Hanghullám áthaladása az emberi hallószervben. A hallószervön áthaladó hangsor

A hang információszerzés folyamata magában foglalja a hang észlelését, továbbítását és értelmezését. A fül rögzíti és idegimpulzusokká alakítja át a hallóhullámokat, amelyeket az agy fogad és értelmez.

Sok van a fülben, ami nem látható a szemmel. Amit megfigyelünk, az csak egy része a külső fülnek – egy húsos-porcos kinövés, más szóval a fülkagyló. A külső fül a kagylóból és a hallójáratból áll, a dobhártyánál végződve, amely kommunikációt biztosít a külső és a középfül között, ahol a hallószerkezet található.

Fülkagyló hanghullámokat irányít a hallójáratba, hasonlóan ahhoz, ahogy az ősi Eustachian trombita a hangot a fülbe irányította. A csatorna felerősíti a hanghullámokat és ráirányítja azokat dobhártya. A dobhártyát érő hanghullámok rezgéseket okoznak, amelyek három kis hallócsonton: a kalapácson, az incuson és a stapesen keresztül közvetítődnek. Felváltva rezegnek, hanghullámokat továbbítva a középfülön keresztül. E csontok legbelső része, a stapes, a test legkisebb csontja.

Staps, vibrálva nekiütközik az ovális ablaknak nevezett membránnak. A hanghullámok áthaladnak rajta a belső fülig.

Mi történik a belső fülben?

Itt zajlik a hallási folyamat érzékszervi része. Belső fül két fő részből áll: a labirintusból és a csigából. Az ovális ablaknál kezdődő és valódi csigaként görbülő rész fordítóként működik, a hangrezgéseket elektromos impulzusokká alakítva, amelyek továbbíthatók az agyba.

Hogyan működik a csiga?

Csiga folyadékkal töltve, amelyben a baziláris (fő) membrán felfüggeszteni látszik, gumiszalagra hasonlít, végeinél a falakhoz rögzítve. A membránt apró szőrszálak ezrei borítják. E szőrszálak tövében kis idegsejtek találhatók. Amikor a szalagok rezgései megérintik az ovális ablakot, a folyadék és a szőrszálak mozogni kezdenek. A szőrszálak mozgása serkenti az idegsejteket, amelyek elektromos impulzus formájában üzenetet küldenek az agyba a halló- vagy akusztikus idegen keresztül.

A labirintus az három egymással összefüggő félkör alakú csatorna csoportja, amelyek az egyensúlyérzéket szabályozzák. Mindegyik csatorna folyadékkal van feltöltve, és a másik kettőre merőlegesen helyezkedik el. Tehát nem számít, hogyan mozgatja a fejét, egy vagy több csatorna rögzíti ezt a mozgást, és továbbítja az információt az agynak.

Ha valaha is megfázta a fülét, vagy túlzottan kifújta az orrát, úgy, hogy a füle „kattan”, akkor felmerül a sejtés: a fül valamilyen módon kapcsolódik a torokhoz és az orrhoz. És ez igaz. Eustachianus cső közvetlenül összeköti a középfület a szájüreggel. Szerepe az, hogy levegőt engedjen be a középfülbe, egyensúlyba hozza a dobhártya mindkét oldalán lévő nyomást.

A fül bármely részének károsodásai és rendellenességei károsíthatják a hallást, ha befolyásolják a hangrezgések áthaladását és értelmezését.

Hogyan működik a fül?

Kövessük nyomon a hanghullám útját. A fülkagylón keresztül jut be a fülbe, és a hallójáraton keresztül irányítják. Ha a kagyló deformálódik vagy a csatorna elzáródik, a hang útja a dobhártyához nehezedik és a hallás képessége csökken. Ha a hanghullám sikeresen eléri a dobhártyát, de az sérült, előfordulhat, hogy a hang nem éri el a hallócsontokat.

Minden olyan rendellenesség, amely megakadályozza a csontok rezgését, megakadályozza, hogy a hang elérje a belső fület. A belső fülben a hanghullámok hatására folyadék pulzál, és apró szőrszálakat mozgatnak meg a fülkagylóban. A szőrszálak vagy a hozzájuk kapcsolódó idegsejtek sérülése megakadályozza, hogy a hangrezgés elektromos rezgéssé alakuljon át. De amikor a hang sikeresen elektromos impulzussá alakult, akkor is el kell érnie az agyat. Nyilvánvaló, hogy a hallóideg vagy az agy károsodása befolyásolja a hallás képességét.

Információ . A VNI és az érzékszervi rendszerek élettana . A neurofiziológia és a GNI alapjai .

A hallásanalizátor perifériás része emberben morfológiailag egyesül a vestibularis analizátor perifériás részével, és a morfológusok ezt a szerkezetet organum vestibulo-cochleare-nek nevezik. Három részből áll:

· külső fül (külső hallójárat, fülkagyló izmokkal és szalagokkal);

középfül (dobüreg, mastoid függelékek, hallócső)

· belső fül (membrános labirintus, amely a halántékcsont piramisán belüli csontos labirintusban található).

Külső fül (külső hallójárat, fül izmokkal és szalagokkal)

Középfül (dobüreg, mastoid függelékek, hallócső)

Belső fül (membrános labirintus, amely a halántékcsont piramisán belüli csontos labirintusban található)

1. A külső fül a hangrezgéseket koncentrálja és a külső hallónyíláshoz irányítja.

2. A hallójárat hangrezgéseket vezet a dobhártyához

3. A dobhártya egy membrán, amely hang hatására rezeg.

4. A nyelével ellátott kalapács szalagok segítségével a dobhártya közepéhez, feje pedig az incushoz (5) kapcsolódik, amely viszont a kapcsokhoz (6) kapcsolódik.

Az apró izmok segítenek a hang továbbításában azáltal, hogy szabályozzák ezeknek a csontoknak a mozgását.

7. Az Eustachianus (vagy halló-) cső köti össze a középfület a nasopharynxszel. Amikor a környezeti levegő nyomása megváltozik, a dobhártya mindkét oldalán kiegyenlítődik a nyomás a hallócsövön keresztül.

8. Vestibuláris rendszer. A fülünkben lévő vesztibuláris rendszer a test egyensúlyi rendszerének része. Az érzékelő sejtek információt nyújtanak fejünk helyzetéről és mozgásáról.

9. A cochlea a hallóideghez közvetlenül kapcsolódó hallószerv. A csiga nevét spirálisan csavart alakja határozza meg. Ez egy csontcsatorna, amely két és fél fordulatnyi spirált alkot, és folyadékkal van feltöltve. A cochlea anatómiája nagyon összetett, és egyes funkciói még mindig feltáratlanok.

Corti szerve

A Corti szerve számos érzékszervi, szőrt hordozó sejtből (12) áll, amelyek a basilaris membránt (13) borítják. A hanghullámokat a szőrsejtek felfogják és elektromos impulzusokká alakítják. Ezeket az elektromos impulzusokat ezután a hallóideg (11) mentén továbbítják az agyba. A hallóideg több ezer apró idegrostból áll. Minden rost a fülkagyló egy meghatározott részéből indul ki, és meghatározott hangfrekvenciát ad át. Az alacsony frekvenciájú hangok a fülkagyló (14) csúcsából kiinduló szálakon, a magas frekvenciájú hangok pedig a tövéhez kapcsolódó rostokon keresztül kerülnek továbbításra. A belső fül feladata tehát az, hogy a mechanikai rezgéseket elektromossá alakítsa, mivel az agy csak elektromos jeleket képes érzékelni.

Külső fül egy hanggyűjtő eszköz. A külső hallójárat hangrezgéseket vezet a dobhártyához. A dobhártya, amely elválasztja a külső fület a dobüregtől, vagyis a középfültől, egy vékony (0,1 mm) válaszfal, amely belső tölcsér alakú. A membrán vibrál a külső hallójáraton keresztül hozzá érkező hangrezgések hatására.

A hangrezgéseket a fül veszi fel (állatoknál a hangforrás felé fordulhat), és a külső hallójáraton keresztül továbbítja a dobhártyát, amely elválasztja a külső fület a középfültől. A hang elkapása és a két füllel történő hallás teljes folyamata – az úgynevezett binaurális hallás – fontos a hang irányának meghatározásához. Az oldalról érkező hangrezgések több tízezred másodperccel (0,0006 s) korábban érik el a legközelebbi fület, mint a másikat. Ez a jelentéktelen különbség a hang mindkét fülbe érkezésének időpontjában elegendő az irány meghatározásához.

Középfül egy hangvezető eszköz. Ez egy légüreg, amely a halló (Eustachianus) csövön keresztül kapcsolódik a nasopharynx üregéhez. A dobhártyából a középfülön keresztül érkező rezgéseket 3 egymással összekapcsolt hallócsont - a kalapács, az incus és a stape - továbbítja, az utóbbi pedig az ovális ablak membránján keresztül továbbítja ezeket a rezgéseket a belső fülben található folyadéknak. perilimfa.

A hallócsontok geometriájának sajátosságaiból adódóan a dobhártya csökkent amplitúdójú, de megnövekedett erejű rezgései átadódnak a tapadóknak. Ráadásul a stape felülete 22-szer kisebb, mint a dobhártya, ami ugyanennyivel növeli az ovális ablakmembránra nehezedő nyomást. Ennek eredményeként a dobhártyára ható gyenge hanghullámok is legyőzhetik az előcsarnok ovális ablakának membránjának ellenállását, és a fülkagylóban lévő folyadék rezgéséhez vezethetnek.

Az erős hangok során speciális izmok csökkentik a dobhártya és a hallócsontok mozgékonyságát, így a hallókészüléket az inger ilyen változásaihoz igazítják, és megvédik a belső fület a pusztulástól.

A középfül légüregének és a nasopharynx üregének hallócsövön keresztüli összekapcsolásának köszönhetően lehetővé válik a dobhártya mindkét oldalán a nyomás kiegyenlítése, ami megakadályozza annak szakadását a külső környezet jelentős nyomásváltozásai során. - víz alatti merüléskor, magasba mászáskor, lövöldözéskor stb. Ez a fül barofunkciója.

A középfülben két izom található: a tensor tympani és a stapedius. Közülük az első, összehúzódó, növeli a dobhártya feszültségét, és ezáltal korlátozza rezgésének amplitúdóját erős hangok esetén, a második pedig rögzíti a tapepeket, és ezáltal korlátozza annak mozgását. Ezeknek az izmoknak a reflexösszehúzódása 10 ms-mal az erős hang fellépése után következik be, és annak amplitúdójától függ. Ez automatikusan megvédi a belső fület a túlterheléstől. Azonnali erős irritációk (ütődések, robbanások stb.) esetén ennek a védőmechanizmusnak nincs ideje működni, ami halláskárosodáshoz vezethet (például bombázók és tüzérek körében).

Belső fül egy hangérzékelő készülék. A halántékcsont piramisában található, és tartalmazza a cochleát, amely az emberben 2,5 spirál tekercs. A cochlearis csatornát két válaszfal, a fő membrán és a vestibularis membrán 3 keskeny járatra osztja: felső (scala vestibularis), középső (hártyás csatorna) és alsó (scala tympani). A fülkagyló tetején van egy nyílás, amely a felső és az alsó csatornát egyetlen csatornába köti, az ovális ablaktól a csiga tetejére, majd a kerek ablakra. Ürege folyadékkal - peri-limfával, a középső hártyás csatorna ürege pedig más összetételű folyadékkal - endolimfa. A középső csatornában van egy hangérzékelő készülék - Corti szerve, amelyben a hangrezgések mechanoreceptorai - szőrsejtek - találhatók.

Egy másik módja annak, hogy hangokat adjunk a fülkagylóhoz szövet- vagy csontvezetés . Ebben az esetben a hang közvetlenül a koponya felületére hat, ami rezgést okoz. Csontút a hangátvitelhez nagy jelentőségűvé válik, ha egy vibráló tárgy (például egy hangvilla szára) érintkezik a koponyával, valamint a középfül-rendszer betegségei esetén, amikor a hangok átvitele a hallócsont-láncon keresztül megszakad. . A hanghullámok vezetésére szolgáló légút mellett van egy szöveti vagy csontút is.

A levegőben terjedő hangrezgések hatására, valamint amikor vibrátorok (például csonttelefon vagy csonthangvilla) érintkeznek a fej belső részével, a koponya csontjai vibrálni kezdenek (megindul a csontlabirintus is). rezegni). A legfrissebb adatok (Bekesy és mások) alapján feltételezhető, hogy a koponya csontjai mentén terjedő hangok csak akkor gerjesztik a Corti szervét, ha a léghullámokhoz hasonlóan a főhártya egy-egy szakaszának ívét idézik elő.

A koponyacsontok hangvezetési képessége megmagyarázza magának, hogy a kazettára rögzített hangja miért tűnik idegennek a felvétel lejátszásakor, míg mások könnyen felismerik. A helyzet az, hogy a magnófelvétel nem reprodukálja a teljes hangját. Általában beszélgetés közben nem csak azokat a hangokat hallja, amelyeket a beszélgetőpartnerei is hallanak (vagyis azokat a hangokat, amelyeket a levegő-folyadék vezetés miatt észlelnek), hanem azokat az alacsony frekvenciájú hangokat is, amelyeknek a vezető csontjai koponya. A saját hangjának magnófelvételének hallgatásakor azonban csak azt hallja, amit fel lehetett venni – olyan hangokat, amelyeknek a karmestere a levegő.

Binaurális hallás. Az emberek és az állatok térbeli hallással rendelkeznek, vagyis képesek meghatározni a hangforrás helyzetét a térben. Ez a tulajdonság a binaurális halláson vagy a kétfülű halláson alapul. Az is fontos számára, hogy a hallórendszer minden szintjén két szimmetrikus fele legyen. A binaurális hallás élessége az emberben nagyon magas: a hangforrás helyzetét 1 szögfok pontossággal határozzák meg. Ennek alapja a hallórendszerben lévő neuronok azon képessége, hogy értékelni tudják a hangok jobb és bal fülbe érkezésének időpontjában, valamint mindkét fülben a hang intenzitásában jelentkező interaurális (fülközi) különbségeket. Ha a hangforrás a fej középvonalától távol helyezkedik el, a hanghullám valamivel korábban érkezik az egyik fülbe, és erősebb, mint a másik fülnél. A hangforrás testtől való távolságának felmérése a hang gyengülésével és hangszínének megváltozásával jár.

Ha a jobb és a bal fület külön-külön ingereljük fejhallgatón keresztül, a hangok között már 11 μs-os késleltetés vagy a két hang intenzitása közötti 1 dB-es különbség a hangforrás lokalizációjának látszólagos eltolódását eredményezi a középvonaltól a felé. korábbi vagy erősebb hang. A hallóközpontok olyan neuronokat tartalmaznak, amelyek akutan hangolódnak az interaurális időbeli és intenzitási különbségek meghatározott tartományára. Olyan sejteket is találtak, amelyek csak egy hangforrás bizonyos mozgásirányára reagálnak a térben.

A fül a hallás és az egyensúly szerve. Alkatrészei biztosítják a hangok vételét és az egyensúly megőrzését.

hallás irritáló - mechanikai energia hangrezgések formájában, amelyek a levegő váltakozó kondenzációi és megritkulásai, amelyek a hangforrástól minden irányban terjednek, körülbelül 330 m/sec sebességgel. A hang átjuthat levegőn, vízen és szilárd anyagokon. A terjedési sebesség a közeg rugalmasságától és sűrűségétől függ.

A hallásanalizátor a következőkből áll:

1. Periféria osztály– magában foglalja a külső, középső és belső fület (25. ábra);

2. Szubkortikális osztály– a hídi striatumból (4. agykamra), a középagy inferior colliculusaiból, a mediális (középső) geniculate testből és a thalamusból áll.

3. Auditív zóna agykéreg, amely a temporális régióban található.

Külső fül. Funkció - hangok rögzítése és a dobhártyához vezetése. A porcos szövetből épült fülkagylóból és a középfülig nyúló külső hallójáratból áll, amely fülzsírt kiválasztó mirigyekben gazdag, amely a külső fülben felhalmozódik, és ahonnan eltávolítják a port és a szennyeződéseket. A külső hallójárat legfeljebb 2,5 cm hosszú és körülbelül 1 cm 3 széles. A külső és a középfül határán a dobhártya megfeszül. Vastagsága emberben kb

A fülkagyló összegyűjti a hanghullámokat. Tekintettel arra, hogy a fülkagyló mérete 3-szor nagyobb, mint a dobhártya, az utóbbira gyakorolt hangnyomás 3-szor nagyobb, mint a dobhártyán. A dobhártya rugalmas, így ellenáll a nyomáshullámnak, ami hozzájárul a rezgések gyors csillapításához, és tökéletesen közvetíti a hangnyomást, szinte a hanghullám alakjának torzítása nélkül.

Középfül dobüreg képviseli szabálytalan alakúés 0,75 cm 3 kapacitású, a halántékcsonton belül helyezkedik el. A hallócső (Eustachianus) segítségével kommunikál a nasopharynxszel, és csuklós kis csontokból álló láncolattal rendelkezik - a kalapács, az incus és a stapes, amelyek a dobhártya pontos és felerősített rezgéseit továbbítják a belső fül vékony ovális lemezére.

A csontrendszer a dobhártyáról az ovális ablak membránjára továbbított hanghullám nyomását körülbelül 60-70-szeresére növeli. Ez a hangerősödés abból adódik, hogy a dobhártya felülete (70 mm2) 22-25-ször nagyobb, mint az ovális ablakhoz tapadt kapcsok (3,2 mm2) felülete, ezért a hang 22-vel növekszik. 25 alkalommal. Mivel a csontok emelőszerkezete körülbelül 2,5-szeresére csökkenti a hanghullámok amplitúdóját, az ovális ablakon a hanghullámok lökéshullámai ugyanolyan növekedést mutatnak, és a teljes hangerősítést úgy kapjuk meg, hogy 22-25-öt megszorozunk 2,5-tel. A külső és a középfül hangnyomást vezet, csökkentve a hanghullám rezgéseit. Köszönhetően eustachian cső a dobhártya mindkét oldalán egyenlő nyomást kell fenntartani. Ez a nyomás a nyelési mozdulatok során kiegyenlítődik.

A levegőnek a középfülbe való be- és kilépésének egyetlen módja a rajta keresztül Eustachianus cső- egy csatorna, amely az orrüreg hátsó részébe megy és kommunikál a nasopharynxszel. Ennek a csatornának köszönhetően a középfülben a légnyomás kiegyenlítődik a légköri nyomással, és így a dobhártyára nehezedő légnyomás kiegyenlítődik. Repülőgépen repülés közben a füle eldugul, amikor felmászik vagy leereszkedik. Ennek oka a légköri nyomás éles változása, ami a dobhártya megereszkedését okozza. Ezután a nyál ásítása vagy egyszerű lenyelése az Eustachianus csőben található szelep nyitásához vezet, és a középfülben lévő nyomás kiegyenlítődik a légköri nyomással; ugyanakkor a dobhártya visszatér normál helyzetébe, és a fülek „kinyílnak”.

A hang rezgések, azaz. időszakos mechanikai zavarok rugalmas közegben - gáznemű, folyékony és szilárd halmazállapotú. Az ilyen felháborodás, amely néhány fizikai változás közegben (például sűrűség- vagy nyomásváltozás, részecskék elmozdulása), hanghullám formájában terjed benne. Egy hang akkor lehet hallhatatlan, ha frekvenciája meghaladja az emberi fül érzékenységét, vagy ha olyan közegen, például szilárd testen halad át, amely nem érintkezhet közvetlenül a füllel, vagy ha energiája gyorsan disszipálódik a közegben. Így a számunkra megszokott hangérzékelési folyamat csak az akusztika egyik oldala.

Hanghullámok

hanghullám

A hanghullámok példaként szolgálhatnak az oszcillációs folyamatra. Bármely oszcilláció a rendszer egyensúlyi állapotának megsértésével jár, és jellemzőinek az egyensúlyi értékektől való eltérésében fejeződik ki, majd a rendszerhez való visszatéréssel. eredeti érték. Hangrezgések esetén ez a jellemző a közeg egy pontjában lévő nyomás, eltérése pedig a hangnyomás.

Vegyünk egy hosszú, levegővel töltött csövet. A falhoz szorosan illeszkedő dugattyút helyeznek be a bal oldalon. Ha a dugattyút élesen jobbra mozdítjuk és leállítjuk, a közvetlen közelében lévő levegő egy pillanatra összenyomódik. A sűrített levegő ezután kitágul, jobbra tolja a szomszédos levegőt, és a kezdetben a dugattyú közelében létrehozott kompressziós terület állandó sebességgel mozog a csövön. Ez a kompressziós hullám a hanghullám a gázban.
Vagyis egy rugalmas közeg részecskéinek éles elmozdulása egy helyen növeli a nyomást ezen a helyen. A részecskék rugalmas kötéseinek köszönhetően a nyomás átterjed a szomszédos részecskékre, amelyek viszont a következő részecskékre hatnak, és a megnövekedett nyomás területe rugalmas közegben mozog. