A KÍSÉRLETEZŐ BÉKÉSY GYÖRGY

Kovács László
Berzsenyi Dániel Tanárképző Főiskola,
Szombathely

"Valóban a természet volt, amely kigondolta a bonyolult, tekervényes hallásátalakítót, és beásta mélyen a legkeményebb csontba, az ember testébe, de Békésy olyan ügyes és gyakorlott szakértelemmel hatolt be a legrejtettebb zugába, és állapította meg működési elveit, hogy a modern fül szinte Békésy találmányának tűnik, nem a természet nyugodt fejlődésének. "

S.S. Stevens, az Amerikai Akusztikai Társulat aranyérmének átnyújtásakor (1961)

Békésy György a sötét éjszakában egy tömött aktatáskával kioson az Orvostudományi Egyetem Bonctani Intézetének hátsó bejáratán. Még éppen eléri az utolsó villamost. Elhelyezkedik a kocsiban, maga mellé teszi aktatáskáját. Rajta kívül csak egy szolgálatba induló rendőr utazik még, aki érdeklődve ránéz Békésyre.

Ő közömbösséget színlelve visszatekint, s alig várja már, hogy munkahelyére, a Posta Kísérleti Állomásra érkezzen. Dolgozószobájában azonnal munkához lát. Kiveszi táskájából a frissen kapott emberfejet, kifűrészeli belőle az emberi test legkeményebb csontját, a sziklacsontot. Ezután óvatosan közelíti meg a belső fület. A középfülhöz csatlakozó résznél a három parányi hallócsontocskából csak a kengyelt hagyja meg. A belső fül ovális ablakához igen szorosan csatlakozik a kengyel, amely itt adja át a dobhártyáról érkező rezgéseket a belső fül folyadékának. Békésy vibrátort erősít a kengyelhez. Ezzel tetszőleges magasságú és erősségű hangokat tud majd a belső fülbe juttatni.

A belső fül másik oldalán a tekervényes csiga található. Itt finom fogorvosi fúróval eltávolítja a csiga csúcsát. A művelet pontosságát mikroszkóp alatt ellenőrzi. Amikor már bele tud nézni a csiga belsejébe, megáll a munkával és hosszasan gyönyörködik a látványban. Ugyanúgy, mint amikor azt először pillantotta meg. Átadja magát az esztétikai élvezetnek, megfeledkezik a további teendőkről. Pedig teendő van bőven. Fúrás közben óhatatlanul kifolyik a csigában levő könnycseppnyi mennyiségű folyadék egy része. Ezt azonnal pótolni kell, hogy ki ne száradjon a hajszálvékony, a csiga csúcsa felé szélesedő mintegy 3 és fél cm hosszú alaphártya, a bazális membrán, aminek a rezgéseit tanulmányozni akarja. Az elmúlt hónapokban már pontosan kimérte ennek a folyadéknak a kémiai összetételét, fizikai jellemzőit, így van már neki alkalmas pótló folyadéka.

Ezután szénporszemcséket szór a folyadékba, majd parányi üveglappal lefedi a csiga csúcsát. A ragasztószert is gondos, hosszú munkával választotta ki. Olyan ragasztó kell, amely olyan rugalmas, hogy követni tudja az üveglapka rezgéseit.

Ezután már csak megfelelő világításról kell gondoskodnia. Az alaphártya szapora rezgéseit csak úgy tudja a mikroszkóp alatt megfigyelni, ha periodikus megvilágítást stroboszkopikus fényt alkalmaz. Ezzel lelassítja a látványt. Tulajdonképpen egy-egy szénszemcse mozgását figyeli, hisz az alaphártya maga áttetsző, nem látható a mikroszkóp alatt.

A hosszas előkészület után megkezdődik a kísérlet. Először mély hangokkal, majd egyre magasabb hangokkal rezegteti be a belső fül folyadékát és ezzel az alaphártyát. Minden esetben azt tapasztalja, hogy egy rezgési hullám suhan végig a hártyán. Ez új dolog, ezt eddig senki sem tudta. De számára, a fizikus számára azonnal világossá válik: ennek így kell lennie: csak tovahaladó hullám tud energiát eljuttatni a belépési ponttól, a kengyeltől a csiga belsejébe, az idegszálak végeihez.

Másik megfigyelése is forradalmian új: a mélyebb hangoknál a csiga csúcsánál, a magasabb hangok esetén a csiga alapjánál éri el ez a haladó hullámmozgás a legnagyobb kitérését. Békésy elmosolyodik. Ez nagyon ritkán fordul elő nála. Nem érvényes Helmholtz 1863-tól elfogadott feltételezése, a rezonancia-elmélet. Fülünk az 1300 különböző hangmagasságot nem a belső fülben levő megfelelő szőrsejtek rezonanciája alapján választja szét. Megvan a nagy felfedezés: az alaphártya hely szerint különíti el az eltérő magasságú hangokat.

