Мир под напряжением. История электричества: опасности для здоровья, о которых мы ничего не знали

На этом этапе попытки разобраться в том, как электричество воздействует на здоровые уши, закончились, потому что практически все финансирование ушло на разработку кохлеарных имплантатов для глухих. Это был естественный результат создания компьютеров, которые уже начинали преображать наш мир. Мозг тогда представляли в виде фантастически сложного цифрового компьютера. Исследователи слуха считали, что если смогут разделить звуки на частотные компоненты, то получится направлять эти компоненты в виде цифровых импульсов на нужные волокна слухового нерва для прямой обработки мозгом. И, учитывая, что они стимулируют 30 000 нервных волокон всего лишь 8–20 электродами, они добились потрясающих успехов. К 2017 г. количество кохлеарных имплантатов в мире превысило пятьсот тысяч. Но результаты напоминают голос робота, а не нормальные звуки. Большинству пациентов удается научиться различать тщательно артикулируемую речь настолько хорошо, чтобы пользоваться телефоном в тихой комнате. Но они не умеют различать голоса, слышать музыку или разговаривать в шумном помещении.

Тем временем прогресс в изучении электрофонного слуха полностью застопорился. Некоторые исследователи микроволнового слуха еще продолжали работу примерно лет десять, но затем и у них все заглохло. Для микроволнового слуха, судя по всему, необходима такая большая пиковая мощность, что он вряд ли может служить источником звуков, которые беспокоят большинство людей сегодня. Явление, открытое Пухаричем и Лоуренсом, – куда более вероятный кандидат. Чтобы понять, почему это так, нам потребуется экскурсия в анатомию одной из самых сложных и наименее изученных частей тела.

Электромодель слуха

В здоровом ухе барабанная перепонка принимает звуки и передает вибрации на три маленьких косточки в среднем ухе: молоточек, наковальню и стремечко, которые так назвали, потому что они напоминают по виду соответствующие предметы. Стремечко, последняя кость в этой цепи, размером не больше половины зернышка риса, но именно она передает все вибрации, созданные звуком, улитке, спиральной структуре, которая сама по себе – настоящее чудо миниатюризации. Улитка размером примерно с лесной орех, но тем не менее она может воспринять рык льва, песню соловья или писк мыши и с идеальной точностью преобразовать их в электрические сигналы, которые идут в мозг. Даже по сей день никто точно не знает, как это происходит. А то немногое, что известно, скорее всего, неверно.

«Очень жаль, – писал Август Польман, профессор анатомии и декан школы медицины Университета Южной Дакоты, – что не существует никакой машины, которая могла бы разом удалить из литературы интерпретации, которые оказались неверными». Польман писал это в 1933 г., оглядываясь на семьдесят лет исследований, которые так и не смогли избавить нас от фундаментально неверного, по его мнению, предположения о работе заполненной жидкостью улитки. Впрочем, следующие восемьдесят лет исследований тоже нас от него не избавили.

Маленькая спираль улитки разделена по всей длине на верхний и нижний канал; разделитель называется базилярной мембраной. На этой мембране сидит кортиев орган, содержащий тысячи волосковых клеток с прикрепленными к ними нервными волокнами. В 1863 г. великий немецкий физик Герман Гельмгольц предположил, что улитка – это своеобразное подводное фортепиано, а резонансные «струны» уха – волокна основной мембраны разной длины. Мембрана, оборачиваясь вокруг улитки, увеличивается в ширину. Самые длинные волокна на вершине, утверждал он, подобно длинным басовым струнам фортепиано, резонируют с самыми глубокими звуками, а самые короткие волокна в основании вибрируют, встречаясь с самыми высокими нотами.

Гельмгольц предполагал, что передача звука – это простой вопрос механики и рычагов, и последующие исследования в течение полутораста лет просто развивали исходную теорию, практически ничего в ней не меняя. Согласно этой модели, стремечко, подобно крохотному поршню, накачивает жидкость в два канала улитки, заставляя мембрану, разделяющую их, колебаться. Эти колебания стимулируют волосковые клетки, а они отправляют нервные импульсы в мозг. Колеблются только те части мембраны, которые настроены на входящие звуки, и, соответственно, только те волосковые клетки, которые находятся на этих частях мембраны, отправляют сигналы в мозг.

Но эта модель не объясняет электрический слух. Кроме того, она не объясняет и некоторые самые очевидные свойства внутреннего уха. Почему, например, улитка имеет форму раковины? Почему тысячи волосковых клеток расположены четырьмя идеальными рядами, словно мануалы церковного орга́на? Почему улитка находится внутри самой твердой кости человеческого тела, височной? Почему улитка формируется на шестом месяце жизни зародыша в утробе и остается такой навсегда? Почему улитка в ухе кита лишь чуть больше, чем в ухе мыши? Как возможно уместить целый набор резонаторов, которые вибрируют в большем музыкальном диапазоне, чем лучшие орга́ны, на пространстве размером с кончик мизинца?