大腦，如何聽懂喜歡的人對你的表白？

今天需要的不是音樂，而是安靜。

就像光一樣，聲音也可以提供周圍環境的信息。如果沒有音樂，海洋或大風呼嘯的聲音，或者家人和朋友的聲音，我們的生活將會變成怎樣？聲音告訴我們有人在後面，一輛汽車正開過來，或者兩歲小孩在淘氣；或許最重要的是，聲音能使我們通過語言向沉默進行交流。

許多聾人都意識到有聲音存在，但是他們的體驗和擁有正常聽力的人不同。在一個搖滾演唱會上，你可以感覺到一陣陣音樂的悸動，或者周圍空氣的震動，貝司在產生機械的震動時尤其有用，甚至能引起地板振動。這就是許多聾人所體驗到的。但是那是聲音嗎？

我們怎樣感知聲音？

聲音或聲波是空氣中的振動，它們被聽覺系統加工。聲波在波長上變化，決定了聲音的三個特性：

波幅（amolitude)：與標準聲音比較，一個聲波產生的壓覺得數量，通常由分貝（dB)來表示。0分貝表示人類耳朵能夠聽到的最微弱的聲音。響度（loudness)是對聲波幅度的知覺。通常，聲波幅度越大，或有更高的分貝水平，這個聲音就會聽起來越向。當聲音越響時，空氣對你和耳朵的壓力越大，而聲音越靜時，空氣的壓力就會越柔和。

頻率（frequency)：在一定時間內周期（完整的波長）的個數。音調是對聲音頻率的知覺解釋。高頻的聲音知覺為高音，低頻的聲音為低音。一個女高音的聲音聽起來是高音的，而貝司的聲音聽起來是低音。就像光的波長一樣，人類只對某個頻率範圍的聲音敏感。其他的聲音，例如狗，能夠比人類聽到更高頻的聲音，而有些動物能夠聽到更低頻的聲音。

（我知道這張圖比較晦澀難懂，但請仔細看，有助於理解上一個段落的內容）

複雜性（complexity)：不同的頻率聲音混合在一起的數量。一種單一的聲波跟一種純色光的單一光波類似。大部分的聲音，包括言語和音樂都是複合音。音色（tim-bre）是對聲音的複雜性或聲調飽和度的知覺。音色反映的是喇叭和長號演奏相同音符時的差別，以及我們聽到人聲的差別。

當聲波到達你的耳朵時會發生什麼？

各種不同的耳朵結構如何將聲波轉變為大腦可以加工的信號，然後被辨認出來是聲音?從功能上來說，耳朵就像眼鏡。耳朵的功能是將外界聲音高保真地傳遞給大腦進一步的分析和解釋。就像一幅圖像需要被聚集，大腦才能足夠有效地對其進行解釋一樣，聲音在傳遞給大腦時需要保存那些方位，幅度和頻率的信息（這些信息能夠幫助我們從大人的聲音中區分出小孩的聲音），以及音色（能夠讓我們確定電話中朋友的聲音）。

耳朵分成三個部分

外耳（outer ear)：外耳包括耳廓（pinna)和外耳道（external auditory canal)。漏斗形的耳廓是耳朵可見的的部分（大象有巨大的耳廓）。很多動物的耳廓是可以移動的，比人類耳廓對聲音進行定位時的作用更重要。例如，貓會將耳朵朝向微弱的或感興趣的聲音。

中耳（middle ear)：經過耳廓之後，聲波通過耳道進入中耳。中耳是將聲音送入內耳的通道。聲音在進入中耳後首先到達的是耳膜（eardurm)，它是一張能夠由聲音引起振動的薄膜。中耳的錘骨、砧骨和鐙骨是人體上的三塊相互連接成鏈的很細小的骨頭。當它們振動時，聲波就會傳遞到充滿液體的內耳。聲音在空氣中比在水中更容易傳播。直到進入內耳以前，聲波在進入耳朵的過程中都是通過聲音傳播的。在聲音進入充滿液體的內耳之前，錘骨砧骨和鐙骨充當著對聲波的放大鏡作用。

內耳（inner ear)：內耳的功能是將聲波轉變為神經衝動，然後傳遞給大腦。中耳的鐙骨和內耳的卵圓窗相連，卵圓窗又將聲波傳給耳蝸。耳蝸是一個管狀的充滿液體的結構，它盤捲成蝸牛狀。基底膜線性排列在耳蝸的內壁，它在耳蝸的底部窄而硬，但是到了耳蝸的頂部變寬並且變得柔軟。這種寬度和柔韌性的變化使得基底膜的不同部位能夠對不同的聲音頻率作出更強烈的振動。例如，鐘的叮噹聲是一個高調的聲音，會刺激耳蝸底部的基底膜較狹窄的部分，而較低的拖船汽笛聲會刺激基底膜末端較寬的部分。在人類和其他哺乳動物中，毛細胞線性排列在基底膜上。這些毛細胞是耳朵的感覺接收器。它們被稱為毛細胞是因為它們是一叢叢從頂部發芽的精細的剛毛或纖毛。毛細胞運動產生神經衝動，這種衝動被大腦解釋為聲音。

大腦中的聽覺加工

聽覺系統的一個神秘之處是內耳如何登記聲音的頻率。有兩種理論解釋這個過程：位置說和頻率說。位置說認為每一種頻率引起基底膜一個特定部位的振動。位置說能夠充分地解釋高頻聲音但不能解釋低頻聲音。高頻聲音能刺激基底膜上非常精確地區域，而低頻聲音會引起基底膜上大範圍的移動。因為人類能夠聽到的低頻聲音比根據基底膜的反應的預測的更好，所以一些其他的因素也應該包括在內。頻率說認為對聲音頻率的知覺取決於聽覺系統神經激活的頻率；高頻聲音比低頻聲音更能激活聽覺神經。

（被固化保存下來的大腦）

（像西瓜一樣，被切開的大腦）

一旦我們的感受接收器收到外界環境的刺激，就要傳遞給大腦進行加工和解釋。視網膜上的圖像不是畢加索作畫，耳蝸的接收器反應模式也不是交響樂演奏。在視網膜，桿體細胞和椎體細胞的反應通過視覺神經離開眼睛。在聽覺系統，關於聲音的信息從內耳的毛細胞傳遞到聽覺神經，它攜帶神經衝動到達大腦的聽覺區域。

聽覺信息以電化學傳播在聽覺通道傳遞，它是比視覺信息在視覺通道內傳遞更複雜的方式。聽覺通道有很多突觸。大部分的纖維穿過大腦皮層兩半球之間的中線，儘管有些直接進入到與接受信號的耳朵同側的半球。因此，大部分的纖維穿過大腦皮層兩半球之間的中線，儘管有些直接進入到與接受信號的耳朵同側的半球。因此，大部分從左耳來的腦幹。這些神經在大腦皮層的最後目的地是顳葉。跟視覺一樣，研究者們發現從聽覺信息中抽取出來的特徵在大腦中平行傳遞。

聽覺方位知覺

當你聽到消防車的警報聲或狗吠聲，你怎麼知道聲音是從哪裡來的呢？基底膜告訴我們關於聲音頻率和複雜性的信息，但是不能告訴我們聲音位於哪裡。

擁有兩隻耳朵能夠幫我們對聲音進行定位。想像一隻狗在你的左邊叫，你左耳接收信息比右耳快；並且左耳接收的信息比右耳強度要稍大，原因有兩個；（1）聲音經歷的距離短；（2）另一隻耳朵處在聽者頭部的聲音陰影內，頭部成為障礙物，降低了聲音的強度。

聲音的時間差和強度能幫我們對聲音進行定位。當聲源位於正前方時人類很難對聲音進行定位，因為它到達兩耳幾乎是同時的。聲音位於頭部正上方或正後方時也很難對其定位。

跟一些動物比較，人類對聲音的定位並不是很精確。例如，蝙蝠能在晚上捕食昆蟲，是因為它們發展出對自己回聲的敏銳感受性。它們發出聲音，然後傾聽反饋的回聲。利用這個被稱為回聲定位法的系統，蝙蝠能夠在它們的環境中快速飛行，避開捕食者，發現獵物。進化論認為蝙蝠具有如此敏銳的聽力是因為蝙蝠是夜間生活的動物。視覺需要光線，所以對於蝙蝠來說，任何需要利用光線建構環境表徵的辦法都是不適用的。人類不需要蝙蝠的回聲定位法的能力，因為我們不需要在晚上尋找蟲子，而是利用眼睛在白天搜尋食物。

以上，晚安。

References:

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