AZ ÉRZÉKELÉS ÉS AZ AGY

  




  

AZ ÉRZÉKELÉS ÉS AZ AGY A KÜLVILÁG ÉS MI A gondolkodástechnikai részben nem foglalkoztunk azzal, hogy mi is tulajdonképpen az agy fõ funkciója, a gondolkodás. Az alábbiakban - pótlólag - igen vázlatosan ezt fogjuk áttekinteni, de már olyan szempontból, hogy ez az áttekintés megalapozza az információelméleti ismereteinket is. Mint ahogy Boulding hierarchikus rendszerénél (a 6. szintnél, az ÁLLAT szintjénél) már láttuk, az élõlényeknél ezen a bonyolultsági fokon jelennek meg az információfölvevõ szervek. Kialakulásuk elsõdleges oka az, hogy az állat mozgása helyváltoztató mozgás lévén, az információknak jóval nagyobb mennyiségét "kénytelen" földolgozni, mint a növény. Az információfölvevõ szervek (érzékszervek) összmûködését már ezen a bonyolultsági szinten is valamilyen formában össze kell hangolni -- megjelenik az agy, melynek (afféle "rendezõpályaudvar"-ként) a legfontosabb szerepe az irányítás és a koordináció. Mintegy mellesleg, tárolja is az érzékszerveken keresztül a szervezetbe jutó információkat - vagy azok egy részét. Az agy ezt a szerepkörét természetesen csak akkor tudja ellátni, ha valahogyan eljut hozzá az a bizonyos információ az érzékszervektõl. E feladatot látják el az idegsejtek, pontosabban: az idegsejtekbõl szervezõdött idegrendszer egyik feladata az információtovábbítás. Azt, hogy az információ eközben milyen átalakuláso(ko)n megy keresztül, ill., hogy az egyes fázisokban hogyan szokás nevezni, legcélszerûbben egy példán tekinthetjük át. A PÉLDA Egy családi példát hoznék: Péter unokaöcsém, kb. másfél éves korában »megismerkedett« a hálózati feszültséggel. Az eset egy csendes, unalmas vasárnap délután történt. A húgom a konyhában foglalatoskodott - azt hiszem, mosogatott -, a sógor valamilyen elektronikus cuccon bütykölt, Gábor (a báty) a szobájában játszott. Petike az apjával és velem a nappaliban a szõnyegpadlón hemzsegett. Ott akadhatott rá anyja egyik elhullajtott hajcsatjára is, s ha már megtalálta, használni is szerette volna. Mivel a konnektor szinte "felkínálkozott" a játékra - a vakdugót elfelejtettük visszarakni -, oda dugdosta a csatot.

   





  




  

Az álmos vasárnap délutánt (én pl. valami könyv fölött bóbiskoltam) hirtelen egy vérfagyasztó üvöltés törte darabokra. Petike ugyanis rátalált a fázisra. Ezzel egyidõben ülve ugrott hátra, vagy másfél métert - embert én azóta sem láttam ilyen mutatványra vetemedni. Aztán mindannyian vigasztaltuk a "nagy felfedezõt", s lassacskán már megszûnt a sírás, majd a hüppögés is. A tapasztalat azonban tartós eredményt szült: Péter ezt az élményt azóta sem felejtette el... Lehet, hogy a példa primitív, mindazonáltal alkalmas arra, hogy elemezzük. Vegyük tehát példának azt, amikor a 220 V-os, 0,1 A-es 50 Hz frekvenciájú hálózati feszültség/áram hat az emberre (az ilyen típusú "élményt" a nyelv úgy fejezi ki: »megrázza az áram«). Ha tehát az általánosításhoz szükséges absztrakció(ka)t alkalmazzuk, akkor a hálózat nem más, mint a való világ egy - tõlünk függetlenül létezõ [objektív] - jelensége, amely hat ránk. A külvilág ilyen, érzékelhetõ, ránk valahogyan ható tényezõit ingereknek nevezzük. Az inger hatásának helye nem elhanyagolható tényezõ: ahhoz, hogy felfoghassuk, érzékelhessük, érzékszerv szükséges. Esetünkben az érzékszerv a bõr, vagy ahogy a fiziológia szakszerûbben fogalmaz: az ún. kültakaró. (Belátható, hogy a való világnak vannak olyan jelenségei, amelyek ugyan hatnak ránk - a rádioaktív sugárzás pl. ilyen -, ámde mégsem mondhatjuk ingernek, hiszen hiányzik a felfogására alkalmas érzékszervünk. Ugyanez vonatkozik a mágnességre, stb. is.) Amennyiben a bõrünk (amelyen a vezetõképesség szempontjából fontos, hogy általában van valamelyes mennyiségû elektrolit - izzadtság - is) a hálózattal érintkezik, az inger hatással van a bõrben lévõ receptor(ok)ra [= érzékelõ(k)re]. Az inger által a receptor(ok)ban keltett hatást ingerületnek nevezzük. Az ingerület - kialakulása után - az idegsejtek közremûködésével a környéki idegeken és a központi idegrendszer pályáin kémiai és elektromos állapotváltozások során halad tova (fontos megállapítanunk, hogy haladási sebessége - elsõsorban az elektrolitikus vezetés, ill a kémiai ingertovábbítás sajátosságai miatt - viszonylag lassú), feldolgozásának helyére, amely az agy, vagy a gerincvelõ lehet. Mi a továbbiakban az ingerületnek csak az agyi feldolgozását fogjuk figyelemmel kísérni.



   


  




  

Tételezzük föl tehát, hogy az ingerület (a "viszonylag lassú" sebesség kb. tizedmásodperces nagyságrendet jelent) megérkezett az agyba, s megkezdõdött a feldolgozása. Meg kell állapítanunk, hogy ez a "feldolgozás" az agyfiziológia jelenlegi tudományos ismeretei alapján viták kereszttüzében áll; mind a sorrend, mind pedig a folyamat mibenléte messzemenõen nem tisztázott, s ezért itt csak a - mi szempontunkból jelentõs - két fõ elemet fogjuk kiemelni. Ezek egyrészt a feldolgozás azonnali jellegével függenek össze, másrészt a - majdani felhasználás miatti - tárolással lesznek kapcsolatosak. Érzetnek nevezzük az agy által feldolgozott ingerületet. Az érzet erõssége nagyon fontos. Erre vonatkozik a fiziológiában az ún. Weber-Fechner-féle törvény; ez kimondja, hogy az érzet szempontjából az ingernek nem az abszolút, hanem a viszonylagos (relatív) mennyiségi növekedése a mérvadó. Az észlelhetõ legkisebb változást tehát célszerû vagy %-os, vagy logaritmikus mértékrendszerben megadni, mert így számszerûen közel egyforma értékekre jutunk. [Nem szorosan tartozik ide, de - elsõsorban a kibernetikai, a rendszerelméleti részben már említettekkel való kapcsolhatóság miatt szükséges megemlítenünk, hogy a feldolgozás (egyik) eredménye az ún. válasz, amely tulajdonképpen egyfajta agyi "parancs" az ingerre való reakciónkat illetõen. Az esetek legnagyobb részében motorikus, tehát valamilyen mozgástevékenységgel jár - Petike "ülveugrása" pl. -, hisz ebben az esetben a hálózatról való lekapcsolódás volt a cél. Az ilyen "inger -- válasz" mechanizmusok nagyon gyakoriak, ilyen hatáson alapulnak pl. a reflexek, vagy a kibernetikában vezérlésre felhasznált visszacsatolás (feed-back) is. (Ld. Wiener példáját a ceruza fölemelésérõl a rendszerelméleti modulban.)] A feldolgozással - közel - párhuzamosan megtörténik a tárolás is az agyban. Az agy által eltárolt érzetet emléknek nevezzük. Az emlék és a tapasztalat a köznapi beszédben sem azonos értelemben használatos; hiszen a tapasztalás folyamata komplexen magába foglalja a világ megismerésének minden - általunk is említett - fázisát, s ezért a tapasztalat gazdagabb jelentéstartalmú az emléknél. Maradjunk meg ennél, és ne keverjük a két fogalmat: az emlék nem szükségképpen tartalmaz ugyanis minden fázisról adatot.

   




  




  

Szólnunk kell még valamirõl: ez pedig az emlékek mennyisége, ill. az ezzel kapcsolatos - személyhez kötõdõ, egyedi - sajátosság, amelyet a fiziológia (és a pszichológia) emlékezetnek hív. Szokás beszélni ún. "rövidtávú" és "hosszútávú" emlékezetrõl, annak függvényében, hogy az emlék milyen idõtartam múlva homályosul (felejtõdik) el. Bizonyos szempontból azt mondhatjuk, hogy a felejtés az agynak egyfajta "védekezése" az »emlék-dömping« ellen; közismert tény az, hogy az emlékezet - különösen a rövidtávú - az emberi életkor elõrehaladtával alaposan meggyengül. Természetesen, vannak rá példák, hogy születtek olyan emberek is, akik nem tudtak felejteni. Ráth-Végh István, a bölcs humorú kultúrtörténész »Magyar kuriózumok« címû könyvében egész fejezetet szentel az ilyen eseteknek. Ebbõl választottam ki az alábbi példát: "Tüneményes emlékezõ tehetségérõl volt ismeretes, amíg itt mûködött közöttünk, dr. Várkonyi Béla, a Zenemûvészeti Fõiskola tanára. A harmincas években New Yorkban élt, s így csak levelezés útján nyílhatott meg elõttem rendkívüli képességeinek tárháza. Páratlan memóriája segítségével fejbõl képes volt meghatározni bármely dátumot. Így pl. egyik hozzám írott levelét így kezdte: »1931. augusztus 7-én, Kovács Gyula képviselõ gróf Tisza István ellen elkövetett merényletének ezer hetes évfordulóján.« Az én válaszom hozzá 2900 hetes születésnapján érkezett, amikor is életének 20300. napját érte meg... Bármely dátumról megmondta, hogy a hét mely napjára esett. [...] Nagyon érdekes, hogy amint az egyes napok a professzor emlékezetében felbukkantak, õ azokat mind különbözõ színûeknek látta. A vasárnap arany, a hétfõ ezüstszínû, a kedd zöld, szerda piros, csütörtök sárga, péntek rózsaszínû, a szombat misztikusan kék. Történelmi adatok olvasásánál az illetõ szín merült föl elõtte. Kolumbus rózsaszínû napon érkezett Amerikába; Wagner kék, Liszt zöld napon született, stb. Várkonyi tanár csodálatos adottságának eredménye az volt, hogy nem tudott felejteni. Életének minden egyes napjáról tudta, hogy mi történt akkor. Ennek a képességének egyszer gyakorlati hasznát is látta egy irodalmi perben. 1923-ban B.M. író plágiumpert indított egy színpadi író ellen, mert állítólag eltulajdonította az õ témáját. A per rosszra fordult, a plágiumot nem lehetett bizonyítani. Az író véletlenül találkozik Várkonyival az utcán, és eszébe ötlik, hogy nini: õ tizenhét év elõtt elmondta neki a témát. Emlékszik rá? »Hogyne - feleli Várkonyi -, arról volt szó, hogy az ördög elvesztette a szarvát, feljött a földre, megházasodott és így sikerült a szarvát visszakapnia.« Az író boldogan jelenti be Várkonyit tanúnak. A tárgyalás 1923. május 2-án ment végbe a budapesti büntetõ járásbíróságon. A Világ 1923. május 5-i száma a következõképpen ad számot a tárgyalásról:



   


  




  

A tanú azt vallja, hogy a panaszossal véletlenül találkozott 1906ban. - Mikor? - kérdi a bíró. - 1906. június 14-én délután két órakor, a Király utcában. Vizsgáról jövet éppen ebédelni mentem. Tanítványom a vizsgán fényesen játszott. A bíró elképedt és kételkedõen szólt a tanúhoz: - Ön minden eseményre ilyen jól emlékszik? - Igen. Tessék bármely évszámot, hónapot és napot megnevezni s én megmondom, hogy a hét melyik napjára esett. Ha emlékszem a napra, azt is megmondom, hogy mi minden történt akkor. A bíró felírja egy darab papírra: 19.. november 21. A tanú: - Csütörtöki nap volt. Csúnya havas esõ esett. Kisfiam lázas betegen feküdt; aznap késõn értem haza s este mentem le a patikába aszpirinért. A bíró megilletõdve bólintott fejével: - Igaz. Csütörtök volt és csúnya havas esõ esett. Apámat temettük aznap... A tanú megesketését senki sem kívánta; elhitték, amit vallott..."

Foglalkoznunk kell még az emlékeknek egy speciális fajtájával. A gondolkodástechnikai részben - a modellnél - vizsgáltuk az agynak azt a tulajdonságát, hogy miképpen tudja leképezni a való világot a modellek megalkotásának segítségével. Ott - és a rendszerelméleti részben, a Boulding-szinteknél - említettük e való világról alkotott gondolati kép kialakulását és árnyalását, gazdagítását. Az olyan emléket, amely beépül az agynak a világról alkotott gondolati képébe, s beépülésével árnyalja és gazdagítja azt, ismeretnek nevezzük. A tudás: az ismeretek összessége. Az ismeretek megszerzésére és beépítésére irányuló - többnyire céltudatos - tevékenységet hívjuk tanulásnak. Rendszerelméleti tudásunk birtokában mindezt úgy is megfogalmazhatjuk, hogy ha a valóságról alkotott agybeli "gondolati képet" tekintjük rendszernek, akkor e rendszer elemei az ismeretek. Most már talán - ha mégannyira is hozzávetõlegesen, vagy felszínesen is, de - meg tudjuk fogalmazni, hogy mit is értünk gondolkodáson. Ez nem más, mint az agynak egyfajta mozgása, amely az emlékek, ismeretek körén végzett gondolati tevékenységgel (csoportosítás, általánosítás, elvonatkoztatás, következtetés, összefüggés-keresés, stb.) jár együtt. Vizsgálatuk elsõsorban a pszichológia területe. Ne tessék hát valamilyen fizikai mozgásra gondolni...

   




  





  

AZ AGY - BELÜLRÕL Az ismert világegyetem legbonyolultabb alkotása az emberi agy. Mivel ilyen komplex rendszer, szerkezetének - és fõleg: mûködésének megértése, még jelentékenyen leegyszerûsített szinten sem könnyû. Mi a továbbiakban - Sagan: »Az éden sárkányai« c. könyvében írottak nyomán fogjuk áttekinteni az agy szerkezetét - a fejlõdéssel, az evolúcióval összefüggésben. A XIX. században Ernst Haeckel, német anatómus fejtette ki azt az elméletet, hogy az állatok - és az ember - embrionális fejlõdésük során gyorsított ütemben megismétlik azokat a fejlõdési stádiumokat, amelyeket az evolúció során tettek. Így pl. az embergyermek, méhen belüli fejlõdése során mintegy "megismétli" a hal-, hüllõ-, nem fõemlõs emlõs-állapotot (vagy legalábbis ezekhez nagyon hasonló fejlõdési lépcsõkön megy keresztül). A Haeckel-elmélet analógiáit felhasználva, mutassunk rá arra, hogy a biológiai evolúció számára - egy rendszer komplexitásának fokozására - nem az "áttervezés", a gyökeres újítás módszere a követendõ: akkor ugyanis bármely változás az érintett egyed halálát is okozhatná; inkább azt a konstrukciós elvet követi, hogy a már meglévõ rendszerre "rárétegezi", ráépíti az újabbat - hasonlóan a fák évgyûrûinek, vagy egy település szerkezeti fejlõdésének kialakulásához -, úgy, hogy a "régi" rendszer az újnak csak részrendszere lesz. (Vegyük észre, hogy itt is hierarchiával állunk szemben!) Az agyvelõ evolúciója gerincesekben: A: hal; B: kétéltû; C: hüllõ; D: madár (lúd); E: emlõs (ló); F: ember agyveleje



Paul MacLean USA-beli neurofiziológus szerint - írja Sagan - az emberi agy modelljét felfoghatjuk egy háromszintû hierarchikus rendszernek, melyet "hármas" agynak nevezett el. Idézzük:

   


  





  

"Mint mondja: »kénytelenek vagyunk magunkat és a világot három, teljesen különbözõ mentalitás [= gondolkodásmód, észjárás, lelki alkat] szemszögébõl nézni«, amelyek közül kettõben hiányzik a beszéd képessége. Az emberi agy MacLean szerint »három összekapcsolt biológiai komputer«, melyek mindegyikének megvan »a maga sajátos intelligenciája, a saját szubjektivitása, a saját idõ- és térérzéke és a saját emlékezete; illetve saját motoros és egyéb funkciói vannak«. A három agy mindegyike egy-egy különálló, jelentõs evolúciós lépésnek felel meg. A három agy állítólag neuroanatómiailag és funkcionálisan is különbözik, és meghökkentõen különbözõ eloszlásban tartalmazza az olyan neurokemikáliákat [= idegrendszeri vegyianyagokat], mint a dopamin és a kolineszteráze. Az emberi agy legõsibb részében helyezkedik el a gerincvelõ, a medulla oblongata (a nyúltvelõ), a híd - ezek alkotják a hátsóagyat - és a középagy. A gerincvelõnek, a hátsóagynak és a középagynak ezt a kombinációját MacLean »idegi alváz«-nak nevezi. Ez az alváz foglalja magában a szaporodás és az önfenntartás alapvetõ idegi gépezetét, beleértve a szív, a vérkeringés és a légzés szabályozását is. Halnál vagy kétéltûnél szinte ez teszi ki az egész agyat. De egy elõagyától megfosztott hüllõ vagy magasabb rendû állat MacLean szerint »olyan mozdulatlan és céltalan, mint egy vezetõ nélküli, üresjáratban 'túrázó' jármû«. [...] MacLean az idegi alváznak háromféle jármûvezetõjét különbözteti meg. A legõsibb közülük a középagyat veszi körül, és nagyrészt abból áll, amit a neuroanatómusok olfactostriatum-nak (szaglótestnek) corpus striatum-nak (csíkolt testnek) és globus pallidus-nak (sápadt gömbnek) neveznek. Ez közös bennünk és a többi emlõsben, illetve a hüllõkben, és valószínûleg többszáz millió évvel ezelõtt fejlõdött ki. MacLean ezt hüllõkomplexumnak, vagy R-komplexumnak nevezi (R= reptilia, a hüllõk latin neve). Az R-komplexumot a limbikus rendszer veszi körül, amelyet [Broca, 1878 óta] azért hívnak így, mert határos az agytörzzsel - körülveszi azt. (Karunkat és lábunkat az angol azért nevezi limbs-nek végtagoknak -, mert a test többi részéhez képest periferiálisak.) A limbikus rendszer közös bennünk és a többi emlõsben, de teljesen kialakult állapotában a hüllõkkel már nem közös, és valószínûleg több mint százötvenmillió évvel ezelõtt fejlõdött ki. Végül az agy többi része fölött helyezkedik el a neokortex (az újagykéreg). A magasabb rendû emlõsökhöz és a többi fõemlõshöz hasonlóan az embernek is viszonylag nagy neokortexe van. A neokortex a magasabb rendû emlõsökben fokozatosan egyre fejlettebbé válik: a legbonyolultabb és legfejlettebb a miénk, embereké (és a delfineké, meg a bálnáké). Ez valószínûleg néhányszor tízmillió évvel ezelõtt alakult ki, de fejlõdése néhány millió évvel ezelõtt jelentõsen felgyorsult, amikor az ember színre lépett. [...] Ha az elõzõekben ismertetett nézet helytálló, akkor azt várhatnánk, hogy az emberi agyban az R-komplexum bizonyos értelemben még mindig dinoszaurusz-funkciókat lát el, a limbikus kéreg pedig a pumák és földi lajhárok gondolatait gondolja. Az agy evolúciójának minden új lépését kétségkívül változások kísérik az agy már elõzõleg meglévõ alkotórészeinek fiziológiájában. Az R-komplexum evolúciójának változásokat kellett létrehoznia a középagyban és így tovább. Mi több, azt is tudjuk, hogy számos funkció irányítása megoszlik az agy különbözõ összetevõi közt. Mindamellett meghökkentõ volna, ha a neokortex alat-

   




  





  

ti agyi alkotóelemek nem töltenék be jelentõs mértékben ugyanazokat a feladatokat, amelyeket távoli õseinkben. Az R-komplexum MacLean kimutatta, hogy az R-komplexum fontos szerepet játszik az agresszív viselkedésben, a területi függõség, a szertartások és a szociális hierarchiák kialakításában. Az idõnkénti üdvös kivételek ellenére az én szememben még mindig jórészt ez jellemzi a modern ember bürokratikus és politikai viselkedését. Nem akarom azt állítani, hogy a neokortex egy amerikai politikai gyûlésen vagy a Legfelsõbb Szovjet ülésén egyáltalán nem funkcionál - utóvégre az ilyen szertartásos alkalmakkor a kommunikáció nagy része verbális, tehát a neokortexbõl ered. Mégis megdöbbentõ, hogy tényleges viselkedésünknek - megkülönböztetve azt, amit mondunk és gondolunk felõle milyen nagy részét lehetne hüllõfogalmakban leírni. Szoktunk beszélni »hidegvérû gyilkos«-ról. Machiavelli pedig azt tanácsolta a Fejedelemnek: »tudatosan használd fel a vadállatot«. [...] A limbikus rendszer A limbikus rendszer a jelek szerint erõs vagy különösen élénk érzelmeket gerjeszt. Ez máris rávilágít a hüllõagy egy további tulajdonságára: hiszen a hüllõagyat nem erõteljes szenvedélyek és fájdalmas ellentmondások jellemzik, hanem inkább a kötelességtudó és lélektelen belenyugvás abba a viselkedésbe, amelyet génjei és agya diktálnak, bármilyen légyen is az. A limbikus rendszerben végbemenõ elektromos kisülések néha hasonló szimptómákat [= tüneteket] váltanak ki, mint a pszichózisok, vagy a pszichedelikus és hallucinogén szerek. Számos pszichotróp szer támadáspontja tényleg a limbikus rendszerben van. Talán az irányítja a vidámságot, a félelmet, és azokat a különféle más finom érzelmeket is, amelyeket néha egyedülállóan emberinek vélünk. [...] A neokortex Az elõagy sérülései még a halaknál is csökkentik a kezdeményezõkészséget és az óvatosságot. A magasabb rendû állatoknál ezek a sokkal jobban kialakult tulajdonságok a jelek szerint a neokortexben lokalizálódnak, amely számos jellegzetesen emberi kognitív [= felismerõ, megismerõ] funkció székhelye is. Az agykéreg (neokortex) fejlõdésének vázlata: A: hal; B: hüllõ; C: nyúl; D: ember (a neokortex csíkozva!)



A neokortexet gyakran lebenyeinek négy fõ régiója szerint tárgyalják: ezek a homloklebeny, a falcsonti lebeny, a halántéklebeny és a nyakszirti lebeny. [...]

   


  





  

Egyéb funkciók mellett a jelek szerint a homloklebenyek a fontolgatással és a cselekvés szabályozásával; a falcsonti lebenyek a térbeli érzékeléssel és az agy és a test többi része közötti információcserével; a halántéklebenyek különféle komplex percepciós [= érzékelési] feladatokkal; a nyakszirti lebenyek pedig a látással, az ember és a többi fõemlõs uralkodó érzékszervével állnak kapcsolatban."

Ezek után nézzük meg azt, hogy az agyat, mint rendszert, tulajdonképpen milyen elemek is alkotják? (Elõzõ - idézett - gondolatmenetünk a szerkezeti elemzésre volt jó példa; most is azt tesszük, csak közben - a rendszerelméleti modulban írottak szerint - szempontot váltunk.) Újra Sagant idézzük: "A legtöbb neurobiológus véleménye szerint az agyfunkciókban a neuronok - az idegsejtek - az aktív elemek, bár van bizonyíték arra is, hogy hogy az egyes specifikus memóriákat és más kognitív funkciókat esetleg az agy olyan sajátos molekulái tartalmazzák, mint az RNS vagy a kismolekulájú fehérjék. Az agy minden egyes neuronjára nagyjából tíz gliasejt esik (a glia a ragasztó jelentésû görög szóból származik), ezek alkotják a neuronépítmény állványzatát. Az emberi agyban minden átlagos neuronnak ezer-tízezer szinapszisa (azaz a szomszédos neuronokkal való kapcsolata) van. (A gerincvelõ számos neuronjának a jelek szerint kb. tízezer szinapszisa van, a kisagy ún. Purkinje-sejtjeinek pedig még ennél is több. Az agykéregben a neuronkapcsolások száma valószínûleg kisebb tízezernél.)"

És egy kis kitekintés a mûködési elemzésre: "Ha minden egyes szinapszis egy-egy elemi kérdésre adott igen-nem válasznak felel meg, mint az elektronikus számítógépek kapcsolóelemeiben, akkor azoknak az igen-nem válaszoknak, amelyeket az agy tartalmazni képes, körülbelül tízbilló (vagy százbillió, ha neurononként tízezer szinapszissal számolunk). Egyes szinapszisoknak ugyanazt az információt kell tartalmazniuk, ami más szinapszisokban is megtalálható; egyeseknek a motoros és más nem kognitív funkciókkal kell foglalkozniuk; mások üresek is lehetnek, tartalékul szolgálva a befutó új információk számára. Ha az emberi agyban csak egyetlen szinapszis volna - ami mérhetetlen butaságnak felelne meg -, akkor összesen csak két szellemi állapotra lenne lehetõségünk. Ha két szinapszisunk volna, akkor 4 állapotra, ha három szinapszisunk, akkor 8 állapotra, általában pedig N szinapszis esetén 2 az N-ediken állapotra. Igen ám, de az emberi agyban mintegy tízbilló szinapszis van. Így az emberi agy lehetséges különbözõ állapotainak száma a kettõnek ez a hatványa, azaz a kettõ önmagával tízbillószor megszorozva. Ez elképzelhetetlenül nagy szám, jóval nagyobb szám például, mint az elemi részecskék (elektronok és protonok) száma az egész Világegyetemben (ez jóval kisebb, mint 2 a tízbilliomodik hatványon). Az emberi agy funkcionálisan különbözõ alakváltozatainak (konfigurációinak) e miatt a mérhetetlenül nagy száma miatt tehát még az együtt nevelkedett egypetéjû ikrek között sincs teljesen két azonos ember. Ezek a hatalmas számok talán némileg megmagyarázhatják az emberi viselkedés kiszámíthatatlanságát, és azokat a pillanatainkat,

   




  





  

amikor mi is meglepõdünk azon, amit csinálunk. Ezeket a számokat figyelembe véve tulajdonképpen az a csoda, hogy az emberi viselkedésben van valamiféle szabályszerûség. Ennek csak az lehet az oka, hogy az összes lehetséges agyállapotok távolról sem állnak mind be; mérhetetlen számú olyan szellemi konfigurációnak kell léteznie, amelyekbe emberi lény az emberiség története során soha nem került, sõt amelyekrõl még csak sejtelme sem lehet. Ebbõl a perspektívából nézve minden egyes ember valóban ritka és különleges lény, aminek kézenfekvõ etikai következménye az egyéni emberi élet szentsége."

Az agy szerkezeti elemzésének vázlatos áttekintése után térjünk vissza már most az emlékekhez - ne felejtsük el, hogy az érzékelés "végtermékérõl": agymûködésünk, gondolkodásunk alapköveirõl van szó. S ha már itt tartunk, utaljunk egy nagyon híres irodalmi példára: Marcel Proust, regényében - címe: Az eltûnt idõ nyomában - a fõhõsnek egy keksz rágcsálása közben "villannak be" fiatalkori emlékei. A jelenség jól mutatja az emlékek felidézésének mindenki által jól ismert módját: sokszor akaratunktól függetlenül történik meg ez velünk. [A könyvet én - személy szerint - nem tudtam végigolvasni, mert untatott; ez azonban mit sem változtat azon, hogy híres...] Említettük már többször azt, hogy az agynak egyes részei bizonyos meghatározott funkciót lát(hat)nak el - szakzsargonban ezt úgy mondják, hogy az egyes agyfunkciók lokalizálhatóak (azaz: helyük behatárolható). Wilder Penfield - kanadai idegsebész - ma már klasszikusnak számító munkájában leírja, hogy mikor beteg pácienseinek agykérgét elektromosan ingerelte, akkor azok emlékek felvillanásáról számoltak be: egy illat, szín, hang vagy íz idézõdött fel számukra a múltból. A sok hasonló eset általánosítását elvégezve, és más kutatók eredményeit továbbgondolva, kialakította elméletét: az agy két fõ funkciója, az érzékelõ (szenzoros) és a mozgató (motoros) tevékenység kiválóan lokalizálható az agykéreg bizonyos pontjaira. Ezeket a pontokat speciális "térképeken" foglalta össze és jelölte meg: a szakirodalom ezeket ún. »Penfield-féle homunculus«-nak hívja (utalva ezzel a latin szónak arra a - középkori - eredetére, amikor hittek abban, hogy mágiával, vagy egyéb, misztikus módon lehetséges mesterséges embert elõállítani). Ábráinkon a szenzoros és motoros homunkulusz látható, amelyeket Penfield után általában minden, agytevékenységgel foglalkozó alapfokú szakirodalom közölni szokott.




   


  





  

Rendkívül szuggesztív az a módszer, amellyel megalkotójuk jelezte az egyes emberi testrészek agykérgi - egymáshoz viszonyított - fontosságát: a szervek nagysága mutatja azt, hogy mekkora agykérgi területhez kapcsolódnak.

1. ábra

Penfield-féle szenzoros homunkulusz

Ha megszemléljük pl. azt az óriási agyterületet, amely a kéz ujjaihoz (különösen a hüvelykujjhoz) van hozzárendelve; vagy a szájhoz és a beszéd szerveihez kapcsolódik - nos, rögtön látható lesz az, ami az állatoktól elválaszt bennünket.

2. ábra

   

Penfield-féle motoros homunkulusz






  



   
 




(A bouldingi hierarchikus rendszernél ez talán nem volt ennyire világos; bár említést tettünk arról, hogy beszéd nélkül tudásunk és kultúránk, kezünk ügyessége nélkül pedig technikánk és mûalkotásaink soha nem jöhettek volna létre. Sagan úgy fogalmaz, hogy "a motoros kéreg térképe bizonyos értelemben emberi mivoltunk pontos portréja". Azt hiszem, igaza van, bár újra jegyezzük meg, hogy informatikai szempontból ez nem tartozik szorosan vett tárgyunkhoz. Bemutatása inkább csak a teljesség kedvéért történt.)

EGY KIS FANTÁZIAGYAKORLAT ...Járunk a nyári mezõn, a nyári erdõben és szinte megrészegít bennünket az élõvilág gazdagsága, mely az érzékeinket ostromolja. Milyen hatalmas, milyen kitanulhatatlanul tarka és sokféle a világ! Hát még ha tudjuk, hogy mialatt a mi világunkban, a mi mezõnkön, a mi erdõnkben járunk, egyúttal ezer meg ezer másféle világot, másféle mezõt és erdõt is bebarangolunk... Mert - ha belegondolunk külön világa van minden állatnak is, s ahányféle lakónak ad otthont a mezõ és erdõ, tulajdonképpen annyiféle alakban él. Minden állat azokból az információkból építi fel a saját világát, amelyeket érzészervei szolgáltatnak neki. Hiába ragyogóan kék az ég, dalolnak az énekesmadarak a kullancs számára, mert a kullancs se nem lát, se nem hall... A vak és süket nõsténykullancs egy ághegyre, vagy magasabb fûszálra mászik, és vár. Ha vajsav kigõzölgését szagolja, "leejti magát". Ez a szag jellemzi ui. az emlõsállatokat (pontosabban, azok izzadtságát) és az embert, amelyeknek a vérével táplálkozik. Mármost, vagy szerencsésen esett, vagy sem. Ha a szívandó test helyett a talajra pottyant, akkor szépen visszamászik, és tovább vár a "prédára". A sikeres esést a testmeleg megérzése jelzi a kullancsnak. Ilyenkor szõrtelen helyet tapogat ki (ha az alany pl. állat), és belefúródik a testébe. Teleszívja magát vérrel, melynek tulajdonképpen az ízét sem érzi, aztán a földre esik, petéket rak és elpusztul. Ennyi volt az élete... Vajsav szagát érezte, majd a testmeleget; szõrös és sima helyet érzékelt azon a testen. Ez volt a világa, de úgy is mondhatnánk (kicsit fennhéjázóan), a börtöne... A mindenség összes jelenségébõl mindössze ennyit vett észre, ennyi létezett számára.




   


  



   
 




"Szappanbuborék-világok" Az emberi világ, a "mi világunk" mindenesetre gazdagabb és tágasabb. De mi is csak annyit veszünk észre a mindenségbõl, amennyit érzékszerveink felfoghatnak, s amennyire vágyaink, szükségleteink és álmaink által irányított figyelmünk kiterjed. Ahogy Vörösmarty a merengõhöz szóló versében költõien megfogalmazza: »...Egész világ nem a mi birtokunk; Amennyit a szív felfoghat magába, Sajátunknak csak annyit mondhatunk.« A mi színekbõl, hangokból, ízekbõl, szagokból, tapintási érzésekbõl felépülõ világunk éppen úgy nem a világ, mint ahogy a kullancsé sem az; csupán egy a sok-sok világ közül... S itt kergetõznek, nyüzsögnek, félig egymásba hatolnak vagy egymást egészen elkerülik ezek a világok, az ember és a kullancs, a szúnyog és az elefánt, a csóka és a tücsök, a légy és a giliszta világa... Még az emberi világok között is egészen más az utcaseprõé, a katonáé és a csillagászé.

3 - 5. ábra Hadihajó a tengeren - ahogy az ember látja

- egy légy szemével érzékelt látvány

- a puhány így látja ugyanazt a képet

Mintha minden élõlény egy-egy szappanbuborékban élne, s mikor a mezõn vagy az erdõben járunk (vagy akár a városban is), ezer meg ezer ilyen "szappanbuborék-világba" lépünk be hosszabb-rövidebb tartózkodásra. A szappanbuborék-hasonlat I. von Uexkülltõl és G. Kriszattól származik, az élõlények sajátos, külön világainak kutatóitól. Ezek a tudósok azt vizsgálták a harmincas években, hogy egyes élõlények milyen formában képezik/képezhetik le maguknak környezõ világukat.

   





  



   
 




Bevallom, engem leginkább a "puhány"-os látvány foglalkoztat: fel nem bírom fogni, hogy a tudósok miképpen következtethettek a képen látható ábrázolatra; hiszen a puhatestûek törzsébe tartoznak a kagylók, a csigák és a lábasfejûek is. Ezek közül a kagylóknak - tudtommal - nincs szemük. A tudósok biztos nem kagyló-puhányra gondoltak. De, hogy - az érintett állatok véleményének megkérdezése nélkül hogyan lehet ilyen ismeretekhez jutni, ez valóban érdekes kérdés. Ha figyelembe vesszük a gondolkodástechnikai modulban írottakat, akkor itt megint a modellkészítéssel összefüggõ absztrakt következtetés dolga lesz az, amely segíthet. Az állati magatartás vizsgálatával foglalkozó tudósok (etológusok) megfigyelik az állatok viselkedését, kísérleteket végeznek, s az absztrakciók után általánosítanak, következtetnek a jelenségeket kiváltó okokra. Én pl. soha el nem tudtam képzelni, hogy mi lehet az oka annak a közismert jelenségnek, amelyet az éjszakában világító lámpa és a körülötte zajló ízeltlábú-invázió mutat. Az öngyilkos, "kamikáze"-stílusú repülés a lángba (vagy a forró villanykörtére) számomra teljesen érthetetlen volt. Mindaddig, amíg nem került a kezembe egy errõl szóló népszerûsítõ cikk, s elmagyarázta: ezek az éjjeli bogarak, lepkék és egyéb ízeltlábúak tulajdonképpen egy érzékcsalódás áldozatai. Õk ugyanis azt hiszik, hogy - éjszaka lévén - be vannak zárva valahová, s a napfényre (egyáltalán: fényre) csak azon a kis "lyukon" tudnak kibújni, amit a lámpa jelent a számukra. A fényforrás tehát utat jelent a szabadsághoz ehelyett a pusztulásukhoz. Mindehhez csak annyi kellett, hogy az ember megkíséreljen belehelyezkedni a "másik" oldal gondolkodásmódjába, s a dolog mindjárt érthetõ lesz. Akkor, amikor az ilyen - képeinkhez hasonló - következtetéseket látom/olvasom, mindig lenyûgöz az, hogy az absztrakt gondolkodás milyen mélyre tud eljutni a világ megismerésében. Jó, jó, ez rendben van, de a "puhány" azért kissé erõs...

Ember, kutya és légy egy szobában

Most menjünk be a szobába. Az egyik sarokban álljon - mondjuk egy zongora, elõtte kis forgószék. A szoba közepén asztal, három szék, az asztalon tányérok. A fal mellett könyvespolc. A mennyezetrõl lámpa csüng le. Igen, ezeket tartjuk számon mi, emberek a szobában.




   


  



   
 




A kutya számára azonban lényegesen másképp alakul a szoba képe. Az õ világában a zongorának, a zongoraszéknek és a könyvespolcnak nincs semmi szerepe. (A zongoraszéknek azért nincs, mert domború mivolta miatt nagyon kellemetlen ülés esik rajta.) Ezek a kutya számára összefolynak a fal szürkeségével. De fontos az asztal a tányérokkal, amelyekben étel szokott illatozni. Fontosak a közönséges székek is, mert ezekre - ha talán nem is szabad, mindenesetre - rá lehet telepedni. És fontos a világosságot árasztó lámpa. De a szobában nem csak ember és kutya szokott tartózkodni, hanem - sajnos - például légy is. A légy a falon, sõt a mennyezeten is kényelmesen el tud helyezkedni, a székek tehát teljesen felesleges bútordarabok számára. Természetesen legalább ennyire fölösleges a zongora és a könyvespolc. A tányérok pedig egészen jól megvolnának a földön is... A légy "szobájában" csupán három tányér és a lámpa emelkedik ki a falak szürkeségébõl, s kap külön jelentõséget. [Szerzõ a legyekkel leginkább csak "irtási" kapcsolatban volt; egész addig, amíg nem látta Rófusz Ferenc »A légy« címû - Oscar-díjas - animációs (rajz)filmjét. Ez a film kitûnõen mutatta be a világot a légy szemszögébõl. Ennek ellenére továbbra is irtom õket a szobában...] Ugyanaz a szoba tehát három különbözõ szoba lesz, ha három különbözõ élõlény nézi. De nemcsak ilyen tényezõk alakítják ki a képet, hanem a szem szerkezete is. Elsõsorban ez van a 3-5. ábrák fiziológiai hátterében (ha "szemes" puhányra gondolunk, nem kagylóra, ami "szemtelen").

Kör, csillag, mozgás; szex hangszóróra és virágillatra

Egy méh számára csupa kör és csillag, vagyis csupa zárt és oldott forma a mezõ. Õt csak a csillagok, az oldott formák (vagyis a kinyílt virágok) érdeklik. Ezekben találja meg a virágport és a nektárt. Kísérletek igazolják, hogy a méh minden csillag alakú tárgyra rászáll, és minden kör alakú tárgyat elkerül. A szín, a szag nem fontos, csak a forma. A méh mezõje tehát sokkal egyszerûbb, mint a miénk. A növényzet egész bonyolult tarkasága körökre és csillagokra egyszerûsödik a szemében.

   





  



   
 




6 -7. ábra Baloldalt: mezõ, ahogy mi, emberek látjuk

Jobboldalt: amit egy méh érzékel belõle

A csóka kedvenc tápláléka a tücsök. De csak a mozgó tücsköt látja meg. A mozdulatlan tücsköt nem veszi észre, ha mindjárt a csõre elõtt kuporog is. A csóka világa mozgó világ. Ami nem mozog, az nem létezik...

És most vessünk egy pillantást a tücsök világába. A következõ érdekes kísérletet végezték: mikrofonba hegedültettek egy hím tücsköt, s a "hegedûszót" egy másik helyiségben hangszóró közvetítette. A hangszóró mellett ugyancsak egy hím tücsköt helyeztek el, de üvegbúra alatt. (Az üvegbúra alól nem hallatszott ki a ciripelése.) Nos, a szexuális partnerek a hangszóró és nem a tücsök köré gyülekeztek. A távoli, láthatatlan tücsök hangját hallgatták, s jelenlevõ, de hangtalan tücsökre ügyet sem vetettek. Mint a csóka számára a mozgásnak, az õ számukra a hangnak volt csupán jelentõsége.

Utolsó példánkat - habár a szagra vonatkozóan a kullancsot már tárgyaltuk - újra Sagan könyvébõl kölcsönöztük: "A szaglásnak a párkeresés és a fajfenntartás érdekében való kihasználására talán a legfurcsább példát egy dél-afrikai bogárnál találjuk, amelyik télen beássa magát a földbe. Tavasszal, amikor a föld kiolvad, a bogarak elõbújnak. A hímek már néhány héttel a nõstények elõtt kiássák magukat, de teljesen el vannak kábulva. Dél-Afrikának ugyanezen a vidékén kifejlõdött egy orchideafajta, amelyik a nõstény bogár feromonjával azonos illatot bocsát ki. Az orchidea és a bogár evolúciója ténylegesen ugyanazt a molekulát hozta létre. A hím bogarak történetesen rendkívül rövidlátóak, az orchidea pedig egy olyan sziromalakza-




   


  



   
 




tot fejlesztett ki, amely a rövidlátó bogár szemében a nõstény elfogadó szexuális pozíciójára emlékeztet. A hím bogarak néhány hétig orgiasztikus kéjekben tombolnak az orchideák közt -- képzelhetjük, mennyi sértett büszkeséget és jogos felháborodást éreznek a nõstények, amikor végül elõbújnak a földbõl. A szerelmes kedvû hímek eközben sikeresen beporozták az orchideákat, s bár a bogarak kellõképpen szégyellik magukat, tõlük telhetõleg fenntartják a bogárfajt is, így mindkét faj életben marad. (Mellesleg az orchideáknak is érdekükben áll, hogy ne legyenek túlságosan vonzók; ha a bogarak kudarcot vallanának a saját szaporodásukban, akkor az orchideák is bajba kerülnének.)"

Még valamit - kapcsolódva a Saganidézethez, illetve a baloldali képhez: nagyon ügyeljünk, hogy az ilyenfajta vizsgálódások során mindenképpen kerüljük el az antropomorfizálás [=emberi tulajdonságokkal való felruházás, megszemélyesítés] csapdáját!

Az élõlények csak rendkívül korlátozott módon "válthatóak át" egymásba; a tudományos célú szemléletmód nem engedi meg az állat- és népmesék ember módjára érzõ és gondolkodó állatait. Az ilyen megközelítésmódot hagyjuk meg a Disney-figuráknak. Egyáltalán, az ember, vizsgálatai, gondolkodása során rém nehezen képes átlépni saját árnyékát. Talán ez a fejezet is alkalmas volt arra, hogy a szerzõ meggyõzze az Olvasót: az emberi világ éppolyan - gondolkodásmódbeli - "börtön", mint a fejezetünk elején említett kullancsé. Valószínûleg ez van amögött, hogy az ember kommunikációja a Földön élõ, értelmesnek tekintett állatfajtákkal (pl. a delfinekkel) nem igazán volt sikeres - a fõemlõsök kivételével. Ami pedig az extraterresztriális [= földönkívüli] esetleges civilizációkkal való sikeres kapcsolatteremtést illeti, a leírtak alapján, bizony, lesznek nehézségek [ezekkel a problémákkal foglalkozik S. Lem: Az Úr hangja c. scifije is]. [S ha már a scifinél tartunk, hadd ajánljam "kiegészítõ olvasmány" gyanánt Poul Anderson: "Nevezzetek Joe-nak" c. novelláját (megjelent a Nyikorgó idegen címû antológiában - Delfin könyvek), valamint C.D. Simak: A város c. regényét (Kozmosz Fantasztikus Könyvek) az emberi és az "idegen" érzékelésmód közti különbségekrõl...]

   





  




  

AZ ÉRZÉKSZERVEK Mint ismert (habár, Hegel mondásával élve: "ami ismert, az még nem megismert"), az embernek öt érzékszerve van. Valamelyik publikációban olvastam, hogy az ember érzékszervei között olyan - fontossági - hierarchia van, amely a bejutó (informatikai szakkifejezéssel élve: input) feldolgozott ingerek mennyiségi megoszlásával kapcsolatos. Eszerint szemünkkel dolgozzuk fel az input-információk mintegy 80 %-át, fülünkkel kb. 10 %-át, s a megmaradó kb. 10 %-on "osztozkodik" a szaglás, a tapintás és az ízlelés.
 

 
   



Ahogy tortadiagramunkból is kiderül, a látás szerepe az érzékelésben alapvetõen meghatározó. Foglalkoznunk kell azonban azzal a sajnos, nem ritka - esettel is, amikor ez az érzékszerv nem, vagy gyengén mûködik. Ilyen esetben a többi érzékszerv mintegy "kiélesül", és megpróbálja átvenni a kiesett látás ingerfelvevõ kapacitását (persze, nem teljesen). Ilyen esetekben köztudomású, hogy a hallás és a tapintás azok az érzékszervek, amelyek továbbra is lehetõvé teszik a vak ember számára az elfogadható életet. Manapság viszonylag sokat lehet olvasni a "hatodik" érzékszervrõl, amelyet az ún. "para-jelenségek" között tartanak számon: a telepátiáról van szó. Mivel tudományos precizitású kísérletek - egyelõre - nem támasztják alá, nem foglalkozunk vele. A következõkben áttekintjük az egyes érzékszerveket.




   


  


  
 

AZ ÉRZÉKSZERVEK A LÁTÁS SZERVE, A SZEM A fényképészeti vagy filmes szakkönyvek elõszeretettel szokták hasonlítani a szemet egy fényképezõgéphez (akárcsak a népszerûsítõ típusú biológiakönyvek), s a látás mûködését a fényképezõgép logikai analógiájával szemléltetik. Ez azonban - mivel minden hasonlat sántít - helytelen általánosításokhoz vezethet. Kép és látvány Akár a valóságot, akár a - róla alkotott - képet szemléljük, a szemet érõ ingert minden esetben a szemünkhöz különbözõ irányokból érkezõ különféle erõsségû, különbözõ színû fénysugarak keltik. Ha ezek a tárgy és annak képe esetén egymásnak megfelelnek, a kép nézése a tárgy látványának érzetét képes kelteni. (A képpel a késõbbiekben fogunk részletesebben foglalkozni.) A szem, mint biológiai-optikai rendszer Régi szokásunknak megfelelõen, kezdjük a szerkezeti elemzéssel: milyen részekbõl is áll a szem. Az emberi szem látószögébe esõ kép, vagy tárgy a pupillanyíláson át, a szemlencsén és az üvegtesten keresztül a látógödörben, vagy más néven fovea centralisban képzõdik le. Ez a recehártya (retina) azon részének (sárgafoltnak) a közepe, melyen a kép a legélesebb. Az ingerületet idegrostok továbbítják az agyba. A pupilla A szemlencse elõtt elhelyezkedõ pupilla átmérõje - a fény hatására 2-8 mm között változhat, tehát a fényt 1 : 16 arányban gyengítheti összehúzódáskor. Ezzel azonban nem a szemet érõ fénykülönbségeket egyenlíti ki (amelyek változásai az 1 : 100 000 000 arányt is elérhetik), hanem célja az, hogy sötétben (kinyílva) a maximális fényérzékenységet, világosban a lehetõ legnagyobb képélességet biztosítsa.

   





  


  
 

A szemlencse A szemlencse célja - a kamerák objektívjéhez hasonlóan - a képalkotás. Azonban a szemlencse által alkotott kép jóval életlenebb és torzabb, mint akár a legolcsóbb fényképezõgép képei; ezt a hibát csak rendkívül bonyolult idegfolyamatok egyenlítik ki. A szemlencsét egyegy körgyûrû alakú izom (megfeszüléssel, a szemlencse görbületi sugarának és anyaga fénytörõképességének megváltoztatásával) állítja élesre. Ez az úgynevezett akkomodáció. A recehártya (retina) A szem fényérzékelõ rétege, a recehártya - vagy retina - a nagyjából gömbalakú szemgolyónak mintegy kétharmad részét foglalja el. Ezen a területen kb. 130 millió fényérzõ testecske (receptor) van, 2-3 µm átmérõjûek, hatszögletes, méhsejt formában összepréselõdve. (Érdekes, hogy az egyes sejteknél jóval kisebb tárgyakat is meglátunk, pl. megfelelõ kontraszt mellett olyan vonalakat, amelyek képe a retinán csak 0,2 µm vastagságú.) A szem tengelyében a retina sárgafoltja egy kis bemélyedést alkot, az ún. fovea centralist; ezen a területen játszódik le az éles és tudatos látás folyamata. Erre a területre egyszerre 25 cm távolságból egy nagyobb nyomtatott betû képe fér rá, ez az, amit élesen, pontosan látunk. A retina többi részéhez jutó kép tulajdonképpen rendkívül életlen, az erre a területre vetülõ formákról, színekrõl és fényekrõl alig tudunk számot adni. E - perifériális - rész feladata csupán az, hogy felhívja a figyelmet az ottani változásokra, erõsebb fényekre, hogy a következõ pillanatban szemünket (azaz: a sárgafoltot, ill. a fovea centralist) erre a területre irányítsuk. A szem páros szerv; a látótér - mely a megfigyelés alatt álló terület nagyságát jelenti - igen nagy. Vízszintes irányban közel 180°, függõleges irányban közel 90°-os; bár az élesen látható, pontosan megfigyelhetõ - tehát a tudatba kerülõ - képrészlet csupán néhány fok (kb. 2,5°) terjedelmû. Ezért szemünk állandóan mozog, mintegy "letapogatja" a tárgyakat, még látszólag mozdulatlan fejtartás mellett is.

KÖZBEVETÕLEG: EGY KIS FÉNYTAN

Ahhoz, hogy a szem mûködési elemzésére is sort kerítsünk, mindenképpen szükségünk van néhány elemi ismeretre a fény jellegét és természetét illetõen. A továbbiakban ezeket vesszük sorra.



   


  


  
 

A színek és a színérzékelés Már az általános iskola óta ismerjük azt a jelenséget, hogy ha egy üvegprizmára fehér fényt bocsátunk, akkor az a prizmán áthaladva ún. spektrálszínekre bomlik szét. A színek egymásba való átmenete folytonos. E színek összessége a spektrum. Ha a teljes spektrumot egy átlátszatlan ernyõ keskeny résén figyeljük, akkor - elegendõen keskeny rés esetén - szemünket monokromatikus [= egyszínû] sugárzás éri. Tekintettel arra, hogy a monokromatikus fény spektrálszínt ad, ezek a színek a spektrumban megtalálhatók. Az ilyenformán származtatott színeket egyértelmûen meghatározza az alábbi három jellemzõ: -- a színhez tartozó elektromágneses hullám hosszúsága (a színezet); -- a színsûrûség (színtelítettség); -- a fénysûrûség (világosság). A magyar szóhasználatnál a pszichofizikai (objektív inger) és az érzékelt (szubjektív érzet) színt egyaránt színnek nevezzük, ezért az inger-jellemzõk mögött - zárójelben, dõlt betûvel - feltüntettük az érzetjellemzõket is. Ezek korántsem egyenlõek egymással (pl. az érzet-jellemzõk számszerû megadása nem lehetséges), de formailag megközelítõen azonosnak vehetõek. Fenti jellemzõk közül a vizsgált szín legjellemzõbb tulajdonságát a szín hullámhossza, vagyis a színezet adja meg. Ha a prizmakísérletet fehér (pl. nap)fény felhasználásával végezzük, akkor a kapott spektrum színei spektrálszínek és 100 %-os színsûrûségûek. A valóságban elõforduló tárgyak színei ennél jóval kevésbé telítettek, amely abból adódik, hogy színárnyalatukhoz fehér fényû sugárzás is hozzáadódik. Minél nagyobb a fehér sugárzás aránya a spektrálszínhez képest, annál telítetlenebb a tárgy színe. Ha egy tetszõleges színû fénysugárral megvilágítunk egy színtelen tárgyat, akkor attól függõen, hogy a róla visszavert fény intenzitása (fénysûrûsége) mekkora, változik a szubjektív színérzet. Pl. a barna szín spektrális összetétele megegyezik a sárga színével, csupán a két szín világossága között van eltérés (a sárga színé nagyobb). Mindezek alapján belátható, hogy különbözõ intenzitású spektrálszínek összegezése (az ún. additív színkeverési eljárás) más és más "fehéret" eredményez. A Nap fényének színhõmérséklete kb. 6500 K°, míg egy jó minõségû jód-kvarclámpa üzemi értéke ennek kb. a fele.

   





  


  
 

Planck, az ún. "abszolút feketetest" különbözõ hõmérsékleten való sugárzását vizsgálva, megállapította, hogy a spektrumban van egy maximum-hely, amelynek helyzete és nagysága a test hõmérsékletétõl függ. Ezek szerint elegendõ a hõmérséklet ismerete ahhoz, hogy egy adott fényt bármikor hitelesen reprodukálni tudjunk. (A feketetest hõmérsékletét szokás színhõmérsékletnek nevezni.) Az 5250 K°-os hõmérsékletû feketetest spektrumbeli energiaeloszlása megegyezik az "egyenlõ energiájú fehér fény" energiaeloszlásával; az így kapott fehér fényt a technika E fehérnek hívja. A napfénynek megfelelõ fehéret, a C fehéret többnyire az ún. A fehérbõl állítják elõ, szûrõ alkalmazásával. Az A fehérnek a 2848 K°-os színhõmérséklet felel meg. Az emberi szem - a 100 %-os színsûrûségû spektrálszínek közül kb. 160 szín megkülönböztetésére képes. A színsûrûség (telítettség) változásának hatására bekövetkezõ szubjektív színérzetváltozás színenként 4-25-szörösére növeli ezt a számot. Ha számolunk a fénysûrûség (világosság) hatásával is, akkor, mindent összevetve, az ember által érzékelt - egymástól megkülönböztethetõ - színek száma több ezerre rúg. A színlátás egyik fontos jellemzõje a szem úgynevezett spektrális érzékenysége. Ezt a CIE (Comission Internationale de l'Eclairage [= Nemzetközi Világításügyi Bizottság]) láthatósági függvénye jellemzi: a különbözõ spektrálszínek hatására bekövetkezõ világosságérzetek között teremt kapcsolatot (állandó intenzitású színek esetén), nagyszámú mérés átlagolásával.

8. ábra

A CIE láthatósági függvény, FCC-értékekkel

Az alapszínek a CIE-rendszerben: a vörös szín (R) λ R = 700,0 nm a zöld szín (G) λ G= 546,1 nm λ B = 435,8 nm a kék szín (B)



az FCC-rendszerben: 610 nm 535 nm 470 nm

   


  


  
 

Meg kell indokolnunk, hogy a CIE-diagramban miért FCC-értékeket tüntettünk fel. A CIE 1931-ben határozta meg az általa használt alapszíneket; viszont a színes tévé alapszíneit az Egyesült Államokban az FCC (Federal Communication Comission [=Szövetségi Távközlési Bizottság]) állapította meg. Az FCC-értékek tehát kimondottan a színes televíziózás céljaira kerültek kimunkálásra. A háromszínelmélet elemei A Maxwell, Helmholz és Young munkájának eredményeképpen létrejött háromszínelmélet pszichofiziológiailag a színkeverés törvényein alapszik, és kimondja, hogy a vörös (R), a zöld (G) és a kék (B) színek keverésével csaknem valamennyi színárnyalat elõállítható. A prizmakísérletbõl következik, hogy a fenti 3 alapszín csak akkor elegendõ a különbözõ színek elõállításához, ha belõlük fehér fény is elõállítható. Ez - kísérletileg - bizonyítható. Az FCC-szabvány régebben referenciaként [= vonatkoztatási alapként] az ún. C fehéret (6774 K° színhõmérséklet) választotta, majd áttért a D fehér (6500 K°) alkalmazására. A színeket - többszörös transzformáció és speciális vetítés után - az úgynevezett CIE színmérõ diagramon (más nevén: CIE-háromszög) ábrázolja:

9. ábra

   

A CIE színmérõ diagram




  


  
 

A spektrálszínek a diagram spektrálpatkónak nevezett görbeszakaszán helyezkednek el. A patkó két végpontját az ún. bíborvonal zárja le. Itt vannak a bíbor színek, amelyek - a spektrálpatkó színeivel ellentétben nem monokromatikus, hanem (az ibolya és a vörös különbözõ arányában) kevert színek. A spektrálpatkó és a bíborvonal által határolt területen belül helyezkednek el a reális színek. Az ábrán W-vel jelölt pontban található az "egyenlõ energiájú fehér". A bíborvonalon látható negatív elõjelû értékek azt jelentik, hogy az abban a pontban lévõ bíbor szín az azonos értékû spektrálszín komplementer [= kiegészítõ] színe. (A diagram feltünteti az 540 nm hullámhosszúságú zöld (G) komplementer színét: mint látható, a komplementer színt az adott spektrálszínponton és a W (fehér) ponton átmenõ egyenes által a bíborvonalon kimetszett pont határozza meg. Ez - természetesen - bármely szín komplementerének szerkesztéssel történõ meghatározására alkalmas.) A komplementer színek képzése kapcsán megfigyelhetõ, hogy a 100 % színsûrûségû spektrálszínektõl a W pont felé haladva az egyenes mentén - egészen a W fehérig - a szín színezete nem változik. A W pont után pedig már a komplementer szín következik, természetesen igen kis telítettség mellett. Mindezek alapján könnyen belátható, hogy a tárgyalt területen belül gyakorlatilag minden szín megtalálható. A színdiagramban elõfordulnak azonban olyan színek is, amelyek nem állíthatóak elõ a három alapszín összegeként. Tapasztalati tény, hogy a CIE által szabványosított RGB pontok összekötésével kapott háromszögön belül elhelyezkedõ színek a természet színeit jól megközelítik, ezért ezeknek a színeknek a reprodukálása legtöbbször elegendõ. A kapott háromszög az ábrán részben fehér, inverz vonallal jelölve - a már említett CIE színháromszög. A már említett FCC-alapszínek CIE-színkoordinátái: régebben

x

vörös (R) 0,67 zöld (G) 0,21 kék (B) 0,14

y

újabban

0,33 0,71 0,08 C fehér D fehér

x

y

0,645 0,335 0,290 0,600 0,150 0,065 0,130 0,316 0,313 0,329

Ezekre az összefüggésekre késõbb - a katódsugár-képcsöves megjelenítõk során - majd hivatkozni fogunk.



   


  


  
 

Vissza a szem szerkezetéhez A recehártya (retina) nagyszámú receptort tartalmaz. Ezeknek két fajtáját, a pálcikákat és a csapokat ismerjük. A receptorokból elemi idegszálak futnak egy-egy kötegben az agy látásközpontjai felé. A fovea centralisban levõ receptorok mindegyikébõl külön-külön idegszál indul el. Az ezen kívül levõ receptorok 10--100-as csoportokat alkotnak, mindegyikük egy-egy elvezetõ idegrosttal. (Ez tehát a magyarázata annak, hogy a fovea centralison - sárgafolton - kívül esõ retinafelületen csak életlen, elmosódó képet látunk.) A látóidegben már csak egymillió idegrost van. A retina receptorai két, egymástól szinte független érzékelõ rendszert alkotnak: A pálcikák a gyenge (pl. alkonyati-éjszakai) fény felfogására alkalmasak, ezért ezeket az éjszakai látás érzékelõinek nevezik. A pálcikák a színlátásban - a tudomány jelenlegi állása szerint - nem vesznek részt, hatásuk a színek estében elhanyagolható. A pálcikák száma kb. 120 millió, és a fovea centralis közepének kivételével a retinán helyezkednek el. Erõsebb fényben (1-10 luxon felül) a pálcikák a szemfenékben, a recehártyát átitató pigmentfestékbe, ún. bíborfolyadékba húzódnak, és így védik magukat az erõs fény számukra káros hatása elõl. (E védekezés kialakulásához számottevõ idõ kell. Ezért káprázik a szem, ha a sötétbõl hirtelen erõs fényre megyünk.) A másik receptortípus, a csapok száma kb. 6,5 millió. A nappali, ill. a színlátásban játszanak szerepet. Minõségüket tekintve három fajtájuk van: P, D és T típusú csapokból tevõdnek össze. Ezek a jelölések a protonopen (P), deuteriumopen (D), és a tritiumopen (T) kifejezések rövidítéseibõl származnak. Bevezetésük azért célszerû, mert a látás analitikai modelljének értelmezése a három csaptípus által szolgáltatott ingerülettípusokkal jól leírható. A szem mûködési elemzése; a látás kémiája és idegfolyamatai Egy-egy képelem analizálása során a recehártyában a receptorok (pálcikák, vagy csapok) közremûködésével a beérkezõ fény hatására a retinát átitató bíborfolyadékban ("látóbíbor"-ban) fotokémiai reakció zajlik le. Az ennek következményeként keletkezõ ingerület a már említett módon kerül az agyba.

   




  


  
 

A látás kémiája A fény egyetlen - kémiai - hatása a látási folyamatban az, hogy egy pigmentet [= festéket] cisz-formából transz-formába izomerizál. Ez a már említett - sötétvörös színû és csak sötétben, vagy vörös fényben állandó - látóbíbor kémiailag tulajdonképpen 11-cisz-retinalt tartalmaz. Megvilágítás hatására ez a hajlott 11-cisz-formából a - nyújtott csupa-transz-formába megy át (izomerizálódik). CH3

CH3

5

7

9

11

6

4

1

3 2

CH3 H3C

CH3

C H

10. ábra

CH3

11-cisz-retinal

CH3

5

7

O

9

CH3 11

13

15

C

6

4

H

O 1

3 2

CH3 CH3

11. ábra

csupa-transz-retinal

Az elõbb - az egyszerûsítés kedvéért - nem voltunk egészen pontosak: az igaz, hogy csak a retinal reagál a fénysugárzásra, ám ne felejtsük el, hogy a gerinceseknél ez - ún. kromoprodeideknek nevezett molekulákhoz, a (pálcika-, vagy csap-) opszinokhoz kötõdik. A rodopszin és a jodopszin az ember két látási pigmentje, a rodopszin a szürkületi látáshoz, a jodopszin a vörös érzékelésére. Ezenkívül van még két másik látási festékanyag a zöld és a kék érzékelésére, amelyek valószínûleg retinalból és más opszinokból állnak. Így pontosítva a kémiai folyamatot: a cisz -- transz átalakuláskor a retinal - hidrolízis miatt - leválik az opszinról. Mivel a látósejteket sejtmembrán veszi körül, a belül, ill. kívül levõ ionkoncentráció különbözõsége miatt membránpotenciál jön létre. A fényváltozás ennek megváltozását és egy feszültségjelzés (az ún. receptorpotenciál) kiváltódását idézi elõ.



   


  


  
 

A látás kémiáját a Römpp Vegyészeti Lexikon nyomán ismertettük, s csak hivatkozunk arra, hogy a vázolt kémiai folyamat a valóságban a lexikon szerint is - az itt közöltnél lényegesen bonyolultabb. (Az viszont még idetartozik, hogy a retinal kémiailag nagyon közeli rokona az A-vitaminnak, ugyanis ez az alkohol-típusú vitamin a szervezetben hidrogénátvivõ enzimekkel kötõdik a retinalhoz. Emiatt nagyon fontos a szervezet megfelelõ A-vitamin ellátottsága: a sárgarépában levõ karotin - az A-vitamin provitaminja - fogyasztásával elkerülhetjük az A-vitaminhiányt, ill. annak egyik jellemzõ jelenségét, a "farkasvakságot".) Az idegi folyamat A kémiai vizsgálatot a receptorpotenciál megjelenésénél hagytuk abba. A Vegyészeti Lexikon megjegyzi, hogy - habár a látási ingerületképzõdés meglehetõsen alaposan kikutatott terület, és 1967-ben Hartline és Grant ezért Nobel-díjat is kapott - mégsincs kielégítõ magyarázat arra az érzékenységre, ami a szemet jellemzi: már egy foton is elegendõ az ingerület-képzéshez, holott a fotokémiai energia mindössze milliomodrésze a mérhetõ elektromos energiának. Az egyes elemi idegrostokban az ingerület tehát parányi elektromos feszültség-impulzusok sorozata formájában terjed. Erõs fényben az impulzusok sûrûek, gyenge fényben ritkábbak, sûrûségük nem arányos a fényérzõ testre esõ fényerõsséggel. Az impulzusok sûrûsége a fényérzet keletkezésekor sûrû, ezután magától is csökken. Ez a mechanizmus magyarázza meg a szem hihetetlen alkalmazkodóképességét a különféle erõsségû fények iránt. Az a legerõsebb fény, amit a szem még károsodás nélkül elvisel, mintegy százmilliószorosa a leggyöngébb, még éppen érzékelhetõ fénynek. Miközben a fényerõsség ilyen arányban nõ, az impulzusok sokkal kisebb mértékben sûrûsödnek (v.ö. a már emített Weber-Fechner törvénnyel). Az abszolút világosság és a relatív kontraszt A szem a fénysûrûség (világosság) abszolút értékének megítélésére majdnem teljesen alkalmatlan. Ugyanakkor egymás mellett levõ felületrészek 1-2 %-os világosságkülönbségét is érzékeljük. Nyilván óriási része van ebben azoknak az idegkapcsolatoknak, amelyek a fényérzékeny receptorokat kötik össze egymással. Ez az "árnyalat-megkülönböztetõ képesség" erõsen nõ a megvilágítás általános szintjével. (Így pl. napfényes tájon számtalan apró részletet veszünk észre, amelyek borús idõben vagy napnyugtakor már egybeolvadnak.)

   




  


  
 

A színlátás A világosban látás (ún. fotopikus látás) esetében minden képelem a már megismert P, D, vagy T csapok közül legalább egy-egy csaptípust gerjeszt, eredményként fP ; fD ; fT ingerületek keletkeznek. Ezek szerint a fotopikus látás - és természetesen a színes látás is - három különbözõ típusú ingerületbõl tevõdik össze, amelyek külön-külön idegrostokon keresztül jutnak el az agyba. E modell alapján elkészíthetõek a szem érzékelési görbéi a látható fények tartományában. A görbék az alábbi egyenletek szerint, mérések alapján megszerkeszthetõk:

eP ( λ ) =

fP ( λ ) ; Pλ

eD ( λ ) =

fD ( λ ) ; Pλ

eT ( λ ) =

fT ( λ ) ; Pλ

ahol fP ; fD ; fT : ingerületek, Pλ pedig a fényforrás teljesítménye. Ha a Pλ egységnyi, akkor az érzékelési görbék ordinátaértékeit rendre az ingerületek nagysága adja. A görbéket a gyakorlatban az ún. CIE fénymérõészlelõ segítségével szerkesztik meg, amelynek relatív spektrális érzékenységi görbéje megegyezik a láthatósági függvény értékeivel (v.ö. a 8. ábrával). A receptorok által az agy látási központjába küldött impulzusok különbözõ jellegûek. Egyesek csak akkor bocsátanak ki impulzussorozatot, ha fény éri õket, mások csak bizonyos színû fényre érzékenyek, de vannak olyanok is, amelyek a fény hatására szüntetik be impulzusaikat. Ezek tulajdonképpen a feketét érzékelik. A látás szempontjából tehát a fekete nem valamilyen érzetnek a hiánya, hanem egy külön, önálló érzet. Sagan, könyvében - igaz, hogy a lokalizálhatóság kapcsán - hivatkozik David Hubelra, a Harvard orvosi karának kutatójára, aki olyan meghatározott agysejtek hálózatának létezését fedezte föl, amelyek szelektíven reagálnak a szem által különféle irányokból érzékelt vonalakra. A vízszintes, a függõleges és az átlós vonalaknak külön-külön sejtjeik vannak, amelyek csak akkor ingerlõdnek, ha a szem a megfelelõ irányt érzékeli. Látás közben a szem ugyan állandóan mozog, letapogat, ennek ellenére az álló tárgyat nyugvónak, mozdulatlannak látjuk. Igen nagy része van ebben azoknak az idegkapcsolatoknak, amelyek a retinát és a szemmozgató idegeket a térérzetet kialakító idegközpontokhoz, a félkörös ívjáratokhoz (lényegében a fülhöz tartozó szervekhez) kötik. Tudatunk így a pillanatnyi látás élményét adott irányba "vetíti ki", a térnek egy meghatározott helyén levõnek képzeli el.



   


  



  


Ennek - már ti. a szem mikromozgásának - az illusztrálására egy példát hozunk: mértani ábrákat (A) tekinttettek meg kísérleti személyekkel. (Az A ábrát különféleképpen lehet megnézni.) A B esetben a kísérleti személy felszólítást kapott a kép tüzetes megvizsgálására; C és D esetében külön utasítás nélkül nézhették a - különbözõ - személyek az A ábrát. Szemük mikromozgását regisztrálva, az eredmény:

A szemrõl szóló ismertetésünket most befejezzük. Szeretnénk megnyugtatni az olvasót, hogy korántsem minden érzékszervvel fogunk ilyen hosszadalmasan foglalkozni, bár a következõ érzékszerv a fül - szintén nem intézhetõ el egy-két keresetlen mondattal...

A HALLÁS SZERVE, A FÜL

   




  



  


A hang - mint tudjuk - nem más, mint a levegõ (molekuláinak) rezgése. Ez a rezgés tisztán mechanikai jellegû, s az adott közeg - esetünkben: levegõ - fizikai állapotától (hõmérséklet, nyomás, stb.) függõ sebességgel terjed tova. A hangot a római Marcus Vitruvius Pollio már az i.sz. I. század 20as éveiben, mint a levegõ mozgását tárgyalja. A vízbe dobott kõ körüli hullámokhoz hasonlóan, koncentrikus körökben terjedõ hangról szól. A hang sebességének értékét (mely normál állapotú levegõben 331,45 ±0,05 m/sec) a fizika története során többször is meghatározták, olymódon, hogy a hang- és fényforrást egyszerre alkalmazták (pl. elsütöttek egy ágyút), s a fény észlelésétõl a hang észleléséig mért idõt vették figyelembe. 1822-ben a Francia Tudományos Akadémia pl. azért rendelte el a sebességméréseket, hogy Laplace az erre kidolgozott képletét igazolhassa.

A fül szerkezeti elemzése A fülre ható nyomásingadozások hangérzetté való átalakulása több lépésben történik. Ennek megfelelõen a hallószerv is több különbözõ felépítésû és rendeltetésû részrendszerbõl áll. (A fül három részén kívül ide kell értenünk a hallóidegek hálózatát és az agy hallásközpontját.) A külsõ fül A külsõ fül a fülkagylóból és a külsõ hallójáratból áll. Az állatvilág számos képviselõjénél - mint pl. a fejezetkezdõ képünkön szereplõ fennekeknél - a fülkagyló egy vevõtölcsér szerepét tölti be; az ember számára azonban nincs ilyen jelentõsége. A fülkagylóból nyíló hallójárat 0,4 cm 2 keresztmetszetû és 2,5 cm hosszú csõ, falait csontok és porc alkotja. Falait a dobhártya zárja le. A dobhártya egy membrán, mely a rezgéseket továbbítja. (Modellként nem membránnak, hanem rugalmasan rögzített pontszerû testnek érdemes tekinteni, mert még a legmagasabb hangok hatására is azonos fázisban rezeg minden pontja.)



   


  



  


A középfül A dobhártya mögött található középfül köbtartalma 1-2 cm3 . Itt vannak a hallócsontocskák: a kalapács, az üllõ és a kengyel, a hozzájuk tartozó izomvégzõdésekkel. A kengyel a középfület a belsõ fültõl elválasztó ovális ablakra támaszkodik. A középfülbe nyílik az Eustach-kürt is, amely egy csõ, és megteremti az összeköttetést a garattal. Ez a kürt normális körülmények között zárva van, de pl. nyeléskor kinyílik és módot ad a külsõ és belsõ nyomás kiegyenlítõdésére (ezt leggyakrabban - pl. repülõn - magasságváltozásnál, fájdalmas nyomásként érzékeljük, s többszöri nyeléssel segíthetünk rajta - ezért osztogatnak cukorkát, vagy csokit). A hallócsontocskák lényegében egy továbbítószerkezetet alkotnak a dobhártya és az ovális ablak között. A szerkezet olyan mechanikai átalakítást végez, amely a kilengéseket és sebességeket az ovális ablak felé csökkenti, az erõket pedig növeli. (Az ovális ablak sokkal kisebb a dobhártyánál.) A belsõ fül A mechanikai átalakítás azért fontos, mert az ovális ablak mögött található belsõ fül folyadékkal van töltve. Ez a folyadék összetételében a tengervízhez hasonló, s tulajdonképpen fejlõdéstörténeti (evolúciós) örökség; abból az idõbõl, amikor az emlõsök õsei vízi életmódot folytattak. Mivel a folyadék ellenállása sokkal nagyobb a levegõénél, az átalakításra szükség van ahhoz, hogy a rezgések visszaverõdésmentesen jussanak el a belsõ fülbe. (Az ovális ablak által továbbított nyomásamplitúdók kb. 1:15 arányban nagyobbak azoknál, amelyek a külsõ hallójárat közvetítésével a dobhártyát megrezegtetik.) A belsõ fül - orvosi nevén: labirintus több részbõl álló üreg a koponyacsontban. Legfontosabb része a csiga: két és félszeresen megcsavart csõ, amelyet csaknem egész hosszában két részre oszt az ún. alaphártya. Az alaphártya a Corti-féle szerv hordozója. Ez a szoros értelemben vett hallószerv. A belsõ fülben helyezkednek még el az egyensúly-érzékelés szervét jelentõ ívjáratok (szám szerint: három) is.

   





  



  


A Corti-féle szerv tulajdonképpen a hallóideg (nervus VIII.) végzõdése. Lényegében igen sok - több, mint 200000 - apró hajszálsejtecskébõl áll, amelyek az alaphártyán helyezkednek el. Ezek a parányi szálak a csigát kitöltõ folyadékban lebegnek: szabad végük lazán érintkezik az alaphártya fölött lebegõ tektoriális hártyával. Itt váltja ki az ingerületet a - most már mechanikai - rezgés, s innen tovább már elektrokémiai úton halad tovább az agyba.

KÖZBEVETÕLEG: EGY KIS HANGTAN (AKUSZTIKA) A bevezetõ részben már utaltunk arra, hogy a hang jelenségének megragadása már régi idõkre nyúlik vissza. Ha már itt tartunk, nem lenne méltányos kihagynunk Arisztotelészt (megint a görögök, mindig a görögök...), akinek filozófiájában szerepelt az a - téves - kijelentés, hogy a magas hangok gyorsabban terjednek, mint a mélyek. Ez a megállapítása kísérlettel könnyen megdönthetõ lett volna, de erre nem került sor. (Hja, nagy szellem: nagy tévedés...) A hangok rengeteg érdekes jelenség hordozóiként, felkeltették a tudósok figyelmét is, de pl. Jules Verne "Sándor Mátyás" c. könyvében mikor a fõhõs a börtön cellájában, egy különös akusztikai effektus hatására tõle távol lévõk suttogó beszélgetésébõl ébred rá az árulásra - hasonló hangtani jelenséget ír le, mint ami az ókorban is ismert szürakuzai "Dionüzosz füle" barlangban tapasztalható.

12. ábra



A "Dionüzosz füle" barlang bejárata és vázlatos rajza

   


  



  


Állítólag a barlang neve egy szadista zsarnoktól ered, aki áldozatait kínoztatva, jajkiáltásaikat a hallólyukon hallgatva, kéjelgett. Ez a nagyméretû hanggyûjtõk egy klasszikus példája. A barlang falainak simasága és a környékbeli kõfejtõk arra vallanak, hogy mesterséges eredetû. Alaprajza s-alakban kígyózik 10 m szélességben és 67 m hosszban. Keresztmetszete széles szájával lefelé fordított tölcsér metszetéhez hasonló, magassága 22 m. A felsõ nyílás s-alakú hasadéka 20-30 m széles. A hangerõsségnövekedés a felsõ nyílásban legalább 30-40 dB. A barlangban magában kb. 0,6 s-os visszhang hallható. Ezt az energia-koncentrációt a barlang kis elnyelésén kívül a csekény idõkülönbséggel érkezõ hangimpulzusoknak lehet tulajdonítani. A hangok - igen nagy térszögbõl - a felsõ nyíláshoz érkeznek. A kis felületen összekoncentrálódott hangenergia olyan nagy, hogy a papírszakítást vízesés harsogásának lehet hallani. (A hangerõsödés egyszerû számítással nem igazolható; valószínûleg az s-alakú alaprajznak is szerepe lehet benne.) A Verne által leírt effektus az akusztikában jól ismert: "suttogó galériák"-nak nevezik az olyan zárt tereket - vagy térrészeket -, amelyek lehetõvé teszik, hogy kis intenzitású hangok nagy távolságban is jól észlelhetõek legyenek. Az igazi tudományos kutatás Galileivel kezdõdik; 1638-ban megjelent "Discorsi" c. munkájában tette az alábbi meghatározást: "A hangmagasság a dobhártyát érõ levegõlökések idõegységre esõ száma." Ez a meghatározás - némi módosítással - ma is megállja a helyét. Mintegy két évszázadon keresztül az akusztika fõ problémája a terjedési sebesség meghatározása volt. (Az elsõ méréseket Mersenne 1636-ban, Gassendi 1650-ben végezte el.) A párizsi Akadémia 1738-ban mérette meg a hangsebességet: két, egymástól 29 km-re elhelyezett ágyú felváltva tüzelt és mindkét állomáson másodperc-ingával mérték a felvillanás és a hang megérkezése között eltelt idõt. Ekkor 6 C°-on 337,18 m/sec sebességet kaptak. Az akusztika-történet egyik legjelentõsebb kutatója Chladni (képünkön), kísérleti fizikus, aki a technikai akusztikában is tevékeny, sõt aktív zenész volt. Mûveit Lipcsében 1802-ben és 1817-ben jelentette meg, s azokban összefoglalta az akkori akusztikai ismereteket és saját kutatásait is. Legnagyobb feltûnést lemez- és membránvizsgálatai hoztak: a rezgõ lemezeken - finom porral - láthatóvá tett rezgések nagyon érdekelték kora közvéleményét. Két mûvében 440 "hangábrát" közöl. Ezek közül néhányat bemutatunk.

   




  

13. ábra



  


Chladni-féle ábrák

Chladni elõtt is születtek jelentõs eredmények az akusztikában, de õt tekintjük a tudomány megalapozójának, hiszen az utána következõ Rayleigh és Helmholtz már a mai értelemben vett akusztikát jelentik. A hangtér Itt a hangteret nem olyan térrészként értelmezzük, ahol hanghullámok vannak; inkább egyfajta akusztikai állapot jellemzésére használatos. A hangteret leíró állapotjellemzõk (téradatok) szabják meg a hang "viselkedését". Elsõdlegesen: a frekvencia és az energiatartalom. A rezgés frekvenciája és terjedési sebessége határozza meg a hang hullámhosszát. A frekvencia a térnek átadott hangrezgésekben általában állandó marad. A hangforrás rezgési energiáját átadja a hangtérnek, úgy, hogy a hangtér egy elemi térfogatában az energia a frekvencia ütemében változik a helyzeti és mozgási energiaformák között. A tér egy pontjában tapasztalható energiaváltakozás a térben tovaterjed, ám a tér egy bizonyos ellenállást fejt ki az energiaátadással szemben.



   


  



  


Az energia és a teljesítmény mérésére és leírására az akusztikában több fogalmat használnak: ilyenek a mozgási és a nyomási energia, a hangenergiasûrûség, hangintenzitás és a hangteljesítmény. Ezekkel itt részletesen nem foglalkozunk; akit a téma mélyebben érdekel, használja - a mi ismertetésünk alapját is képezõ - Dr. Tarnóczy Tamásnak az "Akusztika / fizikai akusztika" c. könyvét. A decibel, mint viszonyszám Intenzitások összehasonlítására - éppúgy, mint a frekvenciáknál logaritmikus mértéket szokás használni, amelynek egyik oka az, hogy maga a hallható tartományba esõ intenzitás-skála igen nagy: 12-13 nagyságrend. A frekvencia kettes alapú logaritmikus mértékével szemben itt az erõsség "szintezése" tízes alapú logaritmussal történik. A két - teljesítmény-jellegû, vagy azzal arányos - mennyiség hányadosának tízes alapú logaritmusát bel-nek nevezzük (jele: B). Ennek tizedrésze a decibel (jele: dB). Képletben:

n = 10 lg

P1 P2

dB .

Fontos megjegyeznünk, hogy két, akármilyen mértékegységû szám hányadosának 10 alapú logaritmusa nem nevezhetõ belnek, vagy decibelnek. A szintekben való számolás más tudományokban is jelen van, ahol nagy nagyságrendek átfogására van szükség (ilyen pl. a csillagászat, vagy a közgazdaságtan). A nem teljesítmény-jellegû mennyiségek képlet szerinti szintezésére használt viszonyszámot decilognak szokás hívni. Teljesítmény-jellegû az akusztikában a hangintenzitás (I) és a hangteljesítmény (P); négyzetgyökével arányos a hangnyomás (p). Ilyen esetben - a gyök miatt - a képlet az alábbiak szerint módosul:

n = 20 lg

p1 p2

dB .

A szintkülönbség mérésére a dB mellett a néper (Np) is használatos. Elektromos áramerõsség, feszültség vagy más hasonló jellegû mennyiség számszerû értékének összehasonlítására szolgál, csak itt a természetes (e-alapú) logaritmus-értékkel dolgozunk:

n = ln

µ1 µ2

Np .

A két "mértékegység" A. G. Bell-rõl (a telefon feltalálójáról), ill. Napier angol matematikusról kapta a nevét. Egymásba való átváltásuk - természetesen - lehetséges, hiszen: 1 Np = 8,686 dB; illetõleg 1 dB = 0,115 Np.

   




  



  


A szintezés vonatkozhat tetszõleges viszonyítási alapra is, ám szokás a nemzetközileg is elfogadott abszolút alapszint-értékeket venni. A hangintenzitás abszolút alapszintje: I 0 = 10 −12

W/m 2 .

A hangnyomás alapszintje - normál állapotú levegõre - 0 % páratartalmat és 0,03 mol% CO2 -tartalmat feltételezve:

p0 = 2, 04 ⋅10 −5 N/m 2 = 2, 04 ⋅ 10 −4 µbar . Az utózengési idõ és a hangelnyelés Szabad térben álló hangforrásból a hangenergia minden irányban c sebességgel terjed és bizonyos T távolságba t=B/c idõ múlva jut el. Más lesz a helyzet, ha a térben akár csak egy visszaverõ sík felület (fal) is van. A falról visszaverõdõ visszhang megfelelõ késéssel szintén hozzájárul a teljes energiasûrûséghez, amely így több lépcsõben alakul ki. Sok visszaverõ felület esetén a végleges energiasûrûség kialakulása mind késõbb és mind több lépcsõben következik be, hasonlóképpen kikapcsolás után az energia nullára csökkenése is. Az ilyen zárt térben a hangok vizsgálata sokkal bonyolultabb. Ha pl. egy ideális akusztikájú teremben 0,2 sec-ig szól egy hang, akkor megállapíthatjuk, hogy a hangenergia ez alatt az idõ alatt az állandósult állapot energiájának csak kb. 98 %-áig jut el. Utána már csak csökkenés következik. Mivel azonban a fül a hangintenzitást logaritmikusan érzékeli (Weber-Fechner törvény!), a felnövekedés igen gyorsan érzékelhetõ; gyakorlatilag már 0,1 sec alatt a teljes szint jelentkezik. Ezzel szemben az elhalás viszonylag hosszú ideig tart. Az ún. utózengés tehát az állandósult állapottal egyenrangú fontosságú része a jelenségcsoportnak. Idõtartamára nézve pedig az ún. Norris-Eyring képlettel (1930) határozható meg: T = 0,16 V /(-S ln(1-α)), ahol T az utózengési idõ, V a helyiség köbtartalma, S az összes felület. A 0,16 együttható reciprok-sebesség jellegû mennyiség, ui. a képlet levezetésekor keressük azt az idõt, amely alatt a hangintenzitás az egymilliomod részére csökken. Az α egy dimenziómentes szám, az ún. "elnyelési tényezõ"; értéke 0 és 1 között lehet.



   


  



  


Ha a hangelnyelést tekintjük, akkor - elsõként - az ún. felületi elnyelést vesszük, amelynek egysége a "nyitott ablak"; szemléletesen utalva arra, hogy egy nyitott ablak minden hangot elnyel. Egy terem összes hangelnyelését jól jellemezhetjük egy olyan felülettel, amelynek α=1 az elnyelési tényezõje. Ezek szerint tehát a terem összes hangelnyelését megadni nem más, mint "nyitott ablak" egységekben kifejezni az összes elnyelõ felületet. Az angolszász mértékrendszerben számoló országokban 1 négyzetláb a nyitott ablak egysége (amit Sabine-nak is neveznek). Az átszámítás: 1 Sabine = 0,09 metrikus nyitott ablak 1 metrikus nyitott ablak = 10,8 Sabine. Az utózengési idõt angolszász egységekben (V = köbláb, α = Sabine) számolva, az arányossági tényezõ 0,16 helyett 0,049 lesz. Az akusztikai elemi ismeretek lezárásaként a 14. ábrán feltüntetjük azt a frekvencia-intenzitás diagramot, amely a levegõ rezgéseit: a hangokat általában jellemzi.

14. ábra

   

A hangok




  



  


A frekvencia szerinti felosztás esetén a hallhatósági tartományon kívülesõ hangok az infrahangok (alsó frekvenciák), illetve az ultra- és hiperhangok (felsõ frekvenciák). Az intenzitás szerint pedig beszélünk küszöbalatti hangokról ("alul"), hallható hangokról ("középütt"), illetve szuperhangokról ("fent"). A fül mûködési elemzése: a hallási folyamat A hanginger, mint a levegõben terjedõ hullám jut el a dobhártyához, onnan - mint szilárd testek mechanikai rezgése - a hallócsontocskákon keresztül az ovális ablakig, itt pedig folyadékhullámmá alakul át a belsõ fület megtöltõ - tengervízhez hasonló - folyadékban. Azt, hogy az alaphártya, ill. a Corti-féle szerv mechanikai ingerlése csak a labirintus folyadékjának közvetítésével jöhet létre, a magyar Békési kísérletei bizonyították be. (Nobel-díjat is kapott...) A mai felfogás szerint a csigát kitöltõ folyadékban és az alaphártyán haladó különbözõ sebességû mechanikai hullámok között adott helyeken interferencia-jelenségek lépnek fel. Ezek a helyek jelentik a Corti-féle szerv legerõsebb ingerlési pontjait. Az elektromos jellé való alakulás vázlatosan: Kimutatható a belsõ fül mikrofonhoz hasonló szerepe, ugyanis a csiga belsejében és azon kívül elhelyezett elektródák között hang hatására elektromos potenciálkülönbség mérhetõ. Ez a feszültség a csigapotenciál, amelynek nagyságrendje tizedvoltnyi. Alakja - némi torzítással - megfelel a hangrezgés idõbeli lefolyásának. Az idegrostok azonban nem ezt a jelet továbbítják az agynak, hanem - mint a látásnál már vettük - impulzussorozatot. Az impulzusok szaporasága bizonyos mértékig kötött: egyetlen idegrostban minden egyes impulzus után el kell, hogy teljen bizonyos idõnek (néhány millisecundumnak), hogy a membránja két oldalán újra kialakulhasson a szükséges potenciálkülönbség. A hallási idegfolyamattal kapcsolatosan még nagyon sok minden nem igazán tisztázott. Az ingerület a hallóideg idegrostjain (20-30 m/sec sebességgel) halad az agyba; ám egy-egy rost teljes hosszúsága nem elégséges a teljes



   


  



  


távolság áthidalására. Az ingerület ezért pályáján többször is új idegsejtbe lép át, amíg az agyi hallásközpontot eléri. Emiatt van a - viszonylag lassú - ingerületvezetés. Az ember által érzékelhetõ - hallható - hangok (zárt) tartományát frekvencia-intenzitás diagramon az alábbi ábra szemlélteti:

14. ábra

Az ember által hallható hangok

A hallásterület - természetesen - egyénenként változó; az ábra az egészséges felnõtt emberek átlagos hallásterületét ábrázolja. A két küszöbérték az ún. hallásküszöb, illetve fájdalomküszöb. Az elsõ - audiométerrel - mindenkinél különösebb nehézség nélkül kimérhetõ; a fájdalomküszöb meghatározása azonban jóval nehezebb, és nem csak azért, mert esetleg az érintett egészségét veszélyezteti. Nem egységes a felfogás abban, hogy mit is kell tekintenünk fájdalomküszöbnek: az elsõ fájdalomérzetet, vagy pedig hosszabb hatásra, vagy adott frekvenciára adott válaszként értelmezzük. Egy biztos: a sugárhajtómû - közelrõl hallva - ezen a küszöbön túl van. A fül képes arra, hogy bonyolultabb (szuperponálódott) rezgéseket az összetett hangokat - bizonyos mértékig részeire bontsa. (Ennek jó példája az, hogy - némi gyakorlattal, ill. odafigyeléssel - a szimfonikus nagyzenekarból képesek vagyunk "kihallani" egyes hangszereket vagy -csoportokat.) Most pedig a hangok érzékelése kapcsán keletkezett érzeteket fogjuk sorravenni. A hangmagasság Ez az érzet a hang frekvenciájától függ leginkább, de befolyásolhatja a hang intenzitása is (egy mély hangot, ha - azonos frekvencia mel-

   




  



  


lett - növeljük az intenzitását, mélyebbnek hallunk; egy igen magas hangot pedig magasabbnak). A legtöbb ember képtelen arra, hogy egy hallott hang valódi magasságát felbecsülje (ez az ún. abszolút zenei hallás), viszont általában nem okoz gondot annak megállapítása, hogy két hang közül mennyivel magasabb az egyik a másiknál. Megjegyezzük, hogy a Weber-Fechner törvény az akusztikában a hangmagasság kapcsán "érhetõ tetten" a legjobban. Évezredekkel azelõtt, hogy a hangokat kutatták (ill. ezek a tudományok kialakultak volna), az emberiség minden népe ismerte a hangmagasság fogalmát, sõt a hangokat - ennek alapján - rendszerbe is foglalta. Ezeket a hangrendszereket megvizsgálva, megállapítható, hogy két-két hang között akkor egyforma nagy a magasságkülönbség, ha közöttük ugyanakkora a rezgésszámok viszonya. A hangmagasság-különbség mérésére elõször a zenetudomány tett lépéseket, a hangköz egységének bevezetésével. A legegyszerûbb hangköz az oktáv, amely a két hang között 1:2 frekvenciaaránynak felel meg. Két oktávnyi hangköz a 2-nek a második, n oktáv pedig 2nek az n-edik hatványával arányos a frekvenciákat tekintve. Ha tehát két hang frekvenciáját (rezgésszámát) ismerjük, oktávban is megadhatjuk a közöttük levõ magasságkülönbség értékét:

n = 2 log

f1 . f2

A tört oktávértékekre a zenetudomány nem ezt a képletet általánosította, hanem elõször durvább, majd finomabb módon osztotta föl az oktávot különbözõ nagyságú hangközökre. A zene elõször a kellemesen összecsengõ (konszonáns) hangközöket használta fel. A konszonancia a zenei hangok felharmonikusaival van összefüggésben: minél egyszerûbb a két frekvencia aránya, annál több - közös frekvenciájú felharmonikusuk van, s egyszerre szólva annál kellemesebben hatnak. [A felharmonikusok dolgára egy példa valószínûleg hasznos lesz. A zenei hangok sohasem egyszerû - szinuszos - rezgések: pl. a 300 Hz-es hang felharmonikusai (600, 900, 1200) részben közösek a 200 Hz-es hang felhangjaival. Eszerint a 3/2 frekvenciaarány - a kvint - kellemes együtthangzást biztosít.] A hangok - hangmagasság szerinti - rendszere alkotja a zenei skálát. Ez, attól függõen, hogy az alaphangot valamelyik meghatározott frekvenciához kötjük-e, lehet abszolút, vagy relatív. Az abszolút skála alaphangja - nemzetközi megállapodás szerint - a 440 Hz-es ún. kamarahang (a 261,6 Hz-nél induló dúr skála hatodik hangja, az úgynevezett "normál A"-hang).



   


  



  


A relatív - más, mai néven: szolmizációs - skála alaphangja, a do, önkényesen választható, és ehhez képest értelmezzük a hangköz-értékeket. A történetiség figyelembevételével egyre több és több hangközt használt a zene. A legõsibb népek zenéje egy oktávon belül csak három hangközt használt (a felsõ sorban a frekvenciaarányok, alattuk a relatív érték):

1, do,

4/3, fa

3/2, szo

2 do.

A zenei fejlõdéssel a skála is fejlõdött és bõvült:

1, do

9/8, re

5/4, mi

3/2, szo

5/3, la

2 do.

Ez az ún. pentaton (ötfokú, öthangú) skála, amely a régi magyar népzenének - és általában a primitív népek zenéjének - megszokott skálája. Az Európában meghonosodott 8 fokú skálája még késõbbi: 1, do

9/8, re

5/4, mi

4/3, fa

3/2, szo

5/3, la

15/8, 2 ti do.

Az abszolút frekvenciaértékeket (Hz-ben) is hozzárendelve: 120,

135,

150,

160,

180, 200,

225, 240.

Ezek a hangközök bizony nem egyformák. Bizonyos mértékig csökkentheti a különbséget 5 további hang beiktatása a nagyobb hangközök közé, s így kapjuk a 12 fokú, úgynevezett kromatikus skálát. Itt két szomszédos hang között megközelítõleg egyforma a hangköz. Ezekbõl alakíthatóak ki a mai mûzene különféle 7 fokú - dúr, moll, stb. - skálái. A kromatikus skála "megközelítõen egyforma" hangközei - az ún. félhangok - nagy nehézséget jelentenek egyik hangnembõl a másikba való áttérésnél (az ún. transzponálásnál). Ezen segített az ún. temperált hangrendszer. Ennek lényege az, hogy az oktáv 12 teljesen egyenlõ részre van osztva, és minden hang frekvenciája az elõzõnek 12 2 = 1, 06 -szorosa. Ez egy kicsit eltér a természetes hangsorból képzett hangközök arányaitól, de nem olyan mértékben, hogy ez észrevehetõ lenne.

   





  



  


A temperált skálát J. S. Bach korára dolgozták ki, s a temperált félhang már mértékegységnek is megfelel, hiszen bármilyen f frekvenciájú hang magassága kifejezhetõ az f0 frekvenciájú alaphanghoz képest - félhangokban:

n
= 12 ⋅2 log

f . f0

Az akusztikában azonban a cent egységet használják. A cent olyan, két hang közötti távolság, melyek frekvenciaaránya 1200 2 . Így egészhang távolságnak 200 cent, félhang távolságnak 100 cent felel meg. Hogy végre egy igazi érzet-egységet említsünk: ez a melódikus hangmagasság mértékegysége, a mel. Ez nem logaritmikus jellegû, mint az oktáv, hanem a szubjektív érzékeléssel függ össze. 1 kHz alatt a "mel"-ben kifejezett érték nem esik nagyon messze a rezgésszámtól, de ez a skála a magasabb frekvenciájú hangok tartományában összeszûkül: a 16 kHz-es frekvenciának megfelel 2400 mel; s a legmagasabb hallható hang kb. 3500 mel-nek felel meg. A hangmagasságnak ilyen érzékelését a tömeges kísérletek egyértelmûen igazolták, mégis fennáll a tény, hogy az emberiség összes népeinek és minden korának zenéje nem erre a rendszerre, hanem a harmonikus hangmagasságra, a hangközök logaritmikus rendszerére épült föl. Mivel azonban a zenében felhasznált hangok alapfrekvenciája általában 1000 Hz alatt szokott lenni, a kétféle érzékelés közötti eltérés nem hat zavaróan. A "mel" skála menetének természetes magyarázata van, ugyanis jó közelítéssel megfelel a különféle frekvenciákra érzékeny helyek eloszlásának a Corti-féle szervben. Feltehetõ tehát, hogy azonos melódikus hangmagasság-emelkedésre a fülben azonos számú idegvégzõdés jut. Zörej és zaj Ha a természet hangjait tekintjük, akkor rá kell jönnünk, hogy azok még megközelítõleg sem tiszta hangok - azaz: nem tekinthetõk harmonikus rezgéseknek. Ez az oka annak, hogy azonos magasságú és erõsségû hangok nem "egyformák". A különbséget a hang színezetében érzékeljük; ennek alapján tudjuk megkülönböztetni egymástól a különbözõ hangszerek hangját. Ha a rezgés nem szigorúan periodikus, az összetevõk frekvenciája már nem egésszámú többszöröse az alaphangnak. Ebben az esetben a szó szoros értelmében vett hangmagasságról nem is beszélhetünk.



   


  



  


Megkülönböztetésül a zenei hangoktól, ezeket a hangjelenségeket zörejeknek nevezzük. (Igaz, ez esetben is kialakulhat valamiféle hangmagasság-benyomás: amennyiben az összetevõk frekvenciasávja elég keskeny...) A köznapi beszédben gyakran használjuk a "zörej" szinonímájaként a zaj kifejezést. Az akusztikában - s majd késõbb, kiterjesztve, az információelméletben - azonban más a jelentéstartalma: egyfajta állandósult zavarként fogjuk értelmezni. A fehér zaj olyan összetett rezgést jelent, amelynek összetevõi hosszabb idõn keresztül átlagolva minden frekvencián azonos intenzitásúak. A hangosság A hangintenzitás megállapítása egészséges hallású emberek számára nem okoz különösebb nehézséget két hang hallatán. Kísérletek bizonyítják, hogy kis intenzitás mellett a fül a magasabb hangokra érzékeny fokozottabban: a természeti környezet csillapítása olyan, hogy nagyobb távolságon a magasabb hangokat jobban gyengíti, mint a mélyeket. Szintén kísérletileg, fölvehetõk az egyenlõ hangossági görbék is, és az így nyert frekvencia-hangintenzitás diagramban egy görbesereg volt meghatározható. Logikus volt, hogy ezen görbék közül egyik, valamilyen kiválasztott frekvencián, feleljen meg vagy a hangintenzitásnak, vagy pedig annak logaritmusának. Barkhausen javaslatára 1000 Hz vonatkoztatási frekvenciában és logaritmikus skálában állapodtak meg. Ilymódon az 1 kHz-es hang erõsségének meghatározásánál a hallásküszöb értékét veszik rögzített szintnek. A decibel-képlet segítségével ebben a formában megadott értéket már nem decibelnek, hanem phon-nak nevezik. Tetszés szerinti frekvencián az a hangintenzitás felel meg n phon hangerõnek, amely az 1000 Hz-es n phon hangerejû hanggal azonos hangerõgörbén fekszik. (Az 1000 Hz-es hang, az ún. "1 kilohertzes bemérõjel" adás elõtt szinte minden rádió- és tévéállomás mûszaki vizsgálatánál elengedhetetlen, s van olyan eset is, hogy ezt mi is hallhatjuk.)

   




  



  


A phonskála kidolgozása után szükségesnek bizonyult, hogy a hang intenzitásának érzetét is megpróbálják definiálni. A félreértések elkerülése érdekében a szubjektív érzetet hangosságnak nevezték el; a hangerõ kifejezést pedig a phon-ban megadott értékek számára tartjuk fenn. A hangosság egysége a son, az 1000 Hz-es, 40 phon hangerõsségû hang hangossága. A hangosság fogalma összetett hangokra, zajokra, hangkeverékekre is értelmezhetõ, de a korrekt kísérleti meghatározás nagyon körülményes. Végezetül táblázatban foglaljuk össze a jellegzetes hangerõszinteket: phon 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

hallásküszöb igen csendes kert levelek sustorgása enyhe szellõnél igen csendes utca zaja csendes beszélgetés lakószobában átlagos hangszórózene lakószobában erõsebb hangszórózene forgalmas útvonal zaja földalatti zaja autótülök 2 méterrõl kazánszegecselõ mûhely légkalapács 2 méterrõl repülõgép motorja 4 méterrõl fájdalomküszöb

Az (elektro)akusztika egyéb elemi ismereteit késõbb - a hangrögzítés tárgyalásánál - még említeni fogjuk.



   


  



  


A SZAGLÁS SZERVE, AZ ORR Milyen szép is lenne, hogyha a szagok és érzékelésük dolgában is hasonló rendszerességgel és precizitással járhatnánk el, mint a két, ez elõtt tárgyalt érzékszerv és érzeteik tekintetében! Sajnos ez azonban jámbor óhajtás marad csak, hiszen - akármilyen õsi eredetû szervünkrõl is van szó - sem a szaglás, sem pedig a szagok rendszerezése tekintetében nincs megfelelõ támpontunk. Habár szaglóképességünk nagyon differenciált, messze lemaradunk egy ilyen versenyben pl. a kutyák mögött. Talán jobb is lett volna fejezetkezdõ képként egy kutyát választani, mégis Leonardo egy - csúf öregasszonyt ábrázoló rajzára esett a választásom; elsõsorban horgas, és - fejezetünk szempontjából - sokatmondó orra miatt. A szaginger a levegõ közvetítésével légzéskor az orron át (vagy étkezéskor ellenkezõ irányból a rágó-, ill. nyelõmozgással) kerül a szaglózónába, amely kb 10 négyzetcentiméteres területû, szaglósejtekkel borított ún. szaglóhám. És, körülbelül, ennyi az, amit errõl a kérdésrõl biztosan tudni lehet. A többi csak feltételezés, kísérletekkel alátámasztott (vagy éppen alá nem támasztott) modell, elméleti konstrukció. Arra pl., hogy mi okozza a különféle szagtípusokat, több, mint két tucat "szagelméletet" fejlesztettek ki. Ezek azonban messze állnak attól, hogy a szaglást általában képesek legyenek jellemezni; csak néhány részlet-jelenség magyarázatára vállalkoznak. Egyesek szerint a szagmolekula felépítése és alakja szabná meg a szagészlelést, mégpedig olymódon, hogy a molekula "beleilleszkedik" a megfelelõ receptorba (éppúgy, ahogy a kulcs a zárba). Amoore és munkatársai szerint a golyó alakú molekulák kámforos, a tárcsa alakúak mósusz, a sárkány alakúak pedig virágillat érzetet okoznak. Henning rendszere 6 alapGyümölcsös Gyantás szagot definiál, és egy "szagprizmán" van elrendezve. Talán még ez felel meg leginkább a sokféle szagjellemzõRothadt nek. Virágos Égett [Bár én a "savanyú"-t is Fûszeres betettem volna...] 15. ábra Henning-féle prizma

   




  



  


A szaglás folyamatával kapcsolatosan úgy gondolják, hogy az ingerület adszorpciós folyamat eredményeképpen keletkezik. Ahhoz, hogy bármilyen anyagot egyáltalán szagolni lehessen, az szükséges, hogy valamilyen "szaghordozó" kémiai atomcsoportot tartalmazzon és molekulatömege kisebb legyen 300-nál. Ezen felül befolyásolja még az adott anyag gõznyomása, továbbá vízben és zsírban való oldhatósága. Az idegi folyamatokat pedig sûrû homály fedi... Tekintettel arra, hogy a szagérzékelés életünk nagyon fontos meghatározó része - fõleg érzelmi/hangulati hatása miatt - nem lesz haszontalan néhány szemelvény ideiktatása. A testszag

"A szagok közül leggyakrabban a testszaggal találkozunk. Fõ megjelenési formái a hónaljszag, a lábszag, a szájszag és a nemi szervek környékének illata. Ezek közül a hónalj képes a legintenzívebb termelésre, mivel itt találhatók viszonylag legnagyobb számban azok az anyagcsre-baktériumok, akik mindenért felelõsek. Le kell szögezni: minden ember más szagú, azonban ebben is léteznek tendenciák. A férfiak büdösebbek a nõknél, a kaukázusiak szagosabbak az ázsiaiaknál, a feketék illatosabbak a kaukázusiaknál. Így történhet meg az, hogy egy dezodor egészen más aromát produkál Ice-T vagy Axl Rose hónaljában.



   


  



  


Az egyik leghírhedtebb vietnami felderítõtiszt az álcázott amerikai állásokat a szaguk alapján derítette föl, a második világháború német és angol katonái pedig egymástól függetlenül is azt állítják, hogy pusztán a kipárolgásai nyomán kiszúrták az ellenséget. [...] Az emberiség csupán két sarkalatos ponton vall azonos nézeteket; eszerint a jázminillat egyértelmûen kellemes [szerzõ pl. ki nem állhatja], míg a hidrogén-szulfid rettenetes. Ezen túlmenõen minden szag szubjektív megítélés alá esik, személy- és tájegységfüggõ. Tapasztalataim alapján bátran állíthatom, hogy az ember szaga nagy mértékben függ táplálkozásától, lelki és fizikai állapotától és még sok egyéb tényezõtõl. A következõkben azt az esetet tárgyalom, amikor a delikvens rendszeres tisztálkodással tiszteleg teste elõtt. A táplálkozási szokások képesek csökkenteni, ill. megszüntetni a kellemetlen kipárolgásokat. A vegetariánus étkezés nagy mértékben semlegesíti a lábizzadás következményeit, gondolom, azért, mert a szervezetnek kevesebb mérget kell eltávolítani ilyetén módon. Ugyanez vonatkozik az alkoholfogyasztásra, bár az alkohol illata nem kellemetlen, részben ugyancsak a bõrön keresztül távozik. A szorongás szintén jellegzetes szaggal jár, de más idegállapotok is felismerhetõk pusztán a szag alapján. Külön tanulmányt érdemelne a szerelemszag, ami a legvonzóbb illatok egyike, amennyiben partnerünkön érezzük és nem a villamoson. [...] A megerõltetõ fizikai munka, vagy az ezt követõ fáradtság is messzirõl szaglik a fokozott verejtékezés következtében. A fentiek kombinációja is érdekes lehet, például egy fáradt és szorongó szerelmes a fokhagymás vacsora után. Az emberiséggel egyidõs talán az a vágy, hogy a fent leírt szagokat különféle kencékkel, egyebekkel álcázza. Lehet, hogy inkább meg kéne tanulnunk szeretni a magunk és felebarátaink szagát." [Magyar Narancs, 1993. július 22.]

Erre jól rímel az AKG "Kommunikáció" tankönyvébõl vett idézet: "Az emberi szaglásról Külföldön utazgató amerikaiakra különös hatással vannak a mediterrán országokban használatos erõs illatszerek. Az amerikaiak, akik Észak-Európából kapták kulturális örökségüket, ilyen ügyekben nemigen tudják megõrizni tárgyilagosságukat. Ha beülnek egy taxiba, szinte fojtogatja õket a gépkocsivezetõ óhatatlan jelenléte, akinek illatfelhõje betölti az egész fülkét. Az arabok világosan érzékelik az emberek szándéka és szaga közötti összefüggést. Az arab házasságközvetítõ igen körültekintõen igyekszik biztosítani a házasságok sikerét. Alkalmanként még arra is kér engedélyt, hogy megszagolhassa a házasulandó leányt, és ha véleménye szerint "nem szaglik jól", inkább eláll a közvetítéstõl; nem is annyira esztétikai okokból, mint inkább az ingerültség, elégedetlenség figyelmeztetõ illata miatt. Az arab országokban általános szokás, hogy a beszélgetõk rálehelnek egymásra. Az amerikait viszont arra tanították, hogy ne leheljen másokra. Kényelmetlenül érzi magát, ha a másik ember kigõzölgési tartományába kerül, hacsak nincs nagyon közvetlen kapcsolat közöttük. Nyilvános helyen különösen kényelmetlen érzést okoz az ilyen közelség. Az intenzív szenzuális [=érzékelési] élmény szinte lehengerel bennünket; nem tudunk figyelni a hozzánk intézett szavakra, mert érzelmeinkkel kell birkóznunk. Röviden: két malom között õrlõdünk, kétfelé indulnánk egyszerre.

   




  



  


Mi, amerikaiak, egy-két illat kivételével valamennyi szagot tabuvá nyilvánítottuk. Tudjuk-e vajon, mit okoztunk ezzel magunknak, hogyan módosult ennek hatására városi életünk? A legtöbb amerikai ily módon mindenesetre megfosztja magát egy rendkívül hatásos kommunikációs csatornától: a szaglástól. Városaink nélkülözik a szaglási és vizuális ingerek változatosságát. Ha valaki egy európai falu vagy város utcáin sétál, orra tájékoztatja, mi történik a közelben. A második világháború idején Franciaországban megfigyeltem, hogy hajnali négy órakor, a pékség kemencéjébõl kivett, frissen sült francia kenyér illata fékcsikorgató megállásra késztette egy száguldó dzsip vezetõjét. Egy jellegzetes francia kisvárosban a járókelõ érzi a kávé, a fûszerek, zöldségek, a frissen tisztított baromfi, a mosott fehérnemû tiszta illatát, és mindent betölt az utcai kávéházak jellegzetes aromája. Az efféle szaglási ingerek életkedvünket fokozzák; az illatok váltakozása, keveredése, nemcsak térbeli tájékozódásunkat segíti, de mindennapi életünk savát-borsát is megadja."

Nem tudom; bizonyára így lehet. Az USA-beli légkondícionált, steril levegõ a munkahelyeken valószínûleg ingerszegény - szagilag. Ez a jelenlegi magyar valóságot azonban nem zavarja: "ingerszegénységet" egyetlen, tömegeket befogadó zárt hely sem mondhat magáénak (példaként hozván fel egy tömött buszjáratot, kánikulában)... Irodalmi szemelvények lehetõségeinek se szeri, se száma. Viszont tudomásom szerint - csak egy regény szól fejezetünk témájáról: Patrick Süskind "A parfüm" címû (rendkívül nyomasztó) regénye. A történet a tizennyolcadik századbeli Franciaországban játszódik. Fõhõse Jean-Baptiste Grenouille, a zseniális szörnyeteg, akinek oly tökéletes a szaglása, hogy szinte "az orrával gondolkodik". Képes minden illatot, szagot, bûzt emlékezetében örökre megõrizni, sõt, miután egy illatszerésznél kitanulta a szakma rejtelmeit, a szagokat reprodukálni is. E páratlan képesség birtokában a világ legtökéletesebb parfümjét akarja elõállítani emberi illatanyagokból, hogy e szer hatása révén befolyásolni tudja az emberek gondolkodását, érzéseit. "Életmûvét" kegyetlen gyilkosságok sorozatán át meg is valósítja. Amikor elfogják és halálra ítélik, önmagán demonstrálja a parfüm tökéletességét. Szerintem Süskind korfestése - különösen fejezetünk fényében - tökéletes. Így jellemzi a XVIII. századi francia viszonyokat: "Akkoriban, mikor történetünk játszódik, a városokban számunkra a mai emberek számára szinte elképzelhetetlen bûz uralkodott. Trágya bûzlött az utcákon, vizelet a hátsó udvarokon; korhadó fa és patkánypiszok a lépcsõházakban; rohadt káposzta és ürüzsír a konyhákban; áporodott por bûzlött a szellõzetlen szobákban, a hálószobákban pedig a zsíros lepedõk, nyirkos matracok és édeskés-szúrós szagú éjjeliedények szaga terjengett. A kémények kénköves bûzt okádtak, a cserzõmûhelyek maró lúgok szagát, a mészárszékek az alvadó vérét. Az embereknek mosatlanruha-szaguk volt.



   


  



  


Szájukból szuvas fog, gyomrukból hagymalé bûzölgött, és testük, mihelyst kicsit megöregedtek, romlott sajt, savanyú tej és daganatos betegségek szagát árasztotta. Bûzlöttek a folyók, bûzlöttek a terek, bûzlöttek a templomok, bûzlött a hidak alja, és bûzlöttek a paloták. A paraszt ugyanúgy bûzlött, mint a pap, a kézmûveslegény éppúgy, mint a mesterné asszony, bûzlött az egész nemesség, beleértve a királyt is - ennek ragadozóállat-szaga volt -, a királyné pedig úgy bûzlött, mint egy öreg kecske, télen-nyáron egyaránt. Mindennek oka pedig az volt, hogy a XVIII. században a baktériumok még korlátlanul tenyészhettek, így aztán minden emberi tevékenységet, építõt vagy rombolót, a csírázó vagy pusztuló élet minden megnyilvánulását szagok kísérték. És a bûz természetesen Párizsban volt a legnagyobb, mivel Párizs volt Franciaország legnagyobb városa. Párizsnak pedig volt egy olyan pontja, ahol a bûz egyenesen pokoli volt, a Cimetiere des Innocents, az Aprószentek Temetõje, a Rue aux Fers és a Rue de la Ferronnerie között. Nyolcszáz éven át hordták ide az Hôtel-Dieu kórház és a környezõ egyházközségek halottait, nyolcszáz éven át tucatjával érkeztek a holttestek a kocsikon, hogy aztán hosszú tömegsírokba temettessenek, nyolcszáz éven át halmozódott csontocska csontocskára a kriptákban és a csontkamrákban. Csak jóval késõbb, a nagy forradalom elõestéjén zárták be és számolták fel a temetõt, miután számos tömegsír veszélyesen beomlott, és a bûz miatt a környék lakói már nemcsak tiltakoztak, hanem félõ volt, hogy fel is lázadnak. Ekkor aztán a milliónyi csontot és koponyát átlapátolták a Montmartre katakombáiba, a temetõ helyén pedig élelmiszerpiacot nyitottak."

...És ez csak a könyv elsõ és második oldala...

Hogy a szemelvénygyûjteményben végre a kutya is teret kaphasson, ideiktatok egy idevágó passzust Whitley Strieber "Vérfarkasok" címû thrillerébõl. (Cselekmény-kivonattal nem rablom az Olvasó idejét, ez a könyv afféle "szellemi skorbut"; az emberfia néhanapján ilyenre fanyalodik.) "- Rengeteg ember megpróbált már rájönni, hogyan lehet lerázni egy nyomkövetõ kutyát. Nem sok ellenszere van, kivéve az esõt és az erõs szelet. - És mi van a hóval? Odakint éppen havazik.

   




  



  


- Egyszer Svájcban egy véreb olyan nyomon haladt végig, amelyet negyvenhat napon át hó borított. Vastag hó egy erõs hóvihar nyomán. Tehát a hó nem tud feltartóztatni egy vérebet. - Doktor - nézett rá Becky -, talán más nézõpontból kellene megközelítenünk a dolgot. Miért nem téríthetõ el semmivel egy nyomkövetõ kutya? - Kivéve az esõt és a szelet? Hát azért, mert annyira érzékenyek a szagokra, és mert az illatok olyan tartósak. - Mennyire érzékenyek? - Megpróbálom számszerûen megfogalmazni. Egy véreb orra talán százmilliószor is érzékenyebb, mint egy emberé. - Ez nekem semmit sem mond - dörmögte Wilson. - Nem lep meg, Wilson hadnagy. Nagyon nehéz ezt a számot felfogni. Talán próbáljuk meg másképp! Kisietett, majd hamarosan visszatért egy csipetnyi olajos kinézetû porral. - Ez itt körülbelül egy milligramm barna festék. Most képzeljenek el százmillió köbcentiméter levegõt, körülbelül annyit, mint amennyi beborítja egész Manhattant! Egy gyakorlott véreb ebben a mennyiségû levegõben is ki tud nyomozni ennyi festéket. Becky úgy érezte magát, mint akit fejbe vágtak. Hát ennyire érzékenyek! Mindeddig soha nem tudatosodott benne, mit is jelent az állatok szaglóérzéke. Igyekezett megõrizni nyugalmát. - És mi van akkor, ha semlegesítjük a szagot? Ha elnyomjuk, mondjuk, ammóniával? - Teljesen hiábavaló igyekezet. A kutya nem fog örülni neki, de azért megkülönbözteti a keresett szagot. Az emberek szinte mindent kipróbáltak már a szagnyomok eltüntetésére, de a módszerek közül alig néhány használható. Az egyik: úszás lefelé egy folyóban, teljesen a víz alá merülve, olyan szélben, amely a vízfolyás irányában fúj. Ha ezt valaki meg tudja tenni egy kilométer hosszan anélkül, hogy kidugná a fejét a vízbõl, akkor esetleg képes megszakítani a nyomot. Azt mondtam, esetleg, mert ha csak egyetlen lélegzetnyi levegõ is a vízfelszínre tör, ennyi már elég egy kutyának, ha nem túl erõs a szél. - A lélegzet is árulkodik? - Nem ismerjük pontosan a kutyák szaglószervének mechanizmusát, de általánosan elfogadott nézet, hogy a testnedvek illatát és a kilélegzett levegõt érzékeli. Ugyanígy persze egy ruha szagát is követni tudja egy szimatkutya. - Az ember semmit sem tehet, hogy semlegesítse a saját illatát? - Dehogynem! Vegyen fürdõt! Egy ideig biztonságban lesz, legalábbis addig, míg föl nem veszi a ruháit. Wilson felhúzta a szemöldökét. - Mennyi ideig? - Jó három-négy percig, amíg a bõr zsírmirigyei nem kezdik meg újból a termelést. [...] - Kíváncsi lennék, milyen érzés lehet egy ilyen orral szaladgálni szólalt meg Wilson. A kutató arca felragyogott. - Ez engem is rettenetesen érdekel. Azt hiszem, tudok önnek errõl némi fogalmat adni, hadnagy. A kutyafajok szellemi képességei erõsen foglalkoztatnak. Itt, a múzeumban is tanulmányoztuk a kutyákat. Megpróbáltunk olyan fajtákat kitenyészteni, amelyek az átlagnál sokkal érzékenyebbek bizonyos szagokra. Kábítószerekre, fegyverek szagára. Öröklött tulajdonságként, nem betanítással. - És sikerült?



   


  



  


A férfi elmosolyodott. - Az titok. Szigorúan bizalmas információ. Panaszokkal Uncle Samhez lehet fordulni. Elég baj, mert még egy tudományos dolgozatot sem tehettem közzé róla. - A kutyák értelmi képességeirõl akart nekünk beszélni. - Igaz. Szóval, azt hiszem, a kutyák sokkal többet tudnak az ember világáról, mint mi az övékrõl. Ennek legfõképpen az az oka, hogy érzékelésük teljesen eltér a miénktõl. Illatok, hangok -- elsõsorban ezekre támaszkodnak. A látás messze lemaradva, csak a harmadik helyen. Ha pl. felveszed a barátod ruháját, a kutyád nem ismer fel, amíg meg nem szólalsz. Utána pedig teljesen megzavarodik. Ugyanez történik, ha megfürdesz és kisétálsz meztelenül. Ha nem szólsz egy szót sem, a kutyád nem fogja tudni, hogy kivel vagy esetleg mivel került szembe. Csak egy alakot lát mozogni, amelyiknek vízillata van. Meg is támadhat. Amikor aztán meghallja a hangodat, rendkívül megkönnyebbül. A kutyák nem kedvelik az ismeretlent, a szokatlant. Elképesztõ mennyiségû információ zúdul agyukba az orrukon és a fülükön keresztül. Bizonyos körülmények között jóval több, mint amennyivel meg tudnak birkózni. Például egy véreb sokkal hamarabb kimerül egy nyom követésekor, mintha szabadon szaladgálna. Ez szellemi kimerültség. Általában minél értelmesebb egy kutya, annál több adathoz tud hozzájutni az orra révén. Nem is beszélve a farkasokról: lényegesen értelmesebbek és érzékenyebbek a kutyáknál. Egy gyakorlott vérebnek az emberénél akár százmilliószor is érzékenyebb lehet az orra. Egy farkasé viszont kétszázmilliószor! Ennek megfelelõen a farkasok sokkal értelmesebbek is, mert több adatot dolgoznak fel. De még így is olyan gazdagságban zúdulnak rájuk az ingerek, hogy az agyuk nem tudja mindet feldolgozni."

Megegyezhetünk abban, hogy - habár szaglásunk tekintetében jóval lemaradunk a kutyaféléktõl - az említett párszáz (párezer) szagbenyomás, amit érzékelni tudunk, ránk is hat. Nem csoda, hogy javítani szeretnénk illatunkon: ennek köszönhetõ a dezodorok, különféle kölnik és parfümök óriási piaca. A »kölnivíz« egyébként gyûjtõfogalom. Ha az illatanyag-tartalom kölnirõl; 3-5 %: parfümözött kölnirõl; 5-8 %: 9-10 % (és efölött) parfümrõl szoktunk beszélni. Természetesen, a parfümöket jobbára a hölgyek használják. Talán emiatt kérdezett meg a KISKEGYED magazin 3 férfi "szagértõt" - karikaturistákat - arról, hogy milyen legyen a nõ illata, ill., hogy meg lehet-e különböztetni õket az illat alapján. A válaszok: "Ha mosdatlan, feltétlenül megkülönböztethetõ. Én a tisztaság illatát szeretem. A harsányak irritálnak, akár a dohányfüst. Az igazán kellemes nõi illat csukott szemmel is vonzó." (Békési József Sándor)

   





  



  


"Nem ismerem az illatszereket, nem vagyok igazi »szagértõ«. Csak az a fontos, jó érzés-e a nõ mellett állni. Kellemes az édeskés illat, de ne húzza maga után felhõként métereken keresztül. A pacsuliszagról az orosz nõk jutnak eszembe. A nõt, akit szeretek, és mindig ugyanazt a parfümöt használja, akkor is megismerem, ha a hátam mögé áll. Ettõl jó érzés, hogy ott van." (Lehoczky Károly) "Egy kellemes nõi illat mély benyomást tesz rám. Lehet dohány, édeskés vagy egzotikus. De az igazi mégis a természetes haj- és bõrillat. A mesterséges illatok nyilván jellemzik a nõt, és hatást gyakorolnak a férfiemberre, de nem keltik föl a kíváncsiságomat. A saját illatok kezdenek megmozgatni." (Szabó László Róbert)

Fejezetzárásul - a nürnbergi állatkert tapírjain kívül - ide kívánkozik még két idézet a Magyar Narancs 1993. 06. 24-i Lángh Júliaírásából: "Szeress szagolni. Tanulj Prousttól és Warholtól. Amikor a múltból már semmi sem maradt, megsemmisülnek tárgyak, lények és emlékek, akkor a leganyagtalanabb, legillanóbb valami, a szag, hirtelen mégis visszarepít az elmúlt idõ nyomába, oly megfoghatóan, hogy beleborzongsz. Mindenkinek megvan a saját teába mártott mandulás süteménye. Andy Warhol ezt tudatosan megszervezte magának. Háromhavonta cserélte parfümjeit, és sosem használta kétszer ugyanazt. »Így, valahányszor újra szagolom, visszaidézi emlékezetembe azt a három hónapot (...) A szagokat üvegcsébe zárva, ellenõrzésem alatt maradnak a dolgok, azt és akkor szagolom, amikor akarom, hogy fölidézzem a hangulatomnak megfelelõ emléket. Éppen csak egy pillanatra.« (A. Warhol: Filozófiám A-tól B-ig) [...] 1991 elejétõl kezdve a párizsi Városháza ötszintes földalatti parkolójában hol fenyõ, hol gyöngyvirág, hol a délfrancia hegyek száraz nyári bozótosának szaga terjengett, követve az évszakok ritmusát. A clochard-ok, akik közismerten utálják a természetet, el is menekültek a helyszínrõl. A szagosító akció havonta 3200 frankba került, igazán nem nagy összeg, '92 õszén mégis leállították, pénzhiány miatt. Laboratóriumaikban biotechnológusok és pszichológusok fabrikálnak, kereskedelmi megrendelésre, a közönség behálózására alkalmas illatokat. E szakemberek állítják, hogy a szaglás 5 %-ban fiziológia, 95 %-ban pszichológia. Õk 100 %-ban üzletet csinálnak belõle. Vigyázat."



   


  


 !

Közbevetett megjegyzés: A szinesztézia Elnézést az Olvasótól, hogy újra megszakítom a folyamatosságot, de - a következõkbõl ki fog derülni - nem véletlenül teszem. A.R. Lurija szovjet pszichológus 1972-ben publikálta a "Kis könyv a nagy emlékezetrõl" címû munkáját [magyarul megjelent: Válogatott tanulmányaiban, Gondolat, Bp. 1975.], ebben ejt szót egy emberrõl S.-nek nevezi -, aki egészen különlegesen fejlett memóriával rendelkezett. Nyilván, ha egy pszichológus ilyen esettel találkozik, felébred benne a szakmai kíváncsiság, és elkezd kísérletezni. A kísérletek megdöbbentõ eredményt hoztak: kiderült, hogy S. emlékezetének terjedelmében nincsenek világos határok; sõt, emlékezete nemcsak terjedelmét, de a nyomok rögzítésének tartósságát tekintve is határtalannak tûnt. A kezdeti néhány találkozás a pszichológussal rendszeres vizsgálatokká "fajult", s Lurija ezután nem az emlékezet mérésével, hanem annak minõségével és pszichológiai szerkezetének leírásával foglalkozott. Itt találkozunk a szinesztézia fogalmával. Szinesztéziának nevezik az olyan érzékleteket,amelyekben a különbözõ modalitások [ = módozatok, körülmények] minõségei összeolvadnak, pl. színes hallás, stb. Legjellegzetesebb - irodalmi - példaként Arthur Rimbaud versét, A magánhangzók szonettjét említhetem (Tóth Árpád fordításában): Szurok Á! hó É! rõt I! zöld Ü! kék O! -- csak egyszer lehessek titkotok mind elbeszélni bátor! Á!: - bolyhos öv, mely a setét legyek faráról csillog, ha szörnyû bûzt belepnek lomha testtel! Á! árnyak öble! É! hûs párák, tiszta sátor, halk hóvirág, királyi hermelin, jégtûs gleccser! I! bíborok, kihányt vér, kacagógörcs a keccsel vonagló nõi ajkon, ha düh rándítja s mámor! Ü!: - az isteni tenger nyugodt, gyürûzõ tánca, nyájjal hintett fenyér csöndje, tudósok ránca a békés homlokon, mit alkimia tép föl. Ó!: - szörnyü harsonák, mik ítéletre zengnek, és Csönd, melyben világok és angyalok kerengnek. Oméga! - viola sugár az Õ szemébõl!

   




  


 !

Az alábbi részlet pedig Lurija tanulmányából való: »Az egész egy apró és látszólag jelentéktelen megfigyeléssel kezdõdött. S. nemegyszer beszélt arról, hogy ha kimondok valamilyen szót, például azt, hogy "igen", vagy "nem", jóváhagyva vagy helytelenítve ezzel a reprodukált anyagot, a táblázaton folt jelenik meg, szétfolyik a számokon vagy takarja azokat, õ pedig kénytelen "belül" megváltoztatni a táblázatot. Ugyanez történik akkor is, ha a hallgatóság zajongani kezd. Ez a zaj azonnal "ködgomollyá" vagy "permetté" változik, és a táblázat "leolvasása" már nehezebb. Ezek az adatok arra a gondolatra indítanak, hogy az anyag emlékezetben tartásának folyamata nem merül ki a közvetlen vizuális nyomok megõrzésében, és hogy ahhoz olyan kiegészítõ elemek társulnak, melyek S.-nél a szinesztézia magas fejlettségi fokát mutatják. Ha elfogadjuk S. visszaemlékezéseit kora gyermekkorára - és erre még késõbb külön visszatérünk -, úgy ezek a szinesztéziák igen kis gyermekkorától nyomon követhetõk. Két vagy három éves lehettem - mesélte S. -, amikor kezdtek tanítani a Miatyánk óhéber nyelvû szövegére; a szavakat nem értettem, úgy maradtak meg bennem, mint ködgomoly és permet... Még most is látom, ahogy mondják a hangokat... Szinesztézia lépett fel S.-nél minden alkalommal, ha valamilyen hangot szólaltattak meg. Ilyen (szinesztéziás), de még bonyolultabb jelenségek mutatkoztak, ha emberi hangot, majd a beszéd hangzóit kellett percipiálnia [=felfognia].

Idézzük az Orvostudományi Akadémia Neurológiai Intézetének Hallásélettani Laboratóriumában végzett kísérletek jegyzõkönyvét: 30 Hz magasságú, 100 dB erõsségû hangot exponálunk. S. kijelenti, hogy elõször 12-14 cm széles óezüst színû csíkot látott; a csík egyre keskenyebb lesz, és mintha eltávolodna tõle, aztán pedig valamilyen fémesen csillogó tárggyá válik. A hang fokozatosan esti fény jelleget ölt, továbbra is ezüstösen csillog. 50 Hz magasságú és 100 dB erõsségû hangot exponálunk. S. barna csíkot lát sötét háttérben, piros nyelvekkel; ez a hang savanykás-édes borscs ízére emlékezteti, az ízt egész nyelvén érzi. 500 Hz-es és 100 dB-es hangot exponálunk. S. villámot lát, mely kettéhasítja az eget. Amikor a hangerõ 74 dB-re csökken, erõs narancsszínt lát, mintha tût szúrnának a hátába, a tû fokozatosan kisebbedik. 2000 Hz-es és 113 dB-es hangot exponálunk. S. ezt mondja: 'Valami tûzijátékszerû, rózsaszín-piros színben... érdes keskeny sáv, kellemetlen..., kellemetlen íz, mint a borsos sós vízé... Megsértheti a kezem.'"

S. tehát valóban az embereknek ahhoz a különös csoportjához tartozott, ahová többek között a zeneszerzõ Szkrjabin is; ám nála különösen világos formában maradt meg a komplex "szinesztéziás" érzékenység: benne minden hang közvetlen fény- és színélményt keltett, és amint késõbb látni fogjuk, ízés tapintásélményt is. Szinesztéziás élmények jelentkeztek S.-nél akkor is, ha valakinek a hangjára figyelt.



   


  


 !

"Milyen sárga és puha hangja van önnek" - mondta egyszer L.Sz. Vigotszkijnak. "Vannak emberek, akik sokhangúak, mint egy zenemû, mint egy csokor... - mondta késõbb -, ilyen hangja volt a megboldogult Eizensteinnek, mint valami láng, borított el... A hang kezdett érdekelni, - és már nem tudtam felfogni, mit mond..." "Aztán vannak változó hangok, a telefonban gyakran nem ismerem fel õket, és ez nemcsak azért van, mert rosszul hallani, hanem azért, mert az illetõnek napjában hússzor, harmincszor változik a hangja... Mások ezt észre sem veszik, én meghallom." "A színes hallástól nem szabadulhatok ma sem... Elõször a hang színe merül fel, aztán az hirtelen távolodik, hiszen zavar... Valaki mondott egy szót, én látom, ha pedig idegen hang szól, foltok jelennek meg, szótagok csúsznak be, és már nem tudok eligazodni..."

"Vonalak", "foltok" és "permetek" nemcsak hang, zaj és emberi hang hallatán jelentek meg. Minden beszédhang azonnal élénk vizuális képet keltett S.-ben, minden hangzónak megvolt a maga vizuális alakja, színe, ízjellegzetessége. A magánhangzók S. számára egyszerû alakzatok voltak, a mássalhangzók permetek, kemény, szemcsés és formájukat mindig megtartó dolgok. "Az a -- fehér, hosszú - mondta S. -, az i
 -- elõremegy, nem lehet lerajzolni, a j ( -- hegyesebb. A ju ( -- hegyesebb, mint az e, a ja
 pedig -- nagy, gurulni lehet rajta... Az o a mellkasból jön, széles, maga a hang pedig lefelé megy... a je -- félrevonul, és én minden hangra ízt érzek. És ha vonalakat látok, akkor azok szintén hangzanak, például ∠ -valami az e, az ü és a j között; -- ez magánhangzó... és hasonlít az r-hez, de nem tiszta r..., de hiszen nem lehet tudni, hogy lentrõl kezdõdik-e vagy fentrõl, ha fentrõl, akkor hang, ha lentrõl, akkor már fakampó egy vízhordó rúdjához; -- ez valami sötét, ha lassabban írják, más. Ha így írnák -- e lenne..."

Hasonló élményeket keltenek S.-ben a számok. Nála tehát hiányzik az a világos határ, mely mindnyájunkban elválasztja a látást a hallástól, a tapintástól vagy az ízérzékeléstõl. A közönséges embereknél csak csökevényes formában megmaradó szinesztéziák (ki ne tudná, hogy a magas és mély hangoknak más a színük, hogy vannak "meleg" és vannak "hideg" hangok). S. lelki életének fõ ismérveiként maradtak meg. Igen korán jelentkeztek, és a legutolsó idõkig megmaradtak: amint késõbb látni fogjuk, rányomták bélyegüket percepciójára, felfogóképességére, gondolkodására és emlékezetének lényeges komponensei közé tartoztak. Ha S.-nek egyes hangokat, értelmetlen szótagokat és ismeretlen szavakat exponáltunk, akkor ezek vizuális benyomásokat keltettek S.-ben, -- "ködgomolyt", "permetet", "folyamatos vagy tört vonalakat", néha ízérzékletet, néha valami puha vagy szúrós, sima vagy érdes tapintást.

   




  


 !

Ezek a szinesztéziás komponensek S. fejlõdésének korai szakaszában igen lényeges vonásai voltak a bevésésnek minden vizuális és különösen akusztikus ingerlés esetén, és csak késõbb - a szemantikus és képi emlékezés fejlõdésével - kerültek második helyre, jóllehet továbbra is jelen voltak minden bevésésnél. E szinesztéziák jelentõsége a bevésési folyamat szempontjából objektíve abban állt, hogy a szinesztéziás komponensek mintegy hátteret képeztek minden bevéséshez, kiegészítõ, redundáns információt hoztak, és biztosították a bevésés pontosságát: ha valamilyen okból S. a szót nem pontosan reprodukálta, a kiegészítõ, és az eredeti szónak meg nem felelõ szinesztéziás érzékletek éreztették meg vele, hogy "valami nem jó", és ezek késztették a pontatlanság kijavítására. "... A felismerés nálam nemcsak a képek alapján történik, hanem mindig a kép keltette érzelmek egész komplexuma alapján. Ezeket az érzékleteket nehéz kifejezni, ez nem látás, nem hallás. Valamilyen általános érzékletekrõl van szó... Általában érzem a szó ízét is, súlyát is, és már semmit nem kell tennem, a szó magától felidézõdik... de leírni nehéz. A kezemben érzem, hogy csúszik valami olajosféle a felvillanó, de igen könnyû pontok tömegébõl, könnyû csiklandozás, a bal kezemen - és többre már nincs szükségem..."«

A szinesztézia ebben a formájában különleges jelenség. Bemutatására elsõsorban azért volt szükség, mert kiváló példát szolgáltat arra az esetre, amikor az érzékelés határai "elmosódnak"; egy - adott - inger egyszerre több érzékszervhez "tartozó" érzetet kelt. (Érdemes itt utalni a 4. oldalon hivatkozott Ráth-Végh mûrészletre is, hiszen az ott leírt »emlékezõmûvész« is szinesztéziás megoldásmódokkal élt a történelmi dátumok kapcsán...)

S ami miatt itt, és nem máshol említettük: azért történt, mert közismert dolog, hogy szaglásunk - több szinten is - ízlelésünk segítségére van. Ki ne emlékezne olyan esetekre, amikor pl. egy málnaízû savanyúcukorka szopogatásánál nemcsak a nyelvünkkel, hanem mintegy a szaglásunkkal is érzékeljük a cukor aromáját.

Az érzékszervek együttmûködésére ez fiziológiailag alappélda, ha nem is olyan érdekes, mint S.-nek az elõbbiekben részletezett szinesztéziás érzékelése. Ennyit mindenképpen érdemes volt elõrebocsátani a "közös" érzékelésrõl, mielõtt az ízlelést részletesebben tárgyalni kezdenénk...



   


  


"    


AZ ÍZLELÉS SZERVE, A NYELV

1. A marhafartõt a rostokkal párhuzamosan füstöltszalonna-cikkekkel megtûzdelem, sóval, borssal bedörzsölöm, majd serpenyõben kevés forró zsírban mindkét oldalát szép pirosra sütöm, s ezt lábasba teszem. 2. A maradék zsírjában kissé barnára pirítom a cukrot, hozzáadom a karikákra vágott hagyma háromnegyed részét, az összezúzott fokhagymát, a szalonnabõrkét, a babérlevelet, a paradicsompürét, és addig pirítom, amíg rozsdabarna nem lesz. Ezután felöntöm a borral és egy kevés vízzel, felforralom, és a húsra öntöm.

Hozzávalók: 80 dkg marhafartõ, 8 dkg füstölt szalonna, só, 1 késhegynyi õrölt bors, 10 dkg zsír, 1 evõkanál cukor, 25 dkg vöröshagyma, 2 gerezd fokhagyma, 1 babérlevél, 2 evõkanál paradicsompüré, 2 dl fehérbor, 2,5 evõkanál liszt, 2 dl olaj.

3. A húst a hagymás lében 2-2,5 óra alatt puhára párolom. Amikor megpuhult, kiveszem, a hagymás mártást zsírjára pirítom, kevés liszttel megszórom, vízzel felengedem és felforralom. A maradék hagymakarikákat liszttel meghintem, és bõ, forró olajban megsütöm. 4. A húst felszeletelem. A kitálalt hússzeleteket leöntöm a mártással. A tetejére sült hagymát szórok. Köretnek fõtt burgonyát, burgonyaropogóst ajánlok.

Mint már írtuk, az ízlelõ- és szaglófunkció a gerincesekben összefügg egymással, víziállatok esetén sokszor szét nem választhatóan fonódik egybe. A kétféle mûködés megkülönböztetése csupán a receptorok elhelyezkedése és beidegzése nyomán - a szaglási receptorok sokkal alacsonyabb ingerküszöbe alapján - lehetséges. A szárazföldi élõlényeknél - így az embernél is - az ízlelõfunkció az oldott anyagok detektálását [itt: = felfogását, érzékelését], a szaglófunkció pedig az illó, gáznemû anyagok iránti felvevõkészséget jelenti. Az embernél az ízlelõreceptorok a szájüreg (a nyelv, a szájpadlás és a garat) nyálkahártyájában, ún. ízlelõbimbókban helyezkednek el (ld. az ábrát). A 60-80 µm hosszú érzõsejtek a hámfelszínre merõlegesen sorakoznak. 40-50 ilyen sejt alkot egy ízlelõbimbót; a receptorsejtek kb. 8 napig élnek, állandóan pusztulnak és regenerálódnak, a bimbó közben épen marad. [Nagyon szép példa ez a rendszerre, amelynek elemei változhatnak, ám maga a rendszer állandó marad...]

   




  


"    


A kemoreceptorok négyfajta, ún. "alapízt": édest, savanyút, keserût és sósat képesek érzékelni. Az ízérzetek kémiája még távolról sincs felderítve, ám különbözõ vizsgálatokkal némi segítséget kaphatunk a mennyiségi viszonylatokról. (Pl. marhanyelv ízelõbimbójából kutatók elkülönítettek olyan mukoproteideket, amelyek vagy édes - cukor, szacharin -, vagy keserû koffein, kinin, brucin - anyagokkal alkotnak vegyületeket, ún. kemokomplexeket. A komplexképzõdés erõssége arányosnak látszik az emberi ízérzet erõsségével.)

1.) Az édes íz érzékelését általában szerves anyagok okozzák, ezek közül legjellemzõbbek a cukrok és származékaik (alkoholok, ketonok, észterek, szacharin, stb.). Megállapították, hogy valamely anyag édes ízének feltétele egyetlen kovalens kötéssel egybekapcsolt elektronegatív atom (A) és hidrogénatom (H), majd a tõlük 30 nm távolságban levõ másik elektronegatív atom (B). Ez az A-H-B alapszerkezet teszi lehetõvé az ízlelõbimbó sejtjeihez való kötõdést. Mindezeken felül a nagymolekulájú fehérjékrõl is édes ízû választ mutattak ki a kutatók.

2.) A savanyú íz felfogása nagyrészt a savak hidrogénion-koncentrációjának függvénye. A savanyú íz függ egyrészt az oldat ionerejétõl (pH-jától), másrészt a receptormembrán pozitív töltésétõl: a H+-ionok kötött mennyisége fokozza ezt a töltést. Azonos pH-érték mellett azonban a szerves savak (ecetsav, tejsav, stb.) savanyúbb érzést váltanak ki, mint a szervetlen savak (pl. HCl). Ugyanakkor nem minden sav vált ki savanyú érzékletet, így az aminosavak például édes ízûek.

3.) A sós íz kiváltásában fõleg - szervetlen - sók szerepelnek, legtipikusabb a NaCl által keltett sós íz. Általában a kisebb molekulatömegû kationok (Na+, K+, NH4+) sós ízûek, a nagyobb tömegûek (Ca2+, Mg2+ stb.) sói keserûek.

4.) A keserû íz érzékelését - akárcsak a sósét - a szervetlen sók váltják ki, ám míg a sós íz kis koncentráció esetén jön létre, a sókoncentráció fokozásával az oldat keserû ízûvé válik. A legjellemzõbb keserû ízû anyagok az alkaloidák (kinin, sztrichnin, brucin, nikotin stb.).



   


  


"    


Az ízérzeteket azonban - bizonyos ízerõsítõ anyagok felhasználásával - fokozhatjuk is. Ilyen jellegzetes ízerõsítõ pl. a sós ízre a nátriumglutamát; ételízesítõk, levesporok és konzervek szokásos alkotórésze. De van ilyen anyag az édes ízre is: például a maltol (ez keményítõbõl keletkezik a pirítás és/vagy sütés során). Érdekességként jegyzem meg, hogy vannak olyan anyagok is, amelyek az édes íz érzékelését tökéletesen elnyomják. Az ízesítõanyagok már nagyobb mennyiségû anyaghoz (szájvízhez, fogkrémhez, stb.) keverve kis mennyiségben is kiváltják az ízérzetet. Az ízmódosítókat elsõsorban gyógyszereknél alkalmazzák. De gondoljunk csak pl. a tonikra: a kinintartalom miatt ez majdnem ihatatlan lenne. Éppen ezért a kinin keserû ízét sok cukorral fedik el. Sós ízû gyógyszerekhez pl. tejet, citromsavat, ill. fûszereket (kaprot, köményt, szegfûszeget) adnak, vagy édesgyökér-kivonattal, kökény-sziruppal adagolják. Egész »boszorkánykonyha«!... Hogy ételeinkben a fent felsorolt négy alapíznél lényegesen többet tudunk megkülönböztetni, nyilvánvalóan a szaglás-ízlelés együttmûködésnek köszönhetõ. Az viszont korántsem biztos - azaz: a tudomány által ma még kétségbevonhatatlanul nem igazolt -, hogy a négy alapíz valóban négyféle ingert is jelent a receptorok szempontjából. Nem világos ui., hogy ezeknek az anyagoknak melyik komponense váltja ki a receptormembrán két oldala közti nyugalmi potenciál megszûnését (azaz: a receptorpotenciál keletkezését). Ha pl. a négy alapízingert egyetlen receptoron (mondjuk: "sós" receptoron) próbáljuk ki - és mikroelektród segítségével regisztráljuk a keletkezett helyi receptorpotenciált -, a NaCl-on kívül a másik három alapízt képviselõ anyagra is kapunk kisebb amplitúdójú helyi jellegû receptorpotenciált.

16. ábra

   

Ízlelõbimbó akciós potenciáljai tesztoldatokra




  


"    


A 16. ábrán rögzített jelenség magának a négy alapíznek a létezését is kérdésessé teszi; annál is inkább, mert - mint már többször is említettük - a normális emberi ízlelõfunkció mindig kombinált mûködés, amelyben az »alapízek« sohasem érzékelhetõk külön-külön, tiszta formában. Az idegi folyamat Az impulzustovábbítás - frekvenciakódban - a VII., IX. és X. agyidegek rostjain közvetítõdik a nyúltvelõi ízlelõneuronokhoz, innen tovább a talamusz "gyûjtõállomására", s a végsõ átkódoló apparátus az agykéreg vonatkozó száj-nyelv neuronjainak területe (v.ö. az 1. ábrával - a szenzoros homunkulusznál). Fejezetzárásul - egy másik ételrecept (mindkettõ a PLANÉTÁS-ból): KÁPOSZTÁS BABLEVES Hozzávalók: 20 dkg szárazbab 20 dkg savanyúkáposzta 1 fej vöröshagyma 1 csomó petrezselyemzöld 2 gerezd fokhagyma 20 dkg füstölt hús 8 dkg zsír 2 evõkanál liszt 1 mokkáskanálnyi fûszerpaprika 2 zöldpaprika 1 dl tejföl só törött bors egy marék csipetke

1. A száraz babot beáztatom. A savanyú káposztát felteszem fõni. A vöröshagymát és a petrezselyemzöldet finomra vágom, a fokhagymát megtisztítom. 2. A füstölt húst és a babot felteszem fõni, és amikor megpuhult, hozzáadom a leszûrt savanyú káposztát. Fûszeres rántást készítek: zsírban lisztet pirítok, finomra vágott vöröshagymát, petrezselyemzöldet, reszelt fokhagymát teszek bele, majd fûszerpaprikát. Ezzel a rántással sûrítem be a levest. Megsózom, megborsozom, és zöldpaprikát teszek bele. Végül tejföllel jól felforralom. 3. Csipetkét is tehetek bele.



   


  


###  


$

A ??? SZERVE, A KÜLTAKARÓ

(A függõleges tengely milliméterben fejez ki két olyan bõrpont közti távolságot, melyet a vizsgált személy még két különálló pontként érzékel.)

17. ábra

Kétpontküszöbtérkép

Gondban voltam a fejezetkezdõ képpel. De nem csak azzal: szintén gondot okozott, hogy a bõr (kültakaró) tulajdonképpen minek is az érzékszerve. Elsõ riadalmamban majdnem azt írtam a fejlécbe, hogy a tapintás szerve a bõr; s ez igaz is lenne, habár nem teljes: éppen az 1. oldalon hozott példa az egyik lehetséges cáfolat erre. Ebbõl (is) látszik, hogy a kültakaró dolga meglehetõsen bonyolult. Ha figyelembe vesszük azt, hogy - sajátmagunkat rendszernek tekintve - bõrünk, kültakarónk érintkezik a környezettel, akkor belátható ezen érzékszervünk bonyolultsága is. A környezet ugyanis az eddig tárgyalt érzékszervek által felfogható ingereken kívül még nagyon sokfajta effektussal "bombázhat" bennünket. Ide vehetjük - a már említett tapintáson (mint mechanikai ingerforráson) kívül - a hõmérséklet és a fájdalom érzékelését is. A kültakaró tehát komplex érzékszerv.

S mint ilyen, nyilvánvalóan többfajta receptort tartalmaz - logikusan legalább háromfajtát, a háromfajta inger érzékelésére. Ennél azonban lényegesen több fajta receptor van a kültakaróban. Ha csak az ember bõrreceptorait tekintjük is: ezek rendkívül változatosak, akár felépítésüket, akár feladatukat tekintjük. Elõször érdemes a mechanikai ingereket érzékelõ mechanoreceptorokról szólni.

   





  


###  


$

Mechanoreceptorok E receptorok szerkezete és funkciójuk között sokáig meglehetõsen zavaros volt az öszszefüggés. Miután azonban 1967-ben fölfedezték, hogy az emberi idegekrõl - életben - hogyan lehet jeleket elvezetni, sikerült egyre részletesebben feltárni a bõr mechanoreceptorainak szerepét.Fukciójukat tekintve 3 fõ csoportba soroljuk õket: Mozgásdetektorok (Régebben ezeket nevezték tapintási receptoroknak.) Ide tartoznak a bõr szõr- és hajtüszõit körülvevõ A-béta idegvégzõdések, továbbá az ún. Meissner-készülékek. Csak akkor kerülnek ingerületbe, amikor a (szõrös) bõrön tárgy mozog. Mozdulatlan tárgy érintése itt nem okoz izgalmat, hisz rendkívül gyors adaptációjú (gyorsan kifáradó) receptorokról van szó. Ezekkel vagyunk képesek pl. érzékelni egy szúnyog "landolását" a bõrünkön. Intenzitásdetektorok (Régebben nyomási detektoroknak hívták õket.) Ehhez a csoporthoz soroljuk a Ruffini-készülékeket például - a bõrünk középsõ részében vannak -, s jellemzõjük, hogy lassan adaptálódnak. Ingerületbe a bõr tartós benyomódása által kerülnek.



   


  


###  


$

Gyorsulási (vagy: vibrációs) detektorok A bõr legmélyebb rétegében levõ Pacini-testek tartoznak ide. Ez a receptor tipikusan vibrációs: a mechanikus inger frekvenciájának növelésével (200-300 Hz-ig) csökken az ingerküszöbe. A Pacini-testek is gyorsan adaptálódó receptorok. (A DR. ÁDÁM György és FEHÉR Ottó által szerkesztett ÉLETTAN tankönyv - mely a fiziológiai szakkérdések kapcsán irodalmamul szolgált - zárójelben jegyzi meg, hogy 1967 elõtt a Ruffini-testet meleg-receptornak, a Pacini-testet pedig nyomásreceptornak vélték.) A tapintási és nyomási receptorok szempontjából elkészítették az ember bõrfelületének ún. »kétpontküszöb« térképét, fejezetkezdõ képünket. Ebbõl megállapítható, hogy a mechanoreceptorok legsûrûbben az ajkak és a kéz bõrének területén, legritkábban a törzs felületén helyezkednek el. [Szerzõnek az a véleménye, hogy ez a bizonyos térkép sajnálatosan - nélkülözi a genitáliák, a nemiszervek környékének adatait, s nem mutatja a - mindenki által tapasztalati úton ellenõrizhetõ fontos szerepet, amelyet a mechanikai ingerek a szexualitásban jelentenek...] Az elõbbi három receptortípuson kívül a bõrben csupasz idegvégzõdések is találhatók - nagy számban ugyan, de egyenlõtlen eloszlásban. Ezeknek a receptoroknak egy része finom mechanikai ingerre, másik részük a hõ- és fájdalomérzés felfogására szolgál. Ezek tulajdonképpen az axonok [=idegsejtek fonál alakú ingertovábbító nyúlványai] végzõdései. Fájdalomreceptorok A bõr fájdalomreceptorai kétfélék: mindkettõ csupasz idegvégzõdés, és a bõrt károsító ingerek iránt érzékeny; függetlenül attól, hogy az ingert mechanikai, kémiai, elektromos, vagy hõhatás okozta. Speciális A-delta axonvégzõdések a "gyors" (szúró) fájdalmat, míg a speciális C-rostok a "lassú" (égetõ) fájdalomérzetet közvetítik. Ezek a receptorok túlnyomórészben mechanikai és/vagy hõingerek iránt is érzékenyek - de ez nem homályosíthatja el azt, hogy feladatuk legelsõbben is a fájdalomérzet közvetítése. A fájdalom ugyanis semmilyen mással össze nem téveszthetõ érzet. Ezt a specifikus jelleget alátámasztják azok a kísérletek, melyeknél az említett receptorokat kapszaicinnal (az erõspaprika csípõsségét okozó anyaggal) elroncsolják. Újszülött állatoknál ez a "kapszaicinkezelés" a fájdalomreceptorok pusztulását eredményezi.

   




  


###  


$

A hõmérsékleti receptorok Ezek típusa megegyezik az elõzõ pontban említettekével. Az emberi bõrben az A-delta típus a hideginger érzékelõje, a C-típus pedig a melegre érzékeny. A hõreceptorok nem az ingerlõ tárgy hõmérsékletére, hanem az õket körülvevõ szövetek hõfokváltozására érzékenyek. A hidegreceptorok ingerküszöbe 0,004 C°/sec hõmérsékletcsökkenés; a melegreceptoroké pedig 0,001 C°/sec hõemelkedés. A hõmérsékletváltozásnak minimum 2-3 másodpercig kell tartania. Az idegi folyamat A mechanoreceptoroknál a - már ismert - receptorpotenciálból alakul ki a mechanikai inger hatására a tovahaladó csúcspotenciál-sorozat. A fájdalomérzõ rostok receptorpotenciál-mechanikzmusai kevéssé ismertek; feltételezik, hogy kémiai mediátorok [= közvetítõk] is szerepet játszanak. E mediátorok kötõdnek a receptor membránjának molekuláira, s így teszik lehetõvé a helyi receptorpotenciál létrejöttét. A hidegreceptorok ingerületvezetési sebessége 14 m/sec; a melegreceptorok pedig 0,5-2,5 m/sec sebességgel vezetik az ingerületet. A receptorok idegrostjai a gerincvelõ hátsó gyökerén futnak be a központi idegrendszerbe.

Fejezetünket zárja két kép: az egyiket a szerzõ Szerzõtársa küldte szerzõnek Görögországból (és Bertalanffy 1. esetére is zseniális példa) egy képeslapon; [mint látható, egy nõi keblet ábrázol a táj összképében - tessék csak figyelni a Bffy. 1-nél szereplõ formai hasonlóságra (analógiára)!]. A másikat az egyenjog és az egyensúlyteremtés szándéka miatt csatoltuk.



   


   


%&'&()&*)+ &, !&!-%!

AZ IDEGRENDSZER A jelfeldolgozás elvi alapjai Hogy a címben írott »jelfeldolgozás« mi is tulajdonképpen, egyszerû: valamilyen (pl. fizikai - nyomás, elektromos, stb.) környezeti effektust detektálunk - érzékelünk -, megjelenítünk, vagy mérünk. Ehhez természetesen megfelelõ eszközök is szükségesek (pl. mérõmûszer, vagy - esetünkben - érzékszerv). Két jellegzetes jelfeldolgozási alapeset van: az analóg és a digitális. Vegyünk egy egyszerû (??) fizikai alapdimenziót: az idõt. Mint régóta tudjuk, ennek megjelenítésére/mérésére az óra szolgál. Azt a banális ismeretet, hogy dél (vagy: éjfél) lesz nyolc perc múlva, két módon is leolvashatjuk az óránkról - nyilván órája válogatja. Analóg órán ezt láthatjuk: Digitális órán pedig ez(eke)t:





, vagy



.

Azaz: ha feltételezzük, hogy az idõ folyamatosan változik - megy elõre (ez a feltételezés ezen a szinten megfelelõ) - akkor láthatjuk a különbséget a kétfajta jelfeldolgozási mód között. Az analóg óra mutatóinak állása (szakszerûbben: a mérõmûszer állapotváltozása) folyamatosan követi az idõ (állapot)változását. De hiszen - a rendszerelméleti modulban a Bertalanffynál már leírtak alapján - tudjuk, hogy éppen ezért »analóg« [= hasonló] a mûködése: nyilván a mérendõ mennyiséghez. Az már csak egyfajta megegyezés, hogy mit jelent a kis- és nagymutató, ill. a köztük bezárt szög ezen a "körszámlapos" órán -- ezzel az erõvel hivatkozhattunk volna régebbi típusú analóg órákra, mint pl. a nap-, víz-, vagy a homokórára. A digitális óra már egy kicsit trükkösebb. Ennél a szerkezet állapotváltozásai nem folyamatosan, hanem ugrásszerûen (szakszerûen fogalmazva: diszkrét [= elkülönült tagokból álló] állapotoknak megfelelõen) követik a mérendõ mennyiség - itt: az idõ - állapotváltozásait. Az izgalmas kérdés ezek után csak az lesz, hogy tulajdonképpen milyen "távol" vannak egymástól ezek az "ugrások".

   




   


%&'&()&*)+ &, !&!-%!

Ehhez egy újabb fogalmat kell bevezetnünk, mégpedig az érzékenység fogalmát. (A méréstechnikában az érzékenységet általában adott méréshatárhoz adják meg; ha a mérendõ mennyiség a maximális határon kívül van - vagy ehhez a méréshatárhoz éppen hogy nagyon kicsi lenne -, akkor a méréshatárt változtatjuk meg alkalmas módon). Vigyázat, az érzékenység mindkét jelfeldolgozási módra vonatkozik! Ha most már az adott példát tekintjük, láthatjuk, hogy - esetünkben - perces érzékenységû órákat vettünk. Ez azt jelenti, hogy egy percnél kisebb idõtartam (idõmennyiség) az észlelhetõségi határon alul van. Az analóg óránál azért, mert nem tudjuk megbízhatóan megállapítani - az ábrán jelzett óratípusnál a percet is csak hozzávetõleg, körülbelül tudjuk leolvasni - az érzékenységnél kisebb értékeket (persze, ez gyakorlással bizonyos mértékig korrigálható). Az analóg eszközök általában valamilyen skála elõtti elmozdulással teszik lehetõvé a mért érték leolvasását. A digitális óránál pedig azért, mert az érzékenységénél kisebb értékeket ki sem jelzi. Ha már itt tartunk, jegyezzük meg, hogy a "digitális" szó magyar fordításban számjegyest jelent: az ilyen típusú jelfeldolgozó eszközök valamilyen számrendszer számjegyeivel jelenítik meg a feldolgozott jel adott értékét. S ebbõl máris kiderül, hogy - akármilyen elterjedt is - mégsem az óra a legeslegjobb példa a két módszer közti különbség tárgyalására: hiszen a digitális óra esetében a tizenkettes (huszonnégyes) és a hatvanas számrendszerek keverednek egymással - ez a régesrégi hagyományoknak megfelelõen alakult így -, ráadásul tízes számrendszerbeli ábrázolásban!! Nahisz... Célszerû olyan számrendszert választanunk, amiben megfelelõen tudunk gondolkozni. Ilyen - mint a rendszerelméleti modulban megismert számrendszerek közül a leggyakrabban használt - a tízes számrendszer. Csak futó ismétlésül: bármely - modern - számrendszer jelkészlete az alaki értékek halmaza (ezek az elemek); számuk megegyezik az alapszámmal. A tízes alaki értékek: {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}. A rendszer azonban az elemek közötti összefüggéstõl lesz rendszer. Ezek közül a legfontosabb az ún. helyiérték. Ez az alapszám és az alaki érték pozíciója között fejez ki kapcsolatot, a szám polinomiális alakján keresztül (bõvebben errõl a RENDSZERELMÉLETI ALAPOK c. modulban).



   


   


%&'&()&*)+ &, !&!-%!

Vegyünk tehát egy "tisztább" esetet: mondjuk egy univerzális elektromos jellemzõket mérõ mûszert! (Ez - megfelelõ beállítások esetén mind ellenállást, mind feszültséget, ill. áramerõsséget képes mérni elég széles tartományban.) Analóg kivitelben ezt általában lengõtekercses mûszerrel valósítják meg, ahol a fizikai mennyiség változását - azzal arányosan - szögelfordulássá alakítják át; a mutató egy körív mentén mozog (és a legritkább esetben áll meg "kerek" skálaosztáson -- az esetek legtöbbjében két osztás között lesz). A mutató helyzetét több-kevesebb sikerrel meg tudjuk határozni - becsléssel -, s mint említettük, ez a mûszert használó személy gyakorlottságától függ elsõsorban. Tételezzük föl, hogy feszültséget akarunk mérni a 0...100 mV-os méréstartományban, s érzékenységértéknek (elemi egységnek) válaszszunk 1 mV-ot. Mérésünk során a mutató a 26-os és a 27-es osztás között, kb. félúton áll meg. Megállapítjuk, hogy a mért feszültség 26,5 mV. A "megállapítás" során - matematikai nyelvezettel - »lineáris interpolációt« végeztünk el, fejben. A digitális mûszer - a mért feszültséget átalakítva - a kijelzõn közvetlenül számjegyek formájában fogja megjeleníteni. Fontos tudnunk azt, hogy az átalakítás megfelelõ elvégzése érdekében a mûszer nem mindig mûködik: "mintát vesz" a mérendõ jellemzõbõl, ezt átalakítja (ezt az átalakítást a szakirodalomban A/D konverziónak, magát az átalakítót »A/D konverter«-nek szokás hívni), majd kijelzi. Nyilván, ezalatt nem tud mérni. Ez a legfontosabb különbség a két mérés közt. Miután az elõbbi példában 1 mV-ban határoztuk meg az érzékenység elemi egységét, maradjunk ennél (s a mérendõ feszültség értéke is annyi legyen, mint ott). Most pedig gondoljuk át digitális mûszerünk mûködési elvét: már tanultuk, hogy a mérés során tulajdonképpen az ún. mérõszám meghatározása lesz a cél, vagyis azt szeretnénk tudni, hogy a mért fizikai mennyiség hányszorosa az - önkényesen - egységül választott fizikai mennyiségnek (esetünkben az 1 mV-nak). Ezt az egységet kvantumnak nevezzük. A mérési tartomány felosztható így 100, 1 mV terjedelmû szakaszra, amelyek 1-tõl 100-ig megszámozhatóak, és így a mérési eredményt azzal a (sor)számmal adhatjuk meg, amely megmutatja, hogy a mért érték hányadik 1 mV-os szakaszba esik. A mérési tartomány ilyen felosztását kvantálásnak nevezzük. Miután a mért feszültség a huszonhetedik kvantumba esik, mûszerünk ezt a számot fogja kijelezni, azaz:
 mV-ot. Látható, hogy analóg mérésnél az interpolációt elvégezzük, digitális mérésnél ez elmarad. Helyette tulajdonképpen kerekítés van.

   




   


%&'&()&*)+ &, !&!-%!

Lehet, hogy a felhozott példa nem áll közel az Olvasóhoz. Ebben az esetben tessék csak a boltokban használt "mutatós" és digitális mérleg példájára gondolni! (Ebben az esetben közvetlenül megfigyelhetõ a digitális jelfeldolgozás elõnye: alkalmas beállítással - pl. az egységár hozzárendelésével - az áru tömegmérésével egyidejûleg megjelenik a kijelzõn az érte fizetendõ összeg is.) Végére hagytam egy nagyon ismert példát: a (mondjuk: kazettás) magnó "kivezérlés"-jelzõjét. A kivezérlés a felvétel erõsségét jelenti a mágneses hordozóanyagon, tehát azt a jelszintet - decibelben -, amely az erõsítõ bemenetére kerül. Mint füllel bárki ellenõrizheti, amennyiben a felvétel meghaladja az optimális kivezérlési szintet (ez itt 0 dB), akkor a hangzás torz lesz. Igényesebb készülékekben analóg kivezérlésmérõt alkalmaznak (a lengõtekercses típusból, Deprez-mûszernek is szokták mondani), minden csatornára egyet-egyet. Félprofesszionális készülékeken a körív alakú skálán beosztás is található (-15-tõl +10 dB-ig), de általánosan csak színjelzéssel élnek: a 0 dB alatti - optimális - kivezérlés-tartományt zölddel jelzik, a torzításhoz vezetõ - túlvezérelt - intervallum jelzésére piros színt használnak. A szokásos megoldású digitális kivitelnél ez annyiban módosul, hogy - a megfelelõ színû - LED-diódasorok világítanak (szintén párosan, a két csatornára külön-külön). Vegyük észre, hogy felvételnél ritkán érdekel bennünket a pontos kivezérlés-érték (persze, ha a tartomány "alján" maradunk, a felvételünk halk lesz és zajos), inkább csak arra vigyázunk, hogy az optimális intervallumban legyünk, tehát: hogy felvételünk ne legyen torz. Ez pedig igen egyszerûen megfogalmazható a jelfeldolgozás szintjén: torz-e a felvétel, vagy sem? A digitális kijelzõ piros LED-jének felvillanása "igen"-választ ad erre a kérdésre. Minden más esetben "nem" a válasz (azzal most nem foglalkozunk, hogy zajos és halk-e). Ebbõl (bõvebben ld. a RENDSZERELMÉLETI ALAPOK-ban) már látható, hogy digitális kivezérlésjelzõ mûszerünk - ha nem is számformában, de mégis - bináris számrendszerû szabályok szerint jelzi nekünk vissza felvételünk erõsségét. Jelezhetné, persze 0-val és 1-gyel is ugyanezt, de akkor hova lenne a szép, csicsás, zenéhez igazodó villogás az elõlapon, amely - fõleg csökkentett fényû zenehallgatáskor - határozottan meghitt hangulatot áraszt?...



   


   


.

Nem véletlenül ezzel a példával fejeztem be az analóg és digitális jelfeldolgozás összehasonlítását: az idegrendszernél szükség lesz rá.

A NEURON Az idegrendszer - minõ meglepetés szintén rendszer, s mint ilyen, elemzéskor elengedhetetlen a rendszer elemeinek leírása. A neuron pedig idegrendszerünk eleme. A 18. ábrán jól megfigyelhetõ a neuron. Alakjára nem is annyira a sejttest, hanem a nyúlványok a jellemzõek. Ezek közül a "tüskés" rövidebbeket nevezik dendriteknek, a hosszabbakat, melyek a szakaszos velõshüvellyel való borításuk miatt a rajzon szafaládéra hasonlítanak, neuritnak, vagy még gyakrabban axonnak. Az axonok "vége" szétágazik, csakúgy, mint egy folyó a deltájában (végfácska). Az ábrán a felsõ, vonalkázott területek a sejthártyát mutatják, a rajta megtapadó axonvégzõdésekkel, az ún. végbunkókkal. Az alsó, "párducmintás" terület a neuron belsejét jelöli, melyben jól látható a mag és a magvacska, valamint az idegsejtek legjellemzõbb sejtalkotórésze, az ún. 18. ábra A neuron felépítése "tigroid szemcsék" - fehérjét szintetizáló sejtelemek (vagy: riboszómák) - állománya. A nyilak az ingerületterjedés (impulzus haladási) irányát jelzik. A neuron alapvetõ feladata az idegingerület vezetése a receptoroktól a központi (agyi) sejtcsoportokig. Valójában külsõ inger hatására egyedül csak a receptorokban keletkezik - csúcspotenciál-sorozat formájában - tovaterjedõ, szakaszos idegimpulzus, a neuronnak csak az a dolga, hogy ezt a »kész« jelet közvetítse, az axon vastagságával szoros összefüggésben álló vezetési sebességgel. Ehhez képest azonban minden idegsejt "újratermeli" az ingerületet az elõzõ neurontól, vagy receptorsejttõl kapott impulzus hatására.

   




   


. /01   

Ez rendkívül érdekes. A neuron mûködésének megvilágítására - hiszen ez a nem szakember számára reménytelenül bonyolult - segítségül T. Várkonyi Attila "A természet informatikája" (Graduation BT, Budapest, 1994.) c. nagyszerû könyvét használtam, amelybõl a vonatkozó részletet - kissé rövidítve - idézem is.

A NEURON MÛKÖDÉSI ELEMZÉSE A nyugalmi és az akciós potenciál »A neuron membránjában éjjel-nappal dolgozik egy pumpa, amely nátriumiont [a továbbiakban: Na+] pumpál a sejtbõl kifelé, és káliumiont szív be. Ezt olyan intenzíven teszi, hogy a sejt energiaigényének legalább 80 %-át erre fordítja. Persze, így rövid idõ alatt kicserélõdne a sejtben ez a két ion -- csakhogy, ezek közben szivárognak ki is, meg be is! Körülbelül olyan a helyzet, mintha egy tó közepén egy öreg csónakból kellene a vizet folyamatosan kimeregetni, mert az eresztékeken újra beszivárog. Ha a vízmeregetést abbahagyod, a csónak veled együtt elsüllyed. Mint ahogy a sejt is elpusztul, ha a pumpa megáll. A szivárgás itt, persze, nem az öreg fa résein keresztül, hanem az ún. Na-csatornákon át történik, de hatásában ez ugyanaz. [...] A pumpa ráadásul féloldalasan is mûködik. vagyis több Na+-t pumpál ki, mint amennyi káliumion bejön helyette. Mivel a Na+ pozitív töltésû, ebbõl a sejten belül kevesebb lesz, a sejt tehát negatív töltésû lesz a környezetéhez képest. Fizikaórán erre azt mondjátok: potenciálkülönbség. Még meg is lehet mérni az értékét: -90 mV, átlagban. Azért csak átlagban, mert mindenféle külsõ inger hatására ez hajlamos ide-oda változni. Ha a potenciál csökken - tehát a sejt kevésbé lesz negatív a környezetéhez képest -, ennek legtöbbször az az oka, hogy átmenetileg több Na+ jött be a sejtbe, mint amit szegény pumpa ki tudna küldeni -ezt nevezzük depolarizációnak. Ha a sejt nyugalomban van, akkor a potenciál csak kicsiket ingadozik, körülbelül megtartja a -90 mV értéket. Ez a nyugalmi potenciál. A drámai változás akkor következik be, amikor olyan sok Na+ szivárog vissza, hogy a depolarizáció meghalad egy kritikus értéket (küszöbértéknek nevezik). Ilyenkor egy pillantás alatt az összes nátriumcsatorna megnyílik, tódulnak be az ionok a sejtbe, és a depolarizáció ugrásszerûen megnõ, eléri a 0 mV-ot - vagyis, amikor nincs potenciálkülönbség a sejt és környezete között -, de itt nem áll meg, hanem, mint az inga, továbblendül. Ilyenkor, néhány ezredmásodpercig, a sejt pozitívabb, mint környezete, kb. 30 mV-tal. Ez akciós potenciálnak nevezzük, és fizikailag lényegében egy kisülés - vagy, az eredeti angol szakszóból lefordítva: tüzelés - történt. Most tehát a sejt tele van Na+-nal - erre az összes pumpa fokozottan kezd mûködni, a nátriumcsatornák pedig egyszerre becsukódnak. Szép lassan - kb. 80 msec alatt - a pumpák visszaállítják az eredeti -90 mV-os, nyugalmi potenciált. Egy darabig a sejt nem is hajlandó új akciós potenciálra. Ez kb. egy tizedmásodperc.



   


   


. /01   

Vedd észre, hogy az idegsejtnek tehát lényegében két állapota van: nyugalom és tüzelés. Ugyanis, ha a depolarizáció a küszöbértéket nem éri el, semmi nem történik, a pumpa vidáman dolgozik tovább. De ha csak egy icipicivel meghaladja azt, a sejt tüzel. És ilyenkor édesmindegy, mennyivel haladta meg, a tüzelés mindig, hajszálpontosan ugyanúgy zajlik le, függetlenül az õt kiváltó hatástól. Vagy van, vagy nincs. Nem ismerõs ez valahonnan? Én a kettes számrendszerre gondoltam... [...] Ráadásul a nátriumionok eloszlásának váltakozása analóg jellegû (idõben folyamatosan változó), az akciós potenciál pedig digitális (vagy van, vagy nincs) ezért az idegsejtet analóg-digitális konverzióval is meggyanúsíthatjuk. (A konverter - vagy átalakító - olyan berendezés, amely például analóg jelbõl digitálist állít elõ, vagy fordítva).

Szaltatorikus jeltovábbítás

Az idegsejt az információt továbbítani is képes. Méghozzá igen hatékonyan, ellenállás nélkül - ami azt jelenti, hogy a továbbítás során a potenciál értéke nem csökken. Csak a lassúság az, ami gondot okoz: a továbbítás sebessége néhány méter másodpercenként. Nálunk - embereknél - ez még viszonylag jó érték, a hüllõknél azonban még rosszabb a helyzet. Elõfordulhatott például, hogy a Brontosaurus csak akkor vette észre, hogy egyáltalán beleharaptak a farkába, mikor a Tyrannosaurus már félig megette... Az információtovábbítás az idegsejt-nyúlványon azon alapszik, hogy a nyúlvány - nevezzük becsületes nevén axonnak - szakaszosan "szigetelve" van. Magyarán, gyöngysorszerûen, zsírtartalmú sejtekkel be van borítva. A "zsírpacnik" közötti, rövid szigeteletlen szakaszokat befûzõdéseknek hívjuk - itt és csak itt tud az axon a környezetével Na+-t cserélni. Ezek után az akciós potenciál továbbhaladása könnyen érthetõ: ha az akciós potenciál elér egy befûzõdést, akkor ott - mint láttuk - pozitívabb a sejt, mint a környezete, és tele van Na+-nal. A következõ befûzõdésnél a sejt viszont még nyugalomban van, tehát negatív, és alig van benne Na+. A Na+ tehát megindul a következõ befûzõdés felé (a kémiaórákat csak módjával látogatók kedvéért: mert a Na+ pozitív töltésû, és a sok pozitív töltés taszítja, a negatív töltés pedig vonzza a Na+-t). Amint megy-mendegél a Na+, elõbb-utóbb a másik befûzõdésnél is eléri a potenciálváltozás a kritikus értéket, és ott egy új akciós potenciál alakul ki. Így halad az akciós potenciál ugrásszerûen befûzõdésrõl befûzõdésre. Értelemszerûen nem gyengül az ereje, hiszen minden befûzõdésnél újratermelõdik. Csakhát, mint láttuk, lassan. Ezt a folyamatot szaltatorikusnak nevezik -- a szó mindjárt érthetõbbé válik, ha a "szaltó" - ugrás - szótövet felfedezed benne.«

   





   

23))4 *56+ 47 
 
8 

Neuronok egymás közt - A SZINAPSZIS Eddig csak a neuront vizsgáltuk; az ingerülettovábbítást is csak az axonon tekintettük. Érdemes most már azt is megnézni, hogy ez az addig szaltatorikusan vezetett - ingerület hogyan terjed tovább, másik idegsejtre. Foster és Sherrington 1897-ben javasolta, hogy két neuron érintkezési helyét nevezzék szinapszisnak. Mint a neuronnál már láttuk, a legtöbb esetben az idegsejtek az axonokon keresztül kapcsolódhatnak egymáshoz. Az axonvégzõdések az ott megismertek alapján - tehát kötõdhetnek egy másik neuronsejt testéhez, dendritjéhez, vagy axonjához is (annak kezdeti szakaszán) De mi az, hogy »két neuron érintkezési helye«? Nem más, mint egy kb. 20-40 nm-es rés a két idegsejt membránja között. Ez már akkora távolság, hogy az akciós potenciál nem tudja átlépni. Fiziológiailag az ingerület-áttevõdést két alapvetõ típusként tekinthetjük: az elektromos és a kémiai típusokként. Ebbõl következik, hogy a szinapszisokat is e felosztás szerint szokás tárgyalni.

Mi az ábrán egy kémiai (mégpedig az axon végbunkóival egy másik mozgatóneuron testén kapcsolatot teremtõ) szinapszist mutatunk be, különbözõ nagyításokban. Megjegyezzük, hogy a két idegsejt membránja kb. 7 nm vastagságú összefüggõ hártya, s ezek között van a rés. A B ábrarészleten nagyítva látható az A-n kijelölt rész képe: a sejthártya részlete, a rajta tapadó axon-végbunkókkal. A C részlet pedig a B-n kijelölt rész nagyítása: itt a végbunkó ún. hólyagocskái, a szinaptikus rés és a másik neuron membránja látható.



   


   

23))4 *56+ 47 
 
8 

Mindkét sejtmembránnak a rést határoló szakasza megvastagodott, ám egybefüggõ azokkal a sejthártya-területekkel, ahol nem tapad axon-végbunkó. A D ábrarészlet pedig a végbunkó szerkezetének elektronmikroszkópos képét ábrázolja.

A szinapszis mûködési elemzése

A C ábrarészleten jól szemügyre vehetõk a végbunkóban levõ hólyagocskák; ezek egy része a rés felé nyitott. Szerepük az, hogy tárolják azokat a kémiai ingerület-átvivõ anyagokat [= neurotranszmittereket], amelyek az akciós potenciál hatására a résbe jutnak. Ahogy az akciós potenciál eljut a végbunkóig, felszabadítja a hólyagocskákból a jelhordozó vegyianyago(ka)t, amely(ek)et a leadó neuron a szinaptikus résbe bocsát ki. A szinaptikus rés másik oldalán a fogadó sejt membránreceptorai ezeket megkötik, és alakváltozást szenvednek, amelynek végül az lesz a következménye, hogy megnyílnak a nátriumcsatornák. Ez meg a már megismert - akciós potenciál újra-kialakulását fogja okozni. A receptor (transzmitter-felismerõ és -megkötõ) fehérjeszerkezet nem azonos azzal a molekula-komplexummal, amely a receptor által aktiválva az élettani válaszért - pl. ioncsatorna-nyitásért - felelõs! A leírt mûködés meglehetõsen vázlatos. Többféle szinapszis is létezik: ún. serkentõ (izgalmi), illetve gátló szinapszisok; s korántsem csak a Na+-okra, hanem pl. a Ca2+-okra, ill. a Cl--okra (azaz: csatornáikra) képesek hatni. Az ingerülettel kapcsolatban viszont meg kell állapítanunk azt, hogy a fent leírt mûködés során módosul(hat) az ingerület, azaz a csúcspotenciál-sorozat frekvenciája és amplitúdója (feszültsége). Ennek oka az, hogy a kémiai jellegû szinapszis erõsítõként mûködhet. Az egyes kvantumokban ürülõ kémiai átvivõanyag az impulzus erõsítését is biztosíthatja. Az átvivõanyagok nagyon sokfélék lehetnek: a leggyakoribb és legismertebb az acetilkolin (ACh); a dopamin (DA); az adrenalin (Adr); a noradrenalin (NAdr); valamint egyéb fiziológiailag aktív vegyületek, pl. a szerotonin, egyes aminosavak, a hisztamin, és különbözõ agyi peptidek (oxitocin, vazopresszin, opioid peptidek - pl. endorfinok).

   




   


.$


A NEURONHÁLÓZAT Két idegsejt kapcsolódását már áttekintettük - a szinapszis révén -, ez a rendszert leíró összefüggések jegyében történt. Itt az ideje annak, hogy megkíséreljük ezt több neuron összekapcsolódására is kiterjeszteni. Az itt megismerteket - gondolkodástechnikai indukció révén vonatkoztathatjuk a teljes hálózatra, azaz az idegrendszerre. Vegyük szemügyre most több neuron kapcsolódását egymáshoz: Ábránkon 1-es, 2-es, valamint a, b, c, d jelölésû neuronokat tüntettünk föl. Látható, hogy az 1-es, illetve a 2-es neuron axonjainak ingerülete a végbunkókon keresztül az a, b, c, d neuronokra kerül. Az ilyen esetet divergenciának [= szétnevezzük, hiszen ekkor az 1-2 neuronok akciós potenciáljai több más neuront hoznak ingerületbe. tartásnak]

Ellentétes folyamat figyelhetõ meg az a-b-c-d neuronoknál. Ez a konvergencia [= összetartás], mivel ilyen esetekben a neuronok több neuron impulzusait gyûjtik össze. Itt érdemes megemlíteni az ingerküszöb mibenlétét is: az áttevõdõ akciós potenciálnak olyan erõsnek kell lennie, hogy ki tudja váltani a »cél-neuronban« is az akciós potenciált. Ellenkezõ esetben csak egyfajta, ún. "küszöb alatti" depolarizáció megy végbe -- akciós potenciál kialakulása nélkül. A fenti esetben például, ha pl. a b neuronra egyidejûleg kerül akciós potenciál-jel az 1-es és a 2-es neuron axonjaiból (s ezek külön-külön még csak küszöb alatti depolarizációt, "helyi zavart" okoznának), a két neuronból »kapott« jel erõssége összegzõdik, s annak rendje és módja szerint kialakul az akciós potenciál. (Ebbõl következik, hogy ha két szomszédos neuront gyenge ingerrel egyszerre ingerlünk, akkor az átadott ingerület erõsebb lesz, mint ha az egyik és a másik rostot külön ingereltük volna.) Ha a küszöb alatti, ún. "széli izgalom" helyi folyamata ugyanarról az axonról kap újabb impulzust - és a széli izgalom még nem múlt el -, akkor az összegzõdés a rövid idõ miatt történik meg.



   


   

91  

JELFELDOLGOZÁS Itt lenne már az ideje annak, hogy valamifajta összefoglalását adjuk azoknak az ismereteknek, amelyekhez ebben a fejezetben jutottunk. Ezek szerint az idegrendszerben a jelek egyrészt kémiai, másrészt elektromos formában továbbítódnak. A külvilág ingereire a receptorsejtek reagálnak - több esetben kémiai módon -, és innen indulnak ki az - akciós potenciálon alapuló - elektromos jelek. A jelek a neuronban szaltatorikusan - kémiai és elektromos ingerület formájában - haladnak tovább, majd a szinapszishoz (az axon végbunkójához) érnek. A szinapszis az elektromos jelre kémiailag reagál: felszabadulnak a neurotranszmitterek, s a szinaptikus résen áthaladva, a "fogadó" neuron membránján megkötõdve újabb akciós potenciál váltódik ki, mely a már megismert módon halad tovább. A szinaptikus jeltovábbítás sematikus ábrázolása tehát a következõ lehet: Akciós potenciál ⇒ ⇒ transzmitter ⇒ ⇒ receptor ⇒ ⇒ Na-csatorna ⇒ ⇒ akciós potenciál. De azt is láttuk ám, hogy a jel minõsége szempontjából korántsem mindegy, hogy analóg, vagy digitális jelrõl beszélünk. Ebbõl a nézõpontból sémánk a következõképpen fest: Digitális (elektromos) ⇒ ⇒ analóg (kémiai) ⇒ ⇒ digitális (kémiai) ⇒ ⇒ analóg (kémiai) ⇒ ⇒ digitális (elektromos) A digitális elektromos jeleket (impulzusokat) az jellemzi, hogy egy idõben nagyon gyors felfutás után adott szinten marad (konstans), majd szintén nagyon gyorsan leesik az alapszintre. Az elektrotechnika az ilyen (itt: feszültség-idõ) függvényeket "négyszög"-jeleknek hívja, s grafikonjuk ábrázolása is törtvonalakkal történik.

   




   

91  

Foglalkoznunk kell még azzal, hogy minek is van szükség az A/Dátalakításra. Ennek magyarázata egyszerû: gondoljunk bele, hogy egy ember szervezetében milyen sok - kaotikus - elektromos aktivitás van jelen egy helyen, egyidõben. Ha az elektromos feszültségjeleket analóg módon továbbítanánk az agyba, akkor reménytelenül belevesznének a fontos jelek ebbe a zajba. (Emlékeztetünk, hogy a zajt, mint egyfajta kiterjesztett értelmû zavarójelet határoztuk meg az akusztika kapcsán.) Másrészt a kicsiny feszültségjelek analóg vezetése során számolni szükséges az adott ionos elektrolitok elektromos ellenállásával is.

Az öt részbõl álló ábrán bemutatjuk, hogy miképpen hat a zaj a jeltovábbításra: az 1. az eredeti jelet, a 2. a zavarójelet, a zajt modellezi. Látható a 3.-on, hogy milyen lesz (miképpen torzul) az eredetihez képest a zajos jel. A 4. szaggatott vonala az ingerküszöböt jelképezi, s az



   


   

91  

5. a rekonstruált jelet (pl. az új akciós potenciált), amely - mint jól látszik - megegyezik az eredeti jellel. Ez kizárólag annak köszönhetõ, hogy a zavarójel, a zaj csak kevéssé befolyásolja az eredeti jelalakot (nem éri el az ingerküszöb érzékenységét), ezért a rekonstrukció [= visszaállítás] az idegsejt - vagy az agy - által hibátlanul elvégezhetõ. Más a helyzet akkor, ha a zaj erõs. Az alábbi ábra hasonlít a szemköztihez; de érdemes figyelembe venni, hogy a 2. kb. felénél egy erõs zaj, szép kövér zavarjel kucorog. A zavar már nem »mérsékelt«, hiszen a 4. mutatja, hogy az ingerküszöb fölé emelkedik. Ennek megfelelõen (pl. akciós potenciál kiváltásával) beépül a rekonstruált jelsorozatba (5.), amely eszerint hibás lesz az eredetihez képest.

   




   

:9




ÚJRA AZ AGY S ezek után térjünk vissza kiindulópontunkhoz, az agyhoz, remélhetõleg most már tisztábban látva az elején rejtve maradt részleteket. [Persze, itt szerzõnek eszébe jut egy anekdota, amelyet Enrico Fermi - neves atomfizikus - nevéhez kapcsolnak. Fermi a neutrinó felfedezésével írta be magát az atomfizika történetébe. Állítólag éppen ennek a részecskének a lelkivilágát fejtegette egy elõadásán, amelyet követõen a folyosón odament hozzá egy hallgatója, s megvallotta neki, hogy az egészbõl õ egy kukkot sem értett, az egész tárgykör »teljesen sötét« a számára. A tudós behívja az irodájába, és elkezd magyarázni. Magyaráz, mondja, teljesen belelendül, kézikönyveket csap föl, levezet, satöbbi. Majd - úgy kb. három óra múlva - megkérdezi a hallgatót: - Remélem, most már nem az az érzése, hogy »sötét«? - Sajnos, professzor úr - mondja a hallgató - minden épp olyan sötét, mint volt. Az viszont igaz, hogy sokkal magasabb szinten...]

Ha az idegrendszernél kitüntetett figyelmet fordítottunk az elektromos jelenségekre, érdemes az agy bioelektromos tevékenységét is egy kissé méltatni. Hangsúlyozni szeretném, hogy - mivel a jelfeldolgozás agyi alapszintû feltárása ma még kevéssé ismert, s az a kevés is vitatott - csak magával az agyi elektromos tevékenységgel tartom célszerûnek foglalkozni, az említés szintjén is. Már a múlt században leírták, hogy állati agyvelõrõl ritmikus potenciálingadozások regisztrálhatóak, s ennek alapján Berger 1929-ben emberi fejbõrre rögzített elektródokon keresztül ritmikus elektromos tevékenységet fedezett fel (természetesen, a kis feszültségértékek miatt mindez csak megfelelõ erõsítés mellett lehetséges). Ez az EEG, ill. teljes nevén elektroenkefalogram. (Ld. az ábrát.) Az egészséges felnõtt ember EEG-görbéje többféle típusú lehet. E görbék elemzésekor a frekvenciát (Hz-ben) és az amplitúdót (feszültség nagysága; középértékben kb. 50 µV-nyi) veszik figyelembe, s az egyes hullámtípusokat görög betûkkel jelzik. Alfa-hullámok: a felnõtt ember leggyakoribb hullámtípusa. Az alfa-ritmus frekvenciája 8-13 Hz, feszültsége átlagban 50 µV. Ezt a hullámtípust az ébren lévõ, de behunyt szemû ember teljesen elernyedt állapotában, testi és szellemi pihenés körülményei között lehet megfigyelni - a Silva-féle agykontroll »alfája« is innen származik. (Az ábrán a 2. számmal jelzett görbe.)



   


   

:9




Béta-hullámok: frekvenciája átlagosan 20 Hz, feszültsége 5-50 µV között ingadozik Ezt a hullámtevékenységet éber, figyelmi állapotban, különbözõ külsõ ingerek (szorongás, drogok, stb.) hatására lehet észlelni (az ábrán az 1. számmal jelzett görbe). Delta-hullámok: frekvenciájuk 4 Hz alatt van, az amplitúdó legtöbbször meghaladja az 50 µV-ot. Ezeket a nagy, szabálytalan hullámokat 10 éven aluli gyermekeken fiziológiásan éber, felnõttön alvó állapotban észlelhetjük. (Az ábrán az 5. számmal jelzett görbe; a mély alvás állapotában készült.) Théta-hullámok: frekvenciája 4-7 Hz között van, amplitúdója az alfáénál nagyobb, a deltáénál kisebb. Gyermeken éber állapotban kellemetlen szubjektív érzések kifejezõje, felnõttben normálisan az alvás és ébrenléti állapot közötti átmeneti stádiumban regisztrálható. (Az ábrán 3. számmal jelölt görbe alfával vegyes théta-hullámokat mutat az elalvás stádiumában; a 4. számmal jelölt pedig alfa-, thétaés delta-hullámokat regisztrált az éber alvás állapotában.) Az EEG-görbe típusának az agy nagyféltekéinek "ébrenléti tónusával" van a legkifejezettebb összefüggése. Minél intenzívebb az agyi aktivitás (tehát minél éberebb a vizsgált egyén), annál kisebb feszültségû és nagyobb frekvenciájú hullámok jelennek meg. Nyilvánvaló, hogy az EEG nagyszámú nagyagyi idegsejt elektromos "össz-aktivitásának" kifejezõje.

   




   

:9




Ki gondolta volna, hogy az inger ilyen - világosan, mérhetõ formában is ábrázolható - elektromos agyhullámokban testesül majd meg?... Egy megjegyzés még nagyon is idekívánkozik: hangsúlyozni kell, hogy informatikai szempontból vizsgáltuk érzékelésünket, s ezért koncentráltunk elsõsorban az érzékszervekre. Azonban nem szabad azt hinni, hogy szervezetünkben csak érzékszervekhez kötõdõ receptorok vannak! Nem esett szó - pedig szervezetünk normális mûködése szempontjából alapvetõen fontos - azokról a kemo-, mechano-, stb. receptorokról, amelyek belsõ szerveink mûködésével (pl. a széndioxid-tartalommal, a pH-val, a tüdõlebenyek nyomásával, stb.) kapcsolatos jelsorozatokkal bombázzák agyunkat. Ezek tárgyalása már meghaladja e könyv terjedelmét: az érdeklõdõ a szakirodalomban megfelelõ információkat találhat. Most már a fejezet elején vázolt fogalom-hierarchiát sémában is megfogalmazhatjuk: ingerek ⇒ ⇒receptor ⇒ ⇒ingerület ⇒ ⇒neuron ⇒ ⇒akcióspotenciál-sorozat ⇒ ⇒agysejtek ⇒ ⇒érzet. Megjegyzendõ, hogy az ingerület használata bizonytalan, ugyanis a definíciónknak megfelelõ fogalom több egységet fog át a sémából.

Akkor, amikor a fejezet elején a gondolkodással kapcsolódó fõbb fogalmak kifejtését és definiálását elvégeztük, az érzetnél megálltunk és nem folytattuk tovább, elkenve néhány ebbõl következõ fogalom dolgát - de ott akkor elsõsorban a tárolásra koncentráltunk, a feldolgozást késõbbre hagytuk.

Az érzet annyira elemi érzékelési forma, hogy - az eddigiekben leírtak után - újra definiáljuk: Érzetnek nevezzük azt a legegyszerûbb élményt, amelyet egy külsõ vagy belsõ környezeti inger közvetlenül idéz elõ.



   


   

:9




Az ebben a definícióban - az elõzõhöz képest alaposan leszûkítetten - szereplõ érzetfogalom, természetesen szinte nem is létezik, hiszen ezt csak kisdedeknél tételezhetjük fel: egy már kicsit is gondolkodó agy továbbgondolja mindazt, amire az érzet vonatkozik. Ez pedig már egy hierarchikusan magasabb szint, hiszen ekkor már az eredeti ingerfeldolgozáshoz más elemek is járulnak. Amennyiben - rendszerelméletileg - az érzet az elem, akkor a rendszer a pszichológia által »percepciónak« nevezett fogalom lesz. A percepció (vagy észlelet) az elemi érzetek feldolgozása, rendszerbe állítása révén jön létre az agyban. A percepció már nem ösztönös, hanem tanult, akaratlagos funkció. Az appercepció (vagy felismerés) azon alapszik, hogy a percepciót összehasonlítjuk egy már meglévõ, tárolt emléknyommal; ekkor tudjuk meg (jövünk rá) hogy mi is ez valójában. Az appercepció hierarchikus szintjét szokás még identifikációnak [= nevezni. Agyunk e funkciója szintén tanult; a fentiek fényében nyugodtan megállapítható, hogy az ismeret ezek szerint nem más, mint az agy által eltárolt appercepció. azonosításnak]

Tiszta sor, hogy minél több emléknyom van agyunk memóriájában a külvilágról, annál könnyebben tudunk felismerni, azonosítani valamit. Sõt, és ez sajátosan emberi jelenség, minderre akkor is képesek vagyunk, hogy ha közvetlen tapasztalatunk nincs is az adott területen, csupán hallottunk, vagy olvastunk róla. Az igazság az, hogy ezeket a - jobbára a pszichofiziológia által használt - fogalmakat meglehetõsen nehéz példázni, hiszen a sok inger feldolgozása miatt az érzettõl az appercepcióig (ismeretig) általában automatikusan jutunk el. De ha pl. meglátunk - utazáskor - egy erdõt, akkor a hierarchikus szintek kb. így írhatóak le: valami zöld (ez érzet, és ösztönös); odafigyelek: mi ez a zöld? (ez már percepció, mert észlelem, ui. érdekel); majd felismerem: Ja/Aha! Egy erdõ. (Appercipiálom, mert összehasonlítom az emlékeimmel/ismereteimmel: láttam már erdõ[ke]t, voltam is bennük [tapasztalat], ill. olvastam/hallottam róla.)

   





   

:9




Az automatizmusra szép példa az, amikor a vezetõ az autó volánjánál meglátja a stoptáblát, már fékez és meg is áll, anélkül, hogy különösebben elgondolkozna az észlelésen és az appercepción. Látható, hogy a - szenzoros - ingerre már a - motorikus - válasz is megtörténik, szinte egyidejûleg. Az ilyen automatizmust tanulással - különbözõ reflexek kialakításával - lehet megszerezni; mint ahogy erre a fejezet elején utaltunk is. Az egyidejûség »szinte«-jellege eddigi tudásunk fényében bizony már nem állja meg a helyét: tudjuk, hogy e feldolgozáshoz minimum tizedmásodperces nagyságrendû - feldolgozási, (ill. reakció-) - idõ szükséges, mint ahogy ezt a közúti gyorshajtásos balesetek drámaian magas aránya is igazolja.

Fejezetzárásként: korrekciók

Egy ilyen könyv - már írás közben - a gondos ellenõrzõmunkát igényli, s ezt a (meglehetõsen hálátlan) tevékenységet biológia-kémia szakos kolléganõm, STEFANIK Klára vállalta e fejezetnek a szaktárgyait illetõ részeiben. Hasznos tanácsait köszönöm; ahol lehetett, be is építettem a szövegbe. Voltak azonban olyan esetek, ahol ez nem ment túl egyszerûen. Jellemzõ példa erre a Sagan-idézet (7. oldal, a harmadik bekezdés): valószínûleg fordítási hiba kapcsán félreérthetõ, ill. élettani szempontból nem helyes a szöveg. A gerincvelõ ui. nem az agyban "helyezkedik el", hanem ahhoz kapcsolódik, és ez elég jelentékeny különbség. Amennyiben hierarchikusan magasabb szintrõl nézzük (a központi idegrendszert tekintve rendszernek), akkor világos, hogy az agy és a gerincvelõ e rendszernek részrendszerei. A félreértések elkerülése végett érdemes áttekintenünk ezt a hierarchikus rendszert, úgy, ahogy Magyarországon tanuljuk/tanítjuk. Eszerint a központi idegrendszer két részrendszerre, a gerincvelõre és az agyvelõre osztható fel. (Megegyeztünk már az elején, hogy a gerincvelõvel nem fogunk külön foglalkozni, hiszen ez a tárgyalásmódot - amely így sem sikerült túlságosan egyszerûre - nagyon elbonyolítaná.) Az agyvelõ (ha most ezt tekintjük rendszernek) további részrendszerekre osztható -- ábrán talán egyszerûbb lesz:



   


   

:9





       

 

    

 ! 

"  #$  


Látható, hogy az agy felosztása részekre eszerint az ábra szerint végezhetõ el. Az agyvelõt az elõ-, közép- és utóagy építi föl. Az elõagy a nagyagyból és a köztiagyból áll.

Az utóagy pedig a nyúltagyra, a hídra és a kisagyra osztható föl. A középaggyal együtt a nyúltagy és a híd alkotják az agytörzset. Még valami - s ez a szerzõ önkritikájának is felfogható -: a 17. oldalon lendületesen fejtegetem azt, hogy milyen veszélyes az antropomorf gondolkodásmód; a jelek szerint én pontosan ebbe a csapdába estem bele. A 14. oldalon - az éjszaka, a fényre repülõ öngyilkos ízeltlábúakról szólva - meglehetõsen antropomorf magyarázatot tálaltam föl; ezt az sem menti, hogy valamikor, valahol olvastam. A biológia ugyanis errõl a kérdésrõl egészen más véleményt alakított ki. Az állati tájékozódás (orientáció) egyszerûbb formái közé tartoznak az ún. taxisok, s ezek közül is egy, a tropotaxis. Egyes állatok - ilyenek pl. az éjjeli lepkék - fénykedvelõek. Ez még nem lenne említésre méltó, ám érdemes megfigyelni, hogy az égõ villanykörtéhez este egy-egy lepke spirális pályán közelít. Ennek az az oka, hogy ezek az állatok a jobb- és baloldali szembe jutó fényinger intenzitása között különbséget tudnak tenni, s mozgásuk irányát a fényintenzitás-különbség vezérli: úgy mozognak, hogy mozgásuk során azonos szögelfordulásokkal korrigálják az irányt. Ez a kísérletekkel alátámasztott magyarázat. Persze, lehet, hogy mindezek mellett a lepke "bezártnak" érzi magát; bár ezek után azt a szerzõ is érzi, hogy ez elég antropomorf megokolása a tényeknek...