Física explica o funcionamento da acústica no ouvido interno

Conceitos ajudam a entender como o som chega à cóclea e a desenvolver novas áreas relacionando música

Ilustração de ondas sonoras (imagem: Mariana Arrudas)

A audição é um sentido que alerta e auxilia na própria defesa, e também é um dos principais canais de comunicação entre os seres humanos. Um estudo realizado no Instituto de Física da USP (IFUSP) buscou entender fenômenos físicos e psicofísicos associados à cóclea, que é a parte auditiva do ouvido interno, e relaciona esses estudos à uma nova área de estudos, chamada Computação Musical. 

A cóclea está localizada na ilustração no lado direito e assemelha-se à uma concha de caracol
(Imagem: reprodução do blog Tu Pediatra Online)

“A física estuda os fenômenos naturais usando como linguagem a matemática. Os físicos observam a natureza nos níveis micro e macro, desde partículas subatômicas até o cosmos. A acústica é parte da física, e se preocupa em entender o som, que são as vibrações transmitidas por meios materiais que podemos escutar através do nosso aparato auditivo” explica Rebeca Bayeh, pesquisadora do IFUSP. 

A cóclea lembra uma concha ou um caracol, cheia de líquido que enche as rampas timpânicas e vestibular, chamado perilinfa. A cóclea possui duas membranas fechadas, e tem um orifício responsável para garantir que as vibrações sonoras sejam transmitidas para este líquido.

Ondas e frequências sonoras

Para ouvir e entender o som, a orelha funciona como um “tradutor” para vibrações recebidas. Rebeca fala que, a partir da Física, foi possível entender como essas ondas se transformam, através da pressão acústica, em sinal elétrico. 

“As ondas precisam ter uma pressão suficiente para sensibilizar nosso sistema auditivo. Quando o nível de pressão sonora é muito alto, podem danificar a orelha. Esse nível de pressão sonora também determina o ‘volume’ do que estamos escutando, mas esta relação não é óbvia. Nossa orelha é otimizada para precisar de menos pressão sonora nas frequências da fala humana, por exemplo”, completa.

Dentro da cóclea, a pressão funciona de formas diferentes em cada frequência. Ela explica que quando o som chega a esse órgão, já passou por muitos filtros e mudanças de meio, o que acaba por alterá-la em formas diferentes para cada frequência. “Na cóclea, o som se propaga através de soluções aquosas, e estimula a membrana basilar, em regiões diferentes de acordo com a frequência e pressão. Esta é uma das últimas etapas do processo auditivo que antecede o cérebro.” 

Além do conceito da pressão acústica, também é trabalhada a dissonância sensorial. Esta é bastante utilizada no campo musical e diz respeito à impressão de, segundo Rebeca, “rugosidade” que sentimos ao ouvir duas frequências muito próximas.

“Essa sensação acontece por causa da limitação da chamada membrana basilar, que temos dentro de nossas orelhas, em se sensibilizar seletivamente e com acurácia a frequências vizinhas. Dessa forma, a estrutura fisiológica anterior ao processamento cerebral do som produz um dos componentes dos fenômenos de dissonância”, conclui.

Computação musical

Ainda relacionando a Física e estudos sobre o som, a computação musical é um campo que vem crescendo. Ela é carregada de multidisciplinaridade e é utilizada a fim de “fomentar a pesquisa científica, tecnológica e artística nas áreas de composição algorítmica, análise/síntese de som, acústica musical, análise musical assistida por computador, composição musical assistida por computador, processamento digital de áudio, multimídia e qualidade de serviço” segundo a Sociedade Brasileira de Computação (SBC).

Códigos de uma representação da computação musical
(imagem: reprodução do site Center for Music Technology – GTCMT)

Suas aplicações variam entre os mais diversos campos, passando pelas engenharias até a área da saúde e psicologia. “A computação musical é o encontro da música com a programação, o que inclui tanto composição de músicas através do uso do computador quanto a análise e o processamento automático de música. É uma área bastante interdisciplinar que dialoga com as artes e com as ciências”, complementa Rebeca. 

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