Fig 1 傅里叶变换与逆变换
而人耳分辨不同频率声音的奥秘就在于人的听觉系统可以进行“傅里叶变换”,只不过这个傅里叶变换并不如我们想象的那样是大脑的后期处理,而是在耳朵里有着对应的生理结构,这个生理结构就是耳蜗中基底膜。
基底膜随着耳蜗螺旋盘绕,在耳蜗外端,基底膜刚性较大,宽度较窄,能够和振动中的高频成分发生最大共振,在耳蜗内端,基底膜刚性较小,宽度较宽,能够和振动中的低频成分发生最大共振,不同区域的振动使得柯蒂氏器上不同部位的毛细胞发生弯曲,最终变为不同神经上的信号,我们就能分辨出不同频率的声音了。自然造物是多么的神奇,通过这样一种简单的结构,就可以通过物理手段实现傅里叶变换,我们的脑子就不用进行那么复杂的活动了!
需要提到的是,毛细胞是不可再生的,而由于耳蜗外端的毛细胞受外界声音影响更大,所以随着年龄的增长,我们慢慢的会听不到高频的声音。所以,一定要保护好自己的听力鸭!
Fig 2 论文中的耳朵结构图示和人工耳蜗模型
参考文献:
[1] Yooil Kim.Scientific Reports.2018,8,12023
[2] 马赫. 科学哲学演讲录
By J. Baker
本期答题团队:
物理所 Nuor、二十三、Ling、J.Baker、重光
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