A hang és a zaj végigkísérte az ember fejlődését, civilizációját. A beszéd és a zene az emberi lét legfontosabb jelenségeihez tartozik, de a zaj kellemetlen érzete is mindig jelen volt az emberi közösségekben. Kutatásunk alapja Hőgyes Endre, a Kolozsváron is tevékenykedő neves orvosprofesszor hallásvizsgálat terén végzett úttörő munkássága. Bár személye közismert a magyar orvostudományban, ezen kutatásairól szinte alig olvashatunk a szakirodalomban. Ez adta az ötletet ahhoz, hogy rekonstruáljuk egyik mérőeszközét, majd modern módszerekkel megismételtük méréseit. Így jutottunk el oda, hogy eredményeinket a zajszennyezés által okozott halláskárosodás vizsgálatára használjuk. Pályázatunkban bemutatjuk a hangok természetét, a zajok hatásait és Hőgyes Endre mérőműszerét, méréseit, illetve saját eszközünket és méréseinket.

A hang fizikai alapjai
A hang olyan longitudinális mechanikai hullám, amely levegőben terjedve az ember hallószervébe jut, és az agyban hangérzetet kelt. A hang erőssége a levegő nyomásingadozásától, a nyomáshullámok amplitúdójától függ. A hang intenzitása nyomásának négyzetével arányos. Az emberi füllel érzékelhető legkisebb hangnyomás a hallásküszöb. A hallható hangok felső határa körülbelül az a hangnyomás, amely már fájdalmat okoz, ez a fájdalomküszöb. A két küszöbérték közti hangerősség-tartomány 12 nagyságrendnyi, azaz a leghalkabb még éppen hallható hangnál a leghangosabb, a még éppen elviselhető hang 10¹²-szer erősebb.

Azért is hasznos a hangerősség vizsgálata során a nagyságrendeket figyelni, mert az inger és az érzet, azaz a hang fizikai erőssége és a keltett érzet nagysága közti kapcsolat exponenciális. Ez azt jelenti, hogy ha egy adott hangnál a tízszer erősebbet egységnyivel hangosabbnak érzem, akkor a százszor erősebbet kettő, az ezerszer erősebb hangot pedig három egységnyivel érzem hangosabbnak. Ez indokolja a hangintenzitás mérésére használt logaritmikus skálát, amelynek mértékegysége a decibel, dB (Alexander Graham Bell 1847–1922, a telefon amerikai feltalálója után). Tehát a hallásküszöb a 0 dB, az ennél ezerszer erősebb hang 30 dB, az egymilliószor erősebb hang 60dB.

A zaj mint láthatatlan ellenség
Manapság elfogadott alapelv, hogy inkább hallgassunk valamit, csak nehogy magunkra maradjunk a gondolatainkkal. Pedig a csendre kimondhatatlanul nagy szükségünk lenne. A körülöttünk lévő világ egyre hangosabb, az ipari fejlődés mind több energiát, nagyobb teljesítményű, és emiatt zajosabb gépeket igényel, a közlekedés rohamos növekedése miatt a járművek száma és sebessége emelkedik. Az idő és fáradság megtakarítása érdekében otthonunkban, házunk táján egyre több zajos gép működik.

Az adatok szerint a növekvő zajmennyiség miatt az állatok lassan nem tudnak tájékozódni, s egymást sem találják meg. Például a bálnák alacsony hangfrekvenciákon énekelnek, jóval az emberi hallásküszöb alatt. Az alacsony frekvenciájú éneklés segítségével a bálnák képesek az egész óceánban kommunikálni egymással, ennek alapján értesítik társaikat, ha megfelelő, táplálékban gazdag helyet találtak. Egy 100 évig is elélő kék bálna „akusztikus buboréka” 1600 km-ről 160-ra csökkent a zajszeny­nyezés miatt, ami az ipari zajszintnek felel meg. A zajszennyezés az elmúlt évtizedben megkétszereződött, főleg a városiasodott tengeri környezetekben és főként a kikötők környékén. Amennyiben a nőstények képtelenek meghallani az éneklő hímeket a zaj­szmog miatt, képtelenek lesznek szaporodni.

A modern korra jellemző városiasodás a lakosság zajterhelését ugrásszerűen megnövelte: a városokban például nagyobb forgalommal, a többszintes lakóépületekben fokozott szomszédoktól áthallatszó zajjal kell számolni. A magas lakóépületekben, irodaházakban a liftek, szellőző berendezések újabb zajforrásokat jelentenek.

Az emberek egy része a zajt a civilizáció szükséges velejárójának tekinti, ami ellen nem lehet, tehát nem is érdemes küzdeni. Mások szerint életünket a zaj elviselhetetlenné teszi, ezért az elérhető zajcsökkentés nem elegendő, magukat a zajforrásokat kell környezetünkben megszüntetni. Mindezen zajforrások mellett a fiatalok szórakozási szokásaik (MP3 lejátszók, koncertek, klubok) által fokozzák fülük zajterhelését. Érdeklődésünket e témakör keltette fel, annál is inkább, mert Hőgyes Endre kolozsvári kutatása a hallásvizsgálat terén is úttörőnek tekinthető.

Hőgyes Endre nyomában
Pályázatunkat Hőgyes Endre (1847–1906), a magyar orvostudomány jelentős és sokoldalú személyisége, illetve kolozsvári munkássága „ihlette”. Kutatásait Budapesten végezte, de nyolc évig Kolozsváron is dolkozott. Egy olyan találmánya jelentette a kiindulási pontunkat, amelyet Kolozsváron fejlesztett ki Graham Bell találmányát felhasználva, és mellyel a világon először mérhettek halláserősséget. E szerkezet volt az előhírnöke a Nobel-díjas Békésy György audiometriai vizsgálatainak.

Hőgyes kolozsvári munkássága
Hőgyes Endre 1875-től 1883-ig a kolozsvári Magyar Tudományegyetem orvosi szakán dolgozott. 1875. március 8-án kapott meghívást Kolozsvárra, ahol a nemrég alapított egyetemen egy fiatal és lelkes társaság tagja lett. Kollégája volt például Abt Antal, Koch Antal, Entz Géza és Brandt József. Hőgyes kezdeményezésére alakult meg a Kolozsvári Orvos-Természettudományi Társulat, amely eleinte külön, majd az Erdélyi Múzeum-Egyesülettel egyesülve működött tovább. E társulatnak célja az orvos és természettudományok művelése és a tagok közötti összetartás erősítése volt. A társaság gyűléseket, vitákat, tudományos és közérthető előadóesteket rendezett. A társulat elnöke Abt Antal lett, míg Hőgyes titkári tisztséget töltött be. A társulatnak volt egy negyedévente megjelenő tudományos folyóirata is (Orvos-Természettudományi Értesítő), mely az előadásokat, kutatásokat és a társulat többi tevékenységét közölte. Itt jelentek meg a hallásvizsgálatra vonatkozó cikkei. A lapnak Hőgyes Endre a főszerkesztője is volt.

 Visszatérés Budapestre
1883-ban Hőgyes visszatért Budapestre. A Magyar Tudományos Akadémia 1881-ben levelező, 1889-ben pedig rendes tagjává választotta. 1889-ben az Országos Közegészségügyi Tanácsnak rendkívüli, 1891-től pedig rendes tagjává nevezték ki. 1889-től a Magyar Természettudományi Társulatnak egyik alelnöke lett. A Magyar Orvosi Könyvkiadó Társulatnak 1883-tól 1893-ig titkára volt, 1894-től pedig elnöke. A Budapesti Királyi Orvosegyesületben a választmány tagja, és a veszettség tanulmányozására kiküldött bizottság elnöke lett. Az ő igazgatása alatt jött létre 1890. április 15-én a budapesti Pasteur Intézet. A Magyar Tudományos Akadémia 1890-ben a Marczibányi-jutalommal tüntette ki.

Jelentősebb kutatásai
Hőgyes Endrét kutatási eredményei nemzetközi szinten is híressé tették. 1872–1874 között több kutatást végzett a vese működésével kapcsolatosan, kutatási eredményeit a Természettudományi Közlöny és más folyóiratok publikálták. 1873 júliusában dolgozata jelent meg a Bunsen-féle szívó-fúvóról, amelyről mint mesterséges légzési készülékről írt a légvételi elégtelenségek kiegyenlítésére. 1896-ban újabb dolgozata látott napvilágot az Orvosi Hetilapban, melyben Magyarországon elsők között írt Röntgen felfedezésének alkalmazásáról. E dolgozata, melynek záradékában megemlítette a sugárterápia lehetőségét, megelőlegezte a mai sugárterápiát, sugárbiológiát. Legjelentősebb eredménye a Pasteur-féle védőoltás továbbfejlesztése volt, amit jelenleg is az általa továbbfejlesztett formában használnak.

Hőgyes hallásmérő készüléke
Hőgyes kolozsvári munkásságának egyik kiemelkedő eredménye volt, hogy a Bell által 1878-ban megépített telefont már 1879-ben felhasználta, és halláserősség mérésére alkalmazta. Az általa készített készülék a világon az első audiométernek tekinthető. A két Bell-féle telefont összekötő többszálas huzalkörbe mellékágként csúszdát vagy Siemens-féle hidat kötött be (1. ábra). A beszélő a telefonban a hang által keltett áramot az elágazás segítségével bebocsáthatta vagy elzárhatta a hallgató telefonban. A hang erejét az ellenállásoknak köszönhetően fokozhatta, vagy csökkenthette. A méréseket úgy végezte, hogy megjegyezte a mellékágba beiktatott azon ellenállás nagyságát, amitől kezdve a hallgató észlelni kezdte a hangot. Így megkapta az alany fülérzékenységének alsó határát a Siemens-féle híd egységében mérve.

1. ábra. Hőgyes eredeti hallásvizsgáló készülékéről készült rajz
az Orvos Természettudományi Értesítő alapján

Hőgyes mérési eredményei
A készülék elkészítése után Hőgyes Endre rengeteg kísérletet végzett különböző korosztályokon (10-től a 37 évesig). Minden egyénnél hat mérést végzett. Az első hármat úgy hajtotta végre, hogy jó vezetővel kezdve indult, majd az ellenállásokat rendre kiiktatta az áramkörből, míg az alany hangot észlelt. Amint ez megtörtént, feljegyezte az ellenállások nagyságát. A következő három mérést már úgy végezte, hogy előbb minden ellenállást bekötött, így a hang maximális erősségű volt. Ezután az ellenállásokat rendre kiiktatta, míg az alany már nem hallotta a metronóm ketyegését. Mivel a gyenge ketyegésnél fennállt annak a veszélye, hogy a páciens esetleg nem hallja a hangot, ezért Hőgyes a telefon és az ellenálláshíd közé egy Pohl-féle gyrotopot kapcsolt. Így tetszés szerint ki- vagy bekapcsolhatta a hallgató telefont az áramkörben, meggyőződve arról, hogy az alany valóban hallotta-e a ketyegést, vagy csak érzékcsalódása volt. Csak azon adatokat vette figyelembe, melyeknél a többszöri kísérletek után is mindig helyes választ kapott. Hat helyes mérésnek a számtani közepét tekintette a fülérzékenység alsó határának. E szám csupán az általa konstruált konkrét kísérleti berendezésre volt jellemző. Hangforrásként elektromágneses csengőt használt.

Hallásmérő berendezésünk
Hőgyes Endre tehát a világon elsőként mérte meg az emberi hallás erősségét. A mi hallásmérő eszközünk (2. ábra) könnyen hordozható, és a hangfrekvencia függvé­nyében is tanulmányozni lehet vele a hallásélességet. A rendszert a következő elemek alkotják:

– hangforrás (egy számítógép, mellyel egy változtatható frekvenciájú tiszta hangot generálunk egy szoftver segítségével;
– légvezetéses fülhallgató (a számítógéphez kötve);
– 3 potenciométer (két lineáris és egy sínpotenciométer, sorosan kötve a számítógépet és a fülhallgatót összekötő huzalon);
– multiméter (az ellenállás mérésére).

2. ábra. Hallásmérő berendezésünk

Mérőműszerünk kalibrálása
Ahhoz, hogy méréseink összehasonlíthatók legyenek a szokásos audiogramokkal, berendezésünket kalibráltuk: egy szonométerrel (hangerősségmérővel) megkerestük a hangerősség és az ellenállás közti kapcsolatot (3. ábra). Mivel a szonométer rendkívül érzékeny volt, a kalibrálást a kolozsvári Agnus Rádió süketszobájában végeztük.

3. ábra. Mérőműszerünk kalibrálási diagramja

A zaj káros hatása a fiatalokra
Habár több korosztályon is végeztünk hallásméréseket, célunk elsősorban a fiatal korosztály halláskárosodásának felmérése volt. A fülünket érő hanghatás károsító mértéke függ a hang erősségétől és időtartamától. Rövid ideig tartó nagyon intenzív, vagy sokáig tartó, kevésbé intenzív zaj is éppúgy maradandóan károsíthatja fülünket, ha e behatások után pihenésképpen nem biztosítunk kellő ideig csendet a hallószervünknek.

Habár a fiatalok általában tisztában vannak azzal, hogy a túl hangos zene károsíthatja a hallásukat, mégsem csökkentik a zenelejátszójuk hangerejét. Elődeink klasszikus és népi muzsikáját a nagy hangerejű beat, pop, house és heavy metal fülsiketítő zenéje váltotta fel, melyet a rajongók nagyteljesítményű hangosító berendezésekkel tesznek még „élvezhetőbbé”.

A 120–130 decibelt elérő erős hangoktól egyszeri behatásra is visszafordíthatatlanul károsodhatnak a hallósejtek, de ha nap mint nap 85 decibelnyi értéknél nagyobb éri a fület, az is halláscsökkenést idéz elő. Ez utóbbi igen alattomosan működik, mert a halláscsökkenés mindig a 4000–6000 Hz tájékán, a magas hangoknál kezd kialakulni, ami a beszédértést nem befolyásolja, mivel a beszéd hangjai körülbelül a 150 és 2500 Hz közötti tartományban vannak. Tehát megvan rá az esély, hogy az áldozat addig észre sem veszi halláskárosodását, amíg az a beszédértést nem zavarja.

A különböző zeneklubokban nagy előszeretettel használják a 40 Hz-es hangsugárzást, ami növeli a hallgatók adrenalin-szintjét, ezzel egyfajta függőséget okozva. Az autókban dübörgő hasonló zene okozza a balesetek nagy százalékát, mivel a zene hallgatója egyfajta transz állapotba kerül, elveszítve a lélekjelenlétét és reflexei gyorsaságát. A másik nagyon nagy probléma az, hogy e hangsugárzás nagymértékben károsítja a hallást. Kísérleti állatokon kimutatták, hogy a szőrsejtek emiatt elpusztulnak a Corti-szervben. 

Mérési eredményeink a fiatalok hallásvesztésére vonatkozóan
Az általunk készített berendezéssel hallásméréseket végeztünk kortársaink körében, két csoportot különböztetve meg: (1) zeneklubokba járó, illetve rendszeresen hangos zenét hallgató fiatalok, és (2) az e szórakozást kerülő fiatalok. Külön vizsgáltuk  a jobb és a bal fület. 

A mérési eredményeinket – Hőgyeshez hasonlóan – ellenállás-egységekben fejeztük ki. Az adatok kiértékelését egy általunk (Pascal programozási nyelvben) írt szoftver segítségével is elvégeztük. A különbség más audiogrammokhoz képest az, hogy a függőleges tengelyen a hangerősség helyett az ellenállás jelenik meg. E grafikonokhoz hasonlóan a függőleges tengely pozitív irányát lefelé vettük fel. A grafikus képen megjelenő pontok minél lejjebb helyezkednek el, annál jobb a hallás, mivel mennél nagyobb ellenállást iktattunk be, annál halkabb lett a hang. A következő frekvenciaértékeken végeztük a méréseinket: 500, 1000, 2000, 2500, 3000, 3500 és 4000 Hz. Eredményeink egyértelműen tükrözik az említett hangos zene káros hatásait. Audiogrammjainkon a vízszintes tengelyen a hang frekvenciáját (Hz), míg a függőleges tengelyen az ellenállást (kOhm) tüntettük fel.

4. ábra. Első kísérleti alanyunk, akinek nem szenvedélye a zene, normális hallású fiatalember, hallásélessége a frekvencia növekedésével kissé növekedik

Első kísérleti alanyunk (P. A., 17 éves) nem él semmilyen zenei szenvedélynek. Amint a 4. ábrán láthatjuk, P. A. viszonylag normális hallású fiatalember, akinek a hallásélessége a frekvencia növekedésével kissé növekedik, de e jelenség általános. Második alanyunk (P. R., 18 éves) ritkán eljár bulikra, illetve rendszeresen hallgat mp3 lejátszót fülhallgatóval. Ezért a hallása észrevehetően gyengébb, mint az első személyé, de nem mondható rossznak (5. ábra). Ha viszont tovább folytatja eddigi zenehallgatási szokását, esetleg később hallásproblémái lehetnek.

5. ábra. Második alanyunk ritkán eljár bulikra, illetve rendszeresen hallgat mp3 lejátszót fülhallgatóval, ezért hallása észrevehetően gyengébb, mint az első személyé, de nem mondható rossznak

Harmadik alanyunk (K. K., 18 éves) rendszeresen jár klubokba, illetve mp3 lejátszót is rendszeresen hallgat. Annak ellenére, hogy a bal fülénél nagyon jó hallást mértünk, a jobb füle esetében drasztikus volt az eltérés (6. ábra). Mint korábban is jeleztük, a hallásprobléma magas frekvenciáknál kezdődik, majd így romlik tovább az alacsonyabb frekvenciák felé. A harmadik személy még kevésbé érzékelheti ezt, mivel a 3000–4000 Hz-es hangok nem túl gyakoriak a mindennapokban. Ennek ellenére a probléma fennáll, és a hallása tovább romolhat.

6. ábra. Harmadik alanyunk rendszeresen jár klubokba, illetve mp3 lejátszót is rendszeresen hallgat. Annak ellenére, hogy a bal fülénél nagyon jó hallást mértünk, a jobb füle esetében drasztikus volt az eltérés

A zajszennyezés korunk egyik nagy problémája, amellyel nap mint nap szembesülünk, de nem túl sokat teszünk ellene. 
 
 

Természet Világa,

140. évfolyam, 9. szám, 2009. szeptember http://www.termeszetvilaga.hu/  http://www.chemonet.hu/TermVil/