Można zamknąć oczy, gdy się nie chce czegoś widzieć.
Można zatrzymać oddech, gdy się nie chce czegoś wąchać.
Ale nie można zamknąć ucha, gdy się nie chce czegoś słyszeć.

Powiedzenie "słuchać jednym uchem" to tylko przenośnia. Zmysł słuchu podobnie jak serce, funkcjonuje nawet wtedy, gdy śpimy. Nasze uszy bezustannie pracują, zapewniając nam łączność ze światem zewnętrznym. Odbierają i analizują sygnały dźwiękowe, a po przetworzeniu wysyłają je do mózgu. Wszystko to dzieje się w małej, zamkniętej przestrzeni dzięki wykorzystaniu zasad akustyki, mechaniki, hydrodynamiki, elektroniki i matematyki wyższej.

Zastanów się nad tym, czego potrafi dokonać para uszu u osoby mającej prawidłowy słuch.

Nasze uszy słyszą zarówno cichutki szept, jak i 10 bilionów razy głośniejszy huk startującego odrzutowca. Ile to jest 10 bilionów? Tyle: 10 000 000 000 000. Naukowcy nazywają taką różnicę natężenia dźwięku zakresem około 130dB. Co więcej, jest to możliwe bez zniekształcenia podczas gdy zakres dynamiki wolny od zniekształceń najbardziej wyrafinowanego urządzenia akustycznego wynosi tylko 60dB.
Ucho potrafi wyłowić i śledzić rozmowę prowadzoną w gwarnym pomieszczeniu albo rozpoznać fałszywy dźwięk jednego instrumentu w stuosobowej orkiestrze. Uszy ludzkie są w stanie z dokładnością do dwóch stopni określić przemieszczenie się źródła dźwięku. Zorientują się, że dociera on do każdego z nich w innym czasie i z różnym natężeniem. Opóźnienie może wynosić tylko jedną dziesięciomilionową sekundy, ale uszy potrafią to wykryć. Ile to jest jedna dziesięciomilionowa? Tyle: 0,0000001.
Nasze uszy rozpoznają około 400 000 dźwięków. Same dokonują analizy fali akustycznej i porównują wyniki z danymi znajdującymi się w naszej pamięci. Dzięki temu potrafimy odróżnić brzmienie fletu od dźwięku skrzypiec oraz poznać głos znajomego przez telefon. Słyszenie, zdolność którą posiada już płód w łonie matki, jest podstawowym warunkiem dla rozwoju mowy i języka, a to z kolei jest niezbędnym narzędziem do rozwoju innych zdolności a przede wszystkim pełnej komunikacji werbalnej, rozwoju osobowości i integracji ze światem słyszących.

Jest niemożliwe, aby osoba normalnie słysząca mogła w pełni "symulować" głuchotę. Nawet, jeśli zatkamy lub uszczelnimy kanały słuchowe, w dalszym ciągu będziemy słyszeli poprzez przewodnictwo kostne i w związku z tym nawet nie możemy sobie wyobrazić jak odczuwa to osoba, która utraciła słuch lub nigdy nie słyszała.

Ucho zewnętrzne składa się z małżowiny usznej i przewodu słuchowego zewnętrznego. Zadaniem ucha zewnętrznego jest zbieranie fal dźwiękowych z powietrza i kierowanie ich do wnętrza narządu słuchu. Dlatego też starsi ludzie mający problemy ze słyszeniem, zwiększają efektywną powierzchnię odbioru dźwięków trzymając rękę za małżowiną – co rzeczywiście pomaga im lepiej słyszeć.

Ale dlaczego małżowina uszna i przewód słuchowy ma tak skomplikowany kształt? Naukowcy doszli do wniosku, że te kształty umożliwiają wzmocnienie dźwięków zawartych w określonym paśmie częstotliwości. Czy ma to jakieś znaczenie? Większość dźwięków, które odgrywają rolę w mowie, leży właśnie w tym paśmie. Kiedy wpadają do małżowiny usznej, a potem wędrują przez przewód słuchowy, ich natężenie rośnie prawie dwukrotnie. Jest to naprawdę arcydzieło w dziedzinie akustyki! Ale to jeszcze nie wszystko.

Ucho zewnętrzne spełnia też ważną rolę w lokalizowaniu źródła dźwięku. Jest to możliwe dzięki temu, że do obojga uszu docierają one w różnym czasie i z różnym natężeniem i nawet minimalne różnice tych parametrów umożliwiają mózgowi rozpoznanie kierunku, z którego dźwięk się rozprzestrzenia. Na podkreślenie zasługuje fakt, że proces ten przebiega prawidłowo tylko przy symetrycznym słyszeniu lewym i prawym uchem.

Ucho środkowe składa się z jamy bębenkowej oddzielonej od przewodu słuchowego zewnętrznego błoną bębenkową, łańcucha kosteczek słuchowych, układu przestrzeni powietrznych w kości skroniowej oraz z trąbki słuchowej.

Ucho środkowe przetwarza drgania akustyczne na mechaniczne i przekazuje je do ucha wewnętrznego. W tej komorze wielkości ziarnka grochu dokonuje się coś, co naprawdę można nazwać cudem mechaniki. Wbrew przekonaniu, że głośne dźwięki powodują silne drgania błony bębenkowej, jej wychylenia pod wpływem fali akustycznej są bardzo nieznaczne. Nie zdołałyby wywołać żadnej reakcji w wypełnionym płynem uchu wewnętrznym. Trudność ta zostaje pokonana w sposób będący kolejnym świadectwem genialnej konstrukcji narządu słuchu. Trzy kosteczki w uchu środkowym tworzą bardzo czuły, a zarazem sprawny mechanizm, złożony z dźwigni i łączników. Wzmacnia on przyłożoną siłę o jakieś 30%. Prócz tego powierzchnia błony bębenkowej jest około 20 razy większa od powierzchni podstawy strzemiączka, toteż, gdy siła działająca na błonę bębenkową zostaje przeniesiona na okienko owalne, skupia się na dużo mniejszym obszarze. Obydwa wspomniane czynniki powodują, że nacisk wywołany drganiami błony bębenkowej przybiera na okienku owalnym wartości od 25 do 30 razy większe, co wystarcza, by wprawić w ruch płyn wewnątrz ślimaka. Czy zdarzyło ci się gorzej słyszeć, gdy byłeś przeziębiony? Dzieje się tak, dlatego że warunkiem prawidłowego funkcjonowania błony bębenkowej jest zachowanie po obu jej stronach jednakowego ciśnienia. Umożliwia to niewielki wentyl zwany trąbką słuchową, który łączy jamę bębenkową z jamą gardła. Otwiera się on, gdy coś przełykamy, i przywraca prawidłowe ciśnienie w uchu środkowym.

Ucho wewnętrzne składa się z kilku połączonych ze sobą kanałów, które razem nazywane są błędnikiem.

Ślimak i umiejscowiony w nim narząd Cortiego jest właściwym narządem zmysłu słuchu. Narząd Cortiego zawiera cztery rzędy komórek słuchowych, trzy rzędy zewnętrzne i jeden wewnętrzny. Komórki słuchowe wewnętrzne (około 3000) łączą się z włóknami nerwu ślimakowego i ich funkcją jako "rzeczywistych komórek słuchowych" jest zamiana informacji akustycznej na sygnały nerwowe. To te komórki "słyszą". Komórki słuchowe zewnętrzne (około 12 000) łączą się z włóknami odprowadzające nerwu ślimakowego i często są opisywane jako "silnik" ślimakowego wzmacniacza. Ich zadaniem jest spowodowanie, aby nawet dźwięki ciche były słyszalne i to one są odpowiedzialne za wyrazistość słyszenia tzw. rozdzielczość częstotliwościową. Tylko dzięki współdziałaniu i wzajemnym oddziaływaniu komórek słuchowych wewnętrznych i zewnętrznych ucho posiada tak niski próg słyszenia i taką czułość w rozróżnianiu częstotliwości.

Amplitudy wędrującej fali są niewyobrażalnie małe; fala przesuwa rzęski na czubkach komórek słuchowych zaledwie o 0,3 nanometry. Jest to porównywalne z odchyleniem dachu drapacza chmur tylko o 5cm.

Siła rozkładu częstotliwości ucha wynosi tylko 0,2% w porównaniu z 6% dla pianina. Miejsce pobudzenia komórek odpowiada za wrażenie częstotliwości dźwięku, a ich liczba za jego natężenie. Ale taki prosty schemat odnosi się tylko do prostych dźwięków, jednakże dźwięki spotykane w przyrodzie rzadko kiedy mają taki charakter. Na przykład głos żaby może mieć tę samą częstotliwość, co dudnienie bębna, ale brzmi zupełnie inaczej. Jest tak dlatego, że każdy dźwięk składa się z tonu podstawowego i wielu tonów harmonicznych (składowych). Ich liczba i natężenie nadają dźwiękom charakterystyczną barwę, po której je rozpoznajemy. Ucho potrafi reagować jednocześnie na wszystkie tony składowe danego dźwięku oraz wykryć ich ilość i częstotliwość, czyli po prostu go zidentyfikować.

Z komórek słuchowe wewnętrznych wychodzą włókna, które tworzą nerw słuchowy, prowadzący impulsy kodujące informację o dźwiękach do mózgu.

Włókna łączące się z komórkami słuchowymi zewnętrznymi przewodzą impulsy z ośrodków mózgowych, czyli w odwrotnym kierunku i spełniają funkcję kontrolującą przepływ informacji.

Ucho zewnętrzne funkcjonuje jako akustyczna antena zbierająca fale dźwiękowe. Małżowina i przewód słuchowy wzmacniają pasma częstotliwości przenoszące dźwięki mowy. To wzmocnienie uzyskiwane jest na tej samej zasadzie na jakiej pracują organy kościelne tzn. rezonansu.

Rola ucha środkowego to wzmocnienie bodźca, by przy przejściu z powietrza do środowiska płynnego w uchu wewnętrznym był on możliwy do zarejestrowania. Ważna jest również funkcja ochronna przed zbyt głośnymi dźwiękami.
Ucho wewnętrzne z wyjątkową czułością i precyzją przetwarza bodźce akustyczne na kod nerwowy. Najtrudniejszy jest tu problemem analizy czasowej tzn. do ucha docierają dźwięki z częstotliwością drgania kilka tysięcy razy na sekundę, natomiast nerw może przesłać nie więcej niż kilkaset impulsów na sekundę, tak więc transmisja w czasie rzeczywistym nie jest możliwa. Hałas w tle i różnice poziomu ciśnienia są kolejnymi czynnikami obciążającymi. Ślimak rozwiązuje te problemy przypisując określone częstotliwości określonym komórkom słuchowym i odpowiadającym im włóknom nerwowym, (analogicznie do zasady działania klawiatury pianina) i aktywnie wzmacniając bodźce o niskiej amplitudzie, czyli ciche. Następuje tu również proces "precyzyjnego strojenia", do którego dochodzi głównie dzięki aktywności komórek słuchowych zewnętrznych w narządzie Cortiego. Są one również odpowiedzialne za zwiększanie mniejszych amplitud. Fala wędrująca zwiększa swoją amplitudę proporcjonalnie do poziomu dźwięku. Wzmacniacz ślimakowy nie działa liniowo. Jest to istotne, ponieważ proporcjonalne wzmacnianie słabych i silnych dźwięków prowadziłoby do destabilizacji systemu i w końcu uniemożliwiłoby funkcjonowanie. Komórki słuchowe wewnętrzne ostatecznie zamieniają fizyczny bodziec akustyczny na bodźce nerwowe.

Funkcja nerwu ślimakowego musi być postrzegana jako transmisja informacji. Jest to porównywalne z przekazem informacji cyfrowych i ma podstawowe znaczenie w procesie słyszenia.

Zadaniem mózgu jest "zanalizowanie" złożonej mieszaniny sygnałów to znaczy wykrycie i rozdział sygnałów akustycznych, a następnie rozpoznanie wzoru akustycznego. Rozpoznanie wzorów akustycznych opiera się na doświadczeniu i związane jest z procesem uczenia się. Identyfikacja dźwięków i rozpoznawanie wymaga przefiltrowania źródeł dźwięku niepożądanych, zakłócających od pożądanych np. mowy. Powiązanie i integracja obuusznej informacji słuchowej umożliwia lokalizowanie jednego lub wielu źródeł dźwięku jednocześnie.