# Zece microsecunde între urechi: biofizica localizării sunetului

Când o sursă sonoră se află lateral, unda acustică atinge o ureche cu o fracțiune de milisecundă înaintea celeilalte. Trunchiul cerebral uman detectează o diferență de sosire de numai 10 microsecunde — un interval de o sută de ori mai scurt decât durata unui singur impuls nervos (1,0 ms), corespunzător unui pas acustic în aer de doar 3,4 milimetri.

## Indicatori cheie

- **Pragul minim de detecție (ITD):** 10 µs (pe linia mediană a capului, la 0° azimut).
- **Decalajul maxim la 90°:** ~656 µs (pentru o lățime a capului de 17,5 cm la o viteză a sunetului de 343 de metri pe secundă).
- **Raportul temporal neural:** 100 : 1 (un potențial de acțiune durează 1.000 µs, în timp ce oliva superioară medială rezolvă decalaje de 10 µs).
- **Diferența de parcurs acustic la prag:** 3,43 mm (la o viteză a sunetului de 343 de metri pe secundă).
- **Rezoluție unghiulară minimă (MAA):** 1,0°–2,0° pe linia mediană frontală.

## 1. Testul psihoacustic și decalajul temporal pur

La frecvențe joase (sub 1.500 de Hz), undele sonore ocolesc capul fără atenuare semnificativă de volum. Creierul determină direcția din care vine sunetul exclusiv prin diferența de fază și timpul de sosire la cele două timpane. 

- Un decalaj de -656 µs plasează senzația sonoră complet în urechea stângă (90° stânga).
- Un decalaj de -261 µs corespunde unui unghi de 30° spre stânga.
- Un decalaj de 0 µs plasează semnalul perfect în centrul capului.
- Un decalaj de +261 µs corespunde unui unghi de 30° spre dreapta.
- Un decalaj de +656 µs plasează semnalul complet în urechea dreaptă (90° dreapta).

## 2. Modelul circuitului Jeffress (MSO)

Formulat de Lloyd Jeffress în 1948, modelul explică modul în care trunchiul cerebral transformă timpul în spațiu:
- Axonii proveniți din nucleul cohlear anteroventral (AVCN) din ambele părți funcționează ca linii biologice de întârziere calibrate spațial.
- Neuronii bipolari din oliva superioară medială (MSO) funcționează ca detectoare de coincidență.
- Un neuron specific descarcă potențiale de acțiune doar atunci când impulsurile din ambele urechi sosesc simultan la nivelul somei.
- Canalele de potasiu *K_v1.1* cu activare la voltaj scăzut și sinapsele gigante Held scurtează durata potențialelor postsinaptice excitatorii (EPSP) la sub 0,2 ms, eliminând instabilitatea temporală.

## 3. Modelul sferic Woodworth-Schlosberg

Relația dintre unghiul de incidență *θ* (în radiani) și diferența de timp interaurală (ITD) este dată de ecuația:
`ITD = (r / c) * (θ + sin θ)`

unde:
- `r` este raza craniană echivalentă (~8,75 cm pentru o lățime de 17,5 cm sau circumferință de 56 cm);
- `c` este viteza sunetului în aer (343 de metri pe secundă la 20°C);
- `θ` este azimutul sursei în radiani.

Sub apă, viteza sunetului crește la aproximativ 1.480 de metri pe secundă (de 4,3 ori mai rapid decât în aer). Decalajul maxim scade la sub 160 de microsecunde, iar conducerea osoasă craniană anulează separarea dintre urechi, cauzând pierderea localizării direcționale la om.

## 4. Etapele procesării binaurale

1. **Urechea internă (Organul Corti):** Blocarea de fază (*phase locking*) a potențialelor pe unda mecanică sub 1.500 de Hz.
2. **Nucleul cohlear (Bulbii Held):** Sinapse gigante cu cinetică AMPA ultrarapidă (< 0,2 ms).
3. **Oliva superioară medială (MSO):** Linii de întârziere Jeffress și detecție de coincidență pentru ITD (rezoluție 10–20 µs).
4. **Oliva superioară laterală (LSO):** Comparația diferențelor de intensitate (ILD) pentru frecvențe înalte (> 3.000 de Hz) prin inhibiție glicinergică încrucișată.

## Bibliografie științifică

- Jeffress, L. A. (1948). *A place theory of sound localization*. Journal of Comparative and Physiological Psychology, 41(1), 35–39.
- Rayleigh, Lord (1907). *On our perception of sound direction*. Philosophical Magazine, 13(74), 214–232.
- Woodworth, R. S., & Schlosberg, H. (1954). *Experimental Psychology*. Holt, Rinehart and Winston, New York.
- Yin, T. C., & Chan, J. C. (1990). *Interaural time sensitivity in medial superior olive of cat*. Journal of Neurophysiology, 64(2), 465–488.
- Grothe, B., Pecka, M., & McAlpine, D. (2010). *Mechanisms of sound localization in mammals*. Physiological Reviews, 90(3), 983–1012.