Как двама учени превърнаха жива котка в телефон

Опитомяването на вида Felis catus, известен още като обикновената домашна котка, започва преди около 10 000 години, когато уменията им да ловуват плъхове, мишки и други вредители привличат вниманието. Оттогава котките се радват на доста удобни отношения с човечеството, дори са почитани от древните египтяни като представители на богинята Бастет. Но историята невинаги ги е тачила; през Средновековието се е смятало, че котките са си близки с вещиците и са отговорни за разпространението на Черната смърт, което води до избиването на милиони. Всъщност суеверието, че черните котки носят лош късмет ги следва чак до днес, като статистически е по-малко вероятно чернa коткa да бъдат осиновени от приютите за животни. А в един момент двама изследователи от Принстън превръщат една котка в жив телефон – ЗА НАУКАТА!

Автор на този странен експеримент е професор Ърнест Глен Уевър, пионер в областта на аудиологията. Роден през 1902 г. в Бентън, Илинойс, Уевър получава докторска степен по експериментална психология от Харвард през 1926 г., след което се присъединява към Университета Бъркли, а след това към катедрата по психология в Принстън. Интересното е, че следдипломното обучение на Уевър не е в областта на слуховото, а по -скоро във областта на визуално възприятие, като работата му се фокусира върху това как мозъкът прави разлика между отделните предмети. В хода на това изследване обаче Уевър се заинтересува как слуховите центрове на мозъка разграничават полезните сигнали от фоновия шум и започва партньорство с Bell Telephone Laboratories, което скоро ще го постави на изключително успешен път в кариерата му.

През 1929 г. Уевър и неговият асистент Чарлз Уилям Брей изследват как ухото и мозъкът кодират аудио сигнали в нервни импулси. Доминиращата теория по това време гласи, че честотата на импулсите в слуховия нерв е пропорционална на интензивността на слуховия стимул. Уевър и Брей обаче вярват, че честотата на нервните импулси много се доближава повтаря честотата на стимула, подобно на сигнала в телефонна линия; следователно този възглед става известен като „телефонната теория“ на аудио кодирането. За да проверят тази теория, Уевър и Брей решават да предприемат неортодоксалния подход да превърнат котка в жив телефон… След като упояват нещастното животно, те премахват част от черепа му и поставят електрод на един от слуховите му нерви. Сигналът от електрода се предава през усилвател с кабел към телефонен приемник в звукоизолирана стая на 15 метра разстояние. Докато Брей говори в ухото на котката, Уевър слуша на слушалката звуците, улавяни от електрода.

За учудване на двамата учени, сигналите от слуховия нерв на котката са забележително ясни, почти сякаш идват от истински телефонен предавател. Както по-късно отбелязва Уевър: „Речта се предаваше с голяма вярност. Лесни команди, броене и други се чуваха лесно.“

За да се гарантира, че никой друг механизъм не е отговорен за генерирането на тези сигнали, Уевър и Брей променят условията на експеримента, като поставят електрода в тъканите в съседство на слуховия нерв и ограничават притока на кръв към мозъка на котката. Във всеки случай предаването рязко спира, потвърждавайки, че сигналите наистина идват от слуховия нерв. Двойката дори предприема крайната стъпка да убие котката, като Уевър клинично отбеляза: „След смъртта на животното реакцията първо намали интензивността си, а след това спря.“

Уевър и Брей публикуват своите открития в документ, озаглавен „Природата на акустичния отговор: Връзката между честотата на звука и честотата на импулсите в слуховия нерв“, който излиза в Journal of Experimental Psychology през 1930 г. Тяхното неортодоксално проучване предоставя убедителни доказателства за телефонната теория за аудио кодиране и водят до това двойката да бъде наградена с медала на Хауърд Кросби Уорън от Дружеството на експерименталните психолози през 1936 г.

Уевър и Брей продължават да се радват на дълги и богати кариери, като Брей става доцент по психология в Принстън, директор по научните изследвания в областта на човешките ресурси на ВВС на САЩ и водещ цивилен психологически изследовател за Националния съвет за отбрана и ВМС на САЩ. Той умира през 1982 г. на 78 -годишна възраст.

Междувременно Ърнест Уевър е консултант на Националния комитет за научни изследвания в областта на отбраната по въпросите за борбата с подводници по време на Втората световна война, където открива, че мъжете с музикално образование са превъзходни оператори на сонари, независимо на кой инструмент са свирили. След войната става един от водещите авторитети в областта на човешкия слух като публикува дефинативната монография по темата „Теория на слуха“ през 1949 г. Сред най -големите му приноси в тази област е развитието на залповата теория за честотно кодиране – тя се основава на наблюдение, направено по време на експерименти с телефонната котка, че честотата на много възприети звуци надвишава максималната известна честота на сигналите на нервните клетки. Уевър казва, че при тези честоти целият сигнал не се пренася от единични нервни влакна, а по-скоро от групи от нерви, който изпращат сигнали на „залпове“. По-късно в кариерата си Уевър се интересува от еволюцията на гръбначния слух и през 1967 г. създава изследователски зоопарк в Принстън с различни видове птици, риби, влечуги, земноводни и дори делфини, превозени с въздушен транспорт от Флорида. Това изследване дава още два основополагащи текста: „Ухото на влечугите“ през 1978 г. и „Ухото на земноводните“ през 1985 г. След продуктивна кариера, продължила повече от шест десетилетия, Ърнест Уевър почива през 1991 г. на 89-годишна възраст.

Кохлеарен имплант

За най-скандалният експеримент на Уевър и Брей обаче ще продължи да се говори. Малко след публикуването на техния доклад от 1930 г. за експериментите с котката-телефон, е установено, че някои от основните им заключения всъщност са погрешни. Експеримент от 1932 г. на Хелоуел Дейвис разкрива, че сигналите, които Уевър и Брей улавят, са генерирани не от слуховия нерв, а по-скоро от кохлеята – спираловидна структура във вътрешното ухо. Всъщност сигналите в слуховия нерв са толкова компресирани и изкривени, че декодирането им в разбираема реч би било почти невъзможно. Независимо от това, откритието на т. нар. „кохлеарен микрофон“, чиято честота отразява отблизо тази на звука, който се възприема, има големи последици в областта на аудиологията, което в крайна сметка води до създаването на кохлеарния имплант от френските изобретатели Андре Джурно и Шарл Айрес през 1957 г. Тези импланти работят използват микрофон за генериране на електрически сигнал, който директно стимулира кохлеарния нерв, заобикаляйки увредените или болни части на ухото и позволявайки на хората с определени видове слухови увреждания да възстановят част от слуха си. Към момента повече от 180 000 души по света са се възползвали от тази технология; но дали това си струва да се превърне една котка в телефон, ще ви оставим вие да решите.