1928-at írunk. A Nobel-bizottság 1961-ben jutalmazza ezt a felfedezést, amelynek lényegét nem változtatja, csak a részleteket finomítja Békésy az elkövetkező évtizedekben.

A középfül csontocskái

Békésy alkalmasan megépített, nagyított fülmodelleken és hullákból kioperált valódi belsőfül-preparátumokon dolgozott. Így valósághűen hozta létre a tisztán mechanikai mozgásokat, jól értelmezte azokat. Helyesen látta, hogy a belső fül csigájában levő bazális membrán különböző helyein kialakuló maximális kitérések felelősek a hangmagasság észleléséért. Tudta azonban, hogy ezek a maximális kitérések önmagukban nem tudnák az éles 0,35 százalékos pontosságú - hangmagasság-elkülönítést magyarázni. Õ a pontos szétválasztást teljes egészében az agy működési körébe utalta. Az élő fülön végzett megfigyelésekből ma már tudjuk, hogy létezik a fülben egy további erősítő, rezgésszám-kiértékelő mechanizmus. Az alaphártyához közvetve kapcsolódó külső szőrsejtek a maximális kitérésű helyeken - saját mozgásukkal - tovább erősítik és az elsődleges rezgésnél pontosabban lokalizálják a membrán maximális kitérését. Ez csak az élő fülön következik be. Technikai szakkifejezéseket használva azt mondhatjuk, hogy a belső fülben levő elektrokémiai energiaforrás elektromechanikai visszacsatolással kapcsolódik az elsődleges mechanikai rezgéshez: az akusztikus jeleket felerősíti. Ugyanakkor két közel azonos magasságú, de kissé eltérő erősségű hang közül a fül - úgynevezett nem lineáris tulajdonsága alapján - az erősebbet erősíti tovább, ezzel a másikat elnyomja. A fül, a Bajor Királysággal ellentétben, nem demokratikus intézmény.

A külső szőrsejtek mozgásuk során sajátos, magas hangokat adnak. Ezt modern eszközökkel ma már fel is tudják fogni. Fülünk tehát nemcsak hangfelfogó, hanem hangadó szerv is.

A Békésy-életmű

Békésy György 1921-ben a Berni Egyetemen 6 félévet hallgatott, majd egy rendes és egy rendkívüli félévet töltött el a Budapesti Tudományegyetemen. Ezután a doktorátus megszerzése érdekében két évig folytatott a fizika tudomány területén elmélyült kutató munkát Eötvös Loránd utódjának, Tangl Károlynak az irányításával Budapesten. Hogyan jutott el egy kémiai alapképzettségű, fizikából doktorált fiatal tudós a belső fül vizsgálatához? Békésynek első munkahelyén, a Posta Kísérleti Állomás jól felszerelt laboratóriumában azt a kérdést kellett eldöntenie, hogy a telefonátvitel minőségének megjavítása érdekében mibe kell invesztálni a pénzt, a kábelhálózatba vagy a telefonkészülékekbe. Békésy szerint csak a fül szolgáltathatja a helyes választ: Nobel-előadásában is bemutatott két rezgési ábrát. Ezekből az látható; hogy egy rövid kattanáskor a dobhártyán rövidebb idejű rezgés keletkezik, mint amikor a telefonhallgató membránjára hirtelen egyenáramot kapcsolunk. A fizikus részletesen feltérképezte a dobhártya azon részeit, amelyek-azonos kitéréssel rezegtek. Két vékony fémszálból különleges kondenzátort készített. Az egyik szálat a dobhártyára erősítette, a másikat mellé tette a külső hallójáratba. A dobhártya rezgésekor változik a két fémszál távolsága, ezzel változik a belőlük képezett kondenzátor kapacitása. Ezt megfelelő áramköri kapcsolással pontosan ki lehet mérni.

Békésyt érdekelte, hogy hogyan halad a hangrezgés a dobhártyától a középfül három parányi csontocskáján, a kalapácson, üllőn és kengyelen át a belső fül felé. A csontocskák mozgására, a kengyel energia-átadási módjára vonatkozóan sok új felfedezést tett. Kutatási eredményeire nagyon sok, ma is használatos, hallásjavító műtét épül.

Békésy 1940-46-ig - a kutató állásának megtartásával - a Budapesti Tudományegyetemen egykori mestere, Tangl Károly utóda lett. Tartalommal töltötte meg a műhelygyakorlatokat. Õ maga mestere volt a kéziszerszámok használatának és ezt szerette volna elérni fizikatanár szakos hallgatóinál is. Ugyanakkor igen magas színvonalú előadásokat tartott, a laboratóriumi gyakorlatokon, a könyvtárhasználatnál túl nagy szabadságot biztosított a hallgatóknak: kutatótársként kezelte valamennyit. Békésyt Budapestről Stockholmba, a Karolinska Intézethez hívták. Itt 1946-ban a belső fül kiemelésének kényes műveletére tanította kollégáit. Mint tudjuk, a csiga szervezetünk legkeményebb csontjába, a sziklacsontba van beágyazva, kivétele ma is komoly feladat.

A Technikai Intézetben kutatásokat is végzett. Új, a páciens által kezelt hallásvizsgáló készüléket tervezett. Ez a készülék továbbfejlesztése a "Békésy audiométer"-nek, amelyet még Magyarországon épített meg Pulvári Károly hangmérnökkel. Olyan új elvet alkalmazott, amelyet más érzékszervek vizsgálatánál is használni lehetett. Meg lehetett határozni például a galambok szemének érzékenység-változását a sötéthez való alkalmazkodás közben.

Az érzékszervek közös tulajdonságainak vizsgálata kötötte le később a Harvard Egyetemen, majd Hawaiiban is.

Békésy Laboratory of Neurobiology, University of Hawaii, (1993 East-West Road, Honolulu) Békésy egykori munkahelyét 1978-ban nevezték el az alapítójáról.

S.S. Stevens professzor már 1937-ben kollégájával, Newmannal eljött Budapestre, hogy az Egyesült Államokba, az egyik legrangosabb egyetemre, a Harvardra hívja Békésyt. Õ akkor nemet mondott. Érdekes volt a két amerikai kutató és Békésy első találkozása. Békésy műszerésze, a jó - kiállású Krenko, .naponta - friss, fehér köpenyben dolgozott. Békésy kopott, homokszínű öltönyt hordott. Az amerikaiak, belépve a laboratóriumba, Krenkót üdvözölték, mint a nemzetközi hírű kutatót.

Tíz év múlva, 1947-ben, amikor a Budapesti Tudományegyetem nem hosszabbította meg Békésy külföldi kutatói státusát, engedett Stevens újabb csábításának, és Bostonba költözött. Itt kezdte tanulmányozni a fül csigájának elektromos folyamatait.

A sok alapvető felismerése, mérése közül egyetlen eredményét emeljük ki. Létezik a belső fülben egy igen vékony, úgynevezett hálóhártya. Ennek két-oldala között mintegy 0,2 V egyenfeszültséget mért. Ez azt jelenti, hogy fülünkben ennek a hártyának nagyon nagy az elektromos ellenállása. Ha 1 cm-es szigetelőréteget képeznénk belőle, akkor arra 100000 V feszültséget kapcsolhatnánk az elektromos átütés veszélye nélkül.

Békésy György eredményeit, módszereit szerte a világon használták, őt azonban magányos kutatónak kell tekintenünk. Csaknem mind a 160 tudományos közleményének ő az egyedüli szerzője. Cikkeiből, előadásaiból E.G. Wever két könyvet állított össze: Kísérletek a hallás területéről (Experiments in Hearing, 1960) és Érzékszervi gátlás (Sensory Inhibition, 1967).

1966-ban Békésy György otthagyta a Harvard Egyetemet, és Hawaiiba költözött, mert - bár nem kellett tanítania - mégsem kapta meg az amerikai Cambridge-ben azt a kutatói szabadságot, amit budapesti évei alatt élvezett.

Kellemes meglepetés éri a magyar turistát, ha az Amerikai Egyesült Államok ötvenedik tagállamába, a Ráktérítő közelében levő Csendes-óceáni Hawaii-szigetcsoportra látogat. Az Oahu-szigeten elterülő főváros, Honolulu északi szélén, az erdő fedte hegyek közé beékelve szerény külsejű, de jelentős épületet talál, az érzékszervi tudományok művelésére létrehozott Békésy Laboratóriumot: Eredeti nevén: Laboratory of Sensory Sciences, 1978 óta: Békésy Laboratory of Neurobiology, University of Hawaii, 1993 East-West Road. Ezt a kutatóhelyet a Hawaii Telefontársaság Békésy számára hozta létre. Alapítványi tanszékként, teljesen felszerelve adta át azt az egyetemnek.

Az előcsarnokban három Békésy-fotót láthatunk: a szellemi alapító, a névadó hivatalos portréját; valamint eszközei mellett a fehérköpenyes kísérletezőt az egykori kollégák fényképei közt. A tájékoztatást szolgáló, a jelenlegi munkatársak névsorát, szobabeosztását tartalmazó tábla felett is az őt ábrázoló festmény függ.

Örömünkre szolgálhat, hogy kérés nélkül kezünkbe nyomnak egy különlenyomatot az Annual Review of Physiology 1974. évi, 36. kötetéből: "Some Biophysical Experiments from Fifty Years ago". Ennek kéziratát 1972 áprilisában, két hónappal halála előtt küldte el a folyóirat szerkesztőségének Békésy. Ezen filozofikus emelkedettségű, anekdotikus írásában nemcsak az ötven év előtti biofizikai kísérleteiről, hanem egész életéről beszámol. Arról az életről, amely Budapestről indult 1899. június 3-án, és Honoluluban végződött 1972. június 13-án.

Preciziós, univerzális műszerünk a fül

Békésy György-emlékek

• BÉKÉSY GYÖRGY SZÜLŐHÁZA, az egykori Philadelphia Kávéház épülete, amelyet 1969-ben lebontottak (Budapest, Pauler u. 1.)
• BÉKÉSY GYÖRGY LAKÓHÁZA (Budapest, I. Fő u. 19.)
• MÁRVÁNYTÁBLA BÉKÉSY LAKÓHÁZÁN - Születésének 100. évfordulóján, 1999-ben állíttatta a Budavári Önkormányzat
• MAGYAR SZÁRMAZÁSÚ NOBEL-DÍJASOK MÁRVÁNYTÁBLÁJA (BUDAPEST, II. Fő u. 68.) NOBEL-DÍJASOK: LÉNÁRD FÜLÖP 1905, BÁRÁNY RÓBERT 1914, ZSIGMONDY RICHÁRD 1925, SZENTGYÖRGYI ALBERT 1937, HEVESY GYÖRGY 1943, BÉKÉSY GYÖRGY 1961, WIGNER JENŐ 1963, GÁBOR DÉNES 1971, POLÁNYI JÁNOS 1986, WIESEL ELIE 1986, OLÁH GYÖRGY 1994, HARSÁNYI JÁNOS 1994
• BÉKÉSY DOMBORMÛVES BRONZ EMLÉKTÁBLA egykori munkahelye, a Posta Kísérleti Állomás, ma Távközlési Kutató Intézet falán, alkotója Lessenyei Márta, 1979 (Budapest, IX. Zombori u. 2.): 1927 és 1947 KÖZÖTT E HÁZBAN VÉGEZTE KUTATÁSAIT DR. BÉKÉSY GYÖRGY FIZIKUS. 1961-BEN ORVOSI NOBEL-DÍJAT KAPOTT.
• BÉKÉSY GYÖRGY BRONZ SZOBRA - A Postamúzeum két bronz másolatot készíttetett a Békésy Miklós (György öccse) által alkotott BÉKÉSY-szoborról: az egyik a Békésy Postaforgalmi Szakközépiskolában van Budapesten, a másik a Rádió és Televízió Múzeumban Diósdon.
• BÉKÉSY BRONZ BÜSZTJE - Születésének 100. évfordulóján avatták a Puskás Tivadar Távközlési Technikum aulájában (Budapest, IX. Gyáli út 22.), készítette Szatmáry Gyöngyi (1999)
• BÉKÉSY KOPJAFA - A Rádió és Televízió Múzeum (Diósd, Kóbányai út) előtti parkban kopjafákon láthatjuk a rádiózás, televíziózás 13 jelentős alkotójának faragott portréját (Salló István és fiai: Csaba és Győző, 1995). Közöttük: Dr. BÉKÉSY GYÖRGY 1899 Honolulu 1972
• BÉKÉSY GIPSZ SZOBORKARIKATÚRA - a Rádió és Televízió Múzeumban, készítette Csiky László, 1995
• BÉKÉSY EMLÉKÉREM - Optikai, Akusztikai és Filmtechnikai Tudományos Egyesület, MTESZ, Budapest, II. Fő u. 68.
• BÉKÉSY EMLÉKSZOBÁK a diósdi Rádió és Televízió Múzeumban. Itt látható a Békésy Archívum, amelyet a Hawaii Egyetem ajándékozott a múzeumnak: Békésy kísérleti eszközei, fotók, plakettek, szobrok.
• BÉKÉSY GYÖRGY POSTAFORGALMI SZAKKÖZÉPISKOLA (Budapest, XVII. Békésy tér 1. és Széchenyi út 9-11.) Az aulában áll márványtalapzaton Békésy bronz szobra (1996).
• BÉKÉSY TÉR, a Békésy Szakközépiskola előtti tér
• BÉKÉSY GYÖRGY SZOBRA az egri Wigner Jenő Informatikai Szakközépiskola parkjában
• BÉKÉSY LABORATORY OF NEUROBIOLOGY, University of Hawaii, (1993 East-West Road, Honolulu) Békésy egykori munkahelyét 1978-ban nevezték el az alapítójáról.
• BÉKÉSY COLLECTION Stockholmi Archeológiai Múzeum. A Nobel Alapítvány itt helyezte el Békésy művészettörténeti gyűjteményét, melyet hagyatékként kapott a Nobel-díjas tudóstól.