2) 청각기관
(1) 소리
무서운 영화를 볼 때 귀를 막으면 무서운 느낌이 줄어든다. 이를 통해 우리 생활에서 청각이 얼마나 중요한 역할을 하는지 이해할 수 있을 것이다. 청각경험을 가능하게 하는 자극을 소리가 하며 소리라는 물리적 에너지는 대개 성대나 첼로의 현 같은 물체의 진동에서 생겨난다. 이들 물체가 진동을 하면 그 물체를 둘러싸고 있는 공간 내 공기 분자의 밀도가 높았다가 낮아지기를 반복하게 되는데, 공기 분자의 반복적 밀집과 분산을 소리 또는 음파(sound wave)라고 한다.
공기 분자의 밀집과 분산(음파의 주기)이 초당 몇 회 반복되는지 나타내는 주파수(frequency)는 헤르츠(Hz)로 표시된다. 음파가 초당 1,000번 반복되는 소리는 1,000Hz 음, 5,000번 반복되는 소리를 5,000Hz 음이라고 한다. 귀를 자극하는 소리의 주파수에 따라 음고(pitch)가 달라지는데 주파수가 높은 소리는 고음, 낮은 소리는 저음으로 들리며, 주파수는 소리의 물리적 변화를 나타낸다. 음고는 주파수 변화에 상응하는 심리적 변화를 나타낸다. 청각기관이 반응하는 주파수의 범위는 약 20~20,000Hz까지로 알려져 있으며, 이를 가청범위라 하고 주파수가 이 가청범위를 벗어나기 때문에 들을 수 없는 소리도 많다.
소리의 또 다른 속성은 공기 분자가 최대로 밀집된 상태에서 최대로 분산된 상태까지의 폭을 말하는데 이 폭을 진폭(amplitude)이라 한다. 라디오의 볼륨을 높이는 것은 라디오에서 나는 소리의 진폭을 키운다는 의미다. 따라서 소리의 강약(loudness)은 주로 음파의 진폭에 의해 결정되며, 진폭은 데시벨(dB) 단위로 측정된다.
하나의 사인파로 나타낼 수 있는 소리를 순음(pure tone)이라고 하는데, 순음은 실험실에서 들을 수 있는 소리이다. 주변의 거의 모든 소리는 여러 개의 사인파로 구성된 복합음(complex tone)이다. 푸리에(Fourier) 분석이라는 기법을 이용하면 특정 복합음을 구성하는 여러 개의 순음을 분리할 수 있다. 특정 복합음을 구성하는 여러 순음 중 주파수가 가장 낮은음을 기본음, 그런 기본음의 주파수를 기본 주파수(fundamental frequency)라 한다. 기본음의 주파수보다 높은 주파수의 음을 상음(overtones) 또는 화음(harmonics)이라하고 복합음의 음고는 기본 주파수에 의해 결정되며 상음은 복합음의 음색(timbre)을 결정한다. 예시로, 첼로와 거문고의 소리가 다르게 들리는 것은 첼로와 거문고 소리의 상음이 서로 다르기 때문이다. 여기서 음색은 심리적 속성을, 상음은 물리적 속성을 일컫는다.
(2) 귀
귀는 크게 귓바퀴(pinna), 귓구멍(audiotory), 고막(eardrum)을 합해 바깥 귀라고 하며, 고막 안쪽에 위치한 추골, 침골, 등골을 합해 중간귀(middle ear)라 하고 와우관, 반규관, 전정관을 합해 속귀라 한다. 속 귀에서 청각 자극인 소리에 반응하는 청각 수용기 세포를 담고 있는 것은 와우관(cochlea)이다.
반규관(semicircular canals)에는 목을 축으로 한 머리의 회전 움직임을 탐지하는 수용기 세포가 들어있고, 전정관에는 머리의 수직 및 수평 움직임을 탐지하는 수용기 세포가 담겨 있다.
공기 분자의 진동(물체의 진동에 생선된 소리)은 귓구멍을 통해 맨 안쪽에 있는 고막을 진동시키는데 고막의 진동은 고막에 부착된 추골을 밀고 당기며, 추골은 침골을, 침골은 등골을 각각 밀고 당긴다. 등골의 움직임은 그에 부착된 난원창(속 귀의 막)을 진동시키며, 난원창의 진동은 와우관 내부에 차 있는 액체에 압력을 가하고 이 액체에 가해진 압력의 변화는 코르티 기관(Organ of Corti)을 구성하는 기저막(basilar membrane)을 진동시킨다. 기저막 위에 자리 잡고 있는 모세포(hair cells-청각 수용기)는 기저막의 진동을 신경 반응으로 바꾸어 놓는다. 이 신경 반응은 청신경을 따라 청각피질에 도달하면, 청각피질에서 청신경의 반응을 기초로 소리 속에 담겨 있는 여러 가지 의미를 분석하고 종합하는 역할을 한다.