Известно ли Вам, кто смог точно описать биомеханику слуха?

В рубрике «Homo doctus» мы представляем ученых, удостоенных Нобелевской премии за уникальные открытия в сфере медицины, а также физики и химии, которые позволяют нам жить и здравствовать.

Сегодня расскажем о том, благодаря кому стало возможным протезирование барабанной перепонки из участков кожи или вен.

Наш герой был старшим из трех детей в семье австро-венгерского дипломата-экономиста Александра фон Бекеши и его супруги Полы Мазалы. Дипломатическая служба отца дала возможность Дьердю поездить в путешествия – и поучиться. Любопытно, что уже с детства его жизнь была связана со слухом: музыкальный слух у мальчика был превосходным, и он планировал стать музыкантом. Но в итоге решил стать ученым – однако не сразу решил, каким. Впрочем, искусство будет спутником его жизни: за свою жизнь он собрал огромную коллекцию произведений искусства, которую, кстати, завещал Нобелевскому комитету.

К 17 годам молодой человек поступил в Бернский университет, начав изучать физику. Ученый, которому едва исполнилось 24, устроился на работу в новую лабораторию министерства связи. И здесь перед Бекеши встала практическая задача, которая и привела его в итоге к Нобелевской премии.

В то время через Венгрию проходили многие линии телефонной связи из-за чего страдало ее качество. Бекеши поручили выяснить, где проблема: в микрофонах, линиях связи или в самом телефоне. Оказалось, что проблема – в мембране телефонного аппарата, которая очень несовершенно трансформировала звук в электрический сигнал.

Позднее Бекеши задумался о том, как происходит трансформация звука в электрический сигнал в человеческом организме: ведь то, что звук – это механическое колебание, известно давно. То, что нервный импульс имеет электрическую природу, к моменту работы Бекеши в телефонии тоже было известно уже полвека.

Следующие полтора десятка лет Бекеши занимался изучением устройства и функционирования человеческого уха. Сама по себе анатомия среднего и внутреннего уха была уже известна. Но как все это в точности работает?

Тогда существовало четыре теории о том, как ухо может воспринимать и различать звуки разной высоты. Все они говорили о колебаниях базиллярной мембраны улитки, но по-разному. Первая постулировала, что звук определенной высоты может вызывать колебания только строго определенного участка мембраны; вторая теория гласила, что звук вызывает бегущую по мембране волну; согласно третьей звук должен был отражаться от конца улитки и формировать стоячую волну; четвертая теория моделировала колебания мембраны как единого целого.

Бекеши установил, что верна вторая теория. Волна определенной частоты, бегущая по улитке, вызывает колебания всех участков мембраны, однако один из них вибрирует сильнее остальных. Расположение этого участка зависит от частоты звука: если звук выше, он располагается ближе к овальному окну, «входу» в мембрану, а если ниже – дальше. И от всех участков мембраны отходят нервные волокна, каждое из которых уносит информацию о звуке определенной высоты.

Годами позже он приступил к настоящему физическому эксперименту – провел моделирование распространения звуков в мембране улитки на ее 30-сантиметровой модели в виде пластиковой трубки. Вместо волосковых клеток кортиева органа, которые преобразуют механические колебания в нервные импульсы, Бекеши пользовался… рукой. Он просто клал ее на трубку.

Фундаментальное и исчерпывающее исследование, длившееся более двух десятилетий, не только принесло ему Нобелевскую премию, но и дало важнейший фундаментальный результат. Точное понимание биомеханики слуха, сделанное всего лишь одним человеком, позволило медикам создавать протезы барабанной перепонки из участков кожи или вен. Единоличное присуждение высшей физиологической награды было абсолютно заслуженным.

Дьердь фон Бекеши получил Нобелевскую премию по физиологии или медицине 1961 года «за открытие физических механизмов восприятия раздражения улиткой».