yuvarlak pencere zarı, içeri itilen sıvıya karşılık dışarı doğru esneyerek bu boşluğu sağlar. Sıvının dalgalanması Corti organının bulunduğu zarı titreştirir, tüylü hücrelerin tüyleri örtü zarına sürtünerek bükülür ve hücrede uyarı başlar. Salyangozun bütün bölgeleri aynı seslere duyarlı değildir: girişe yakın kısım tiz seslerle, uca yakın kısım pes seslerle daha çok titreşir. Hangi bölgedeki hücrelerin uyarıldığı, beyne sesin perdesi hakkında bilgi verir.

Titreşimden impulsa: işitmenin yolu

Bütün aşamaları sırayla dizersek yol şöyle kurulur:

1. Ses dalgası kulak kepçesince toplanır ve kulak yolundan geçer.
2. Kulak zarı titreşir.
3. Çekiç, örs ve üzengi titreşimi güçlendirerek oval pencereye aktarır.
4. Oval pencere salyangozdaki sıvıyı titreştirir.
5. Corti organındaki tüylü hücrelerin tüyleri bükülür; mekanik uyarı burada impulsa dönüşür.
6. İmpulslar işitme siniriyle beyne taşınır, talamustan geçer.
7. Şakak lobundaki işitme merkezinde ses algılanır.

İlk dört adımda henüz bir sinir impulsu yoktur; hepsi titreşimin bir ortamdan ötekine aktarılmasıdır. Dönüşüm yalnız beşinci adımda, reseptörde gerçekleşir. İşitmenin şakak lobunda değerlendirildiği, beynin lobları anlatılırken («Merkezi sinir sistemi: beyin») görülmüştü; kulak bu merkeze hazır bir ses değil, impulslardan oluşan bir şifre gönderir.

İşitme nerede bozulabilir?

Sıralı bir yolun her halkası ayrı bir aksama noktasıdır ve aksamanın yeri sonucu belirler. Kulak yolunu tıkayan bir kir birikimi, yırtılan bir zar ya da hareketini yitirmiş kemikçikler titreşimin salyangoza ulaşmasını engeller. Bu tür kayıplar iletim yolundadır; reseptörler sağlamdır ama onlara yeterli uyarı gelmez. Buna karşılık salyangozdaki tüylü hücreler ya da işitme siniri zarar gördüğünde titreşim içeriye kadar ulaşsa bile impulsa çevrilemez ya da beyne taşınamaz. Bu kez kayıp reseptör ya da sinir düzeyindedir.

Uzun süre çok yüksek seslere maruz kalmak, tüylü hücrelerin tüylerine ve hücrelerin kendisine zarar verebilir. İnsanda bu hücreler kaybedildiğinde büyük ölçüde yenilenmez; yüksek sesten korunmanın önemi buradan gelir.

Dönmeyi ölçen kanallar

İç kulağın öteki yarısı sesle ilgilenmez. Salyangozun hemen yanında, birbirine yaklaşık dik üç düzlemde duran üç yarım daire kanalı bulunur. Kanalların içi sıvıyla doludur ve her birinin bir ucundaki genişlemiş kısımda, tüyleri jelatinimsi bir kubbeye gömülü tüylü hücreler yer alır.

Baş döndüğünde kanal duvarı başla birlikte hemen döner, ama içindeki sıvı eylemsizliği yüzünden bir an geride kalır. Geride kalan sıvı kubbeyi iter, tüyler bükülür ve beyne «baş dönüyor» bilgisi gider. Kanallar üç ayrı düzlemde durduğu için başı öne eğmek, yana yatırmak ya da sağa sola çevirmek farklı kanalları farklı ölçüde uyarır. Uzun süre dönen birinin aniden durması ilginç bir sonuç doğurur: baş durmuştur, ama dönmeye alışmış sıvı bir süre daha akmayı sürdürür ve tüyleri bu kez ters yönde büker. Beyne gelen bilgi «hâlâ dönüyorsun» der; oda dönüyormuş gibi görünür ve bu his sıvı durulana kadar geçmez.

Konumu ve doğrusal hareketi ölçen keseler

Yarım daire kanallarının salyangoza bağlandığı orta bölgede iki küçük kese yer alır: tulumcuk ve kesecik. Bunların tüylü hücreleri jelatinimsi bir tabakayla örtülüdür ve tabakanın üzerinde kalsiyum karbonattan yapılmış küçük kristaller, otolitler (kulak taşları), bulunur. Otolitler çevrelerindeki maddeden ağırdır. Baş bir yana eğildiğinde yer çekimi bu yükü o yöne kaydırır ve tüyler bükülür; baş eğik kaldığı sürece bükülme de sürer. Bu yüzden tulumcuk ve kesecik başın durduğu konumu sürekli bildirebilir. Aynı kristaller, ileri doğru hızlanan bir taşıtta ya da harekete geçen bir asansörde de geride kalarak kayar; böylece doğrusal hızlanma ve yavaşlama da algılanır.

İki sistemin ayrımı şöyle özetlenebilir: yarım daire kanalları başın dönme hareketindeki değişimi, tulumcuk ve kesecik ise başın konumunu ve doğrusal hareketini bildirir.

Denge bilgisi nerede birleşir?

İç kulağın denge reseptörlerinden çıkan impulslar denge siniriyle beyin sapına ve oradan büyük ölçüde beyinciğe ulaşır. İşitme siniriyle denge siniri kafatası içinde birlikte seyreder, ama taşıdıkları bilgi farklı merkezlerde işlenir. Beyinciğin bu birleştirici işi, «Merkezi sinir sistemi: beyin» dersinin açılışındaki denge sorusunu yanıtlamıştı: duruşla ilgili haber gözlerden, kas ve eklemlerdeki reseptörlerden ve iç kulaktan gelir, beyincik bunları birleştirip kaslara düzeltme yollar. İç kulak bu ekibin yalnız bir üyesidir; gözler de öyle. Bilgi kaynaklarından biri eksildiğinde beyincik ötekilerle idare etmeye çalışır, ama düzeltmeleri daha kaba olur.

Mekanikten kimyasala

Kulaktaki bütün reseptörler, bir sıvının ya da kristal yükünün itmesiyle bükülen tüylere bakıyordu; uyaranın kendisi hep bir hareketti. Burun ve dilde uyarıyı başlatan şey hareket değil, maddenin kendisidir: havadaki ya da lokmadaki moleküllerin bir sıvıda çözünüp reseptör hücrelere ulaşması gerekir. Koku ve tat adı verilen bu kimyasal duyuların reseptörlerini, uyarının nerede başladığını ve beyinde nereye ulaştığını sıradaki derste ele alacağız.

Örnek 1 — Dönüşümün yeri

Soru: Bir sesin kulaktaki yolculuğu sırasında mekanik titreşimin sinir impulsuna dönüştüğü ilk yer hangisidir?

• A) Kulak zarı
• B) Üzengi kemikçiği
• C) Oval pencere
• D) Corti organındaki tüylü hücreler
• E) Şakak lobundaki işitme merkezi

Çözüm: Zar, kemikçikler ve oval pencere titreşimi yalnız bir ortamdan ötekine aktarır; hiçbirinde reseptör yoktur. Tüyleri bükülen tüylü hücreler dönüşümün yapıldığı reseptörlerdir. Şakak lobu impulsu üretmez, gelen impulsu algıya çevirir. Cevap: D.

Örnek 2 — İki ayrı kayıp

Soru: Varsayımsal iki kişiden Mevlüde'nin kemikçikleri birbirine kaynaşıp hareketsiz kalmış, Münevver'in ise salyangozundaki tüylü hücrelerin bir kısmı zarar görmüştür. Hangisi doğrudur?

• A) İkisinde de titreşim salyangoza hiç ulaşmaz.
• B) Mevlüde'de kayıp iletim yolunda, Münevver'de reseptör düzeyindedir.
• C) Mevlüde'nin sorunu şakak lobundadır.
• D) Münevver'de titreşim oval pencereye ulaşamaz.
• E) İki kişide de denge duyusu kaybolur.

Çözüm: Mevlüde'de reseptörler sağlamdır ama titreşim oval pencereye yeterince aktarılamaz; bu iletim kaybıdır. Münevver'de titreşim salyangoz sıvısına ulaşır, ama bükülecek tüylerin bir kısmı işlevsizdir. A ve D Münevver'in iletim yolunu bozuk sanıyor, C sorunu beyne taşıyor, E işitme yapılarını denge reseptörleriyle karıştırıyor. Cevap: B.

Örnek 3 — Hangi ölçer?

Soru: Gözleri kapalı bir kişi önce başını yana yatırıp öyle tutuyor, sonra başını hızla sağa sola çeviriyor. Bu iki durumda uyarılan reseptör bölgeleri sırasıyla hangisidir?

• A) Yarım daire kanalları; tulumcuk ve kesecik
• B) Salyangoz; yarım daire kanalları
• C) Tulumcuk ve kesecik; salyangoz
• D) Kulak zarı; yarım daire kanalları
• E) Tulumcuk ve kesecik; yarım daire kanalları

Çözüm: Eğik tutulan başta otolitler yer çekimiyle kayar ve tüyleri bükülü tutar; durağan konumu tulumcuk ve kesecik bildirir. Başın sağa sola çevrilmesi ise bir dönme hareketidir ve yarım daire kanallarındaki sıvıyı geride bırakır. A iki bölgeyi yer değiştiriyor; salyangoz ve kulak zarı işitmeye aittir. Cevap: E.

Örnek 4 — Nezle ve tıkanan kulak

Soru: Nezle olan Nezih'in boğazı ve burnunun arkası şişmiş, bir kulağında tıkanıklık hissediyor. Bu hissin en olası açıklaması hangisidir?

• A) Şişlik östaki borusunun açılmasını zorlaştırmış, orta kulak basıncı dışarıyla dengelenememiştir.
• B) Östaki borusu iç kulağa açıldığı için salyangoz sıvısı boşalmıştır.
• C) Yarım daire kanallarındaki sıvı donmuştur.
• D) Kulak kepçesi sesi toplayamaz hâle gelmiştir.
• E) İşitme siniri tamamen kesilmiştir.

Çözüm: Östaki borusu orta kulaktan yutağa iner; yutaktaki şişlik borunun ağzını daraltabilir. Boru açılamayınca orta kulak havası dış basınçla eşitlenemez ve zar rahat titreşemez. B borunun açıldığı yeri yanlış veriyor; C, D ve E yakınmayı açıklamayan, boğazla ilgisi olmayan yapılara yöneliyor. Cevap: A.

• Kulak zarını işitme organı sanmak. Zar yalnız titreşir ve titreşimi kemikçiklere devreder; reseptör, salyangozdaki Corti organında bulunan tüylü hücrelerdir.
• Östaki borusunu iç kulağa bağlamak. Boru orta kulak ile yutak arasında uzanır; görevi orta kulaktaki hava basıncını dışarıyla eşitlemektir.
• Kemikçik sırasını ters kurmak. Zara tutunan çekiçtir, oval pencereye oturan üzengidir; örs ikisinin arasındadır.
• İki denge ölçerini yer değiştirmek. Dönme hareketi yarım daire kanallarını uyarır; başın durduğu konum ve doğrusal hızlanma otolitli tulumcuk ve keseciği uyarır.
• Dengeyi tek kaynağa vermek. İç kulak bilgisi beyincikte gözden, kaslardan ve eklemlerden gelen bilgiyle birleşir; ne yalnız göz ne yalnız iç kulak dengeyi kurar.
• İletim kaybı ile reseptör kaybını karıştırmak. Kir, zar yırtığı ya da kemikçik sorunu iletim yolunu; tüylü hücre ya da sinir hasarı algının kendisini bozar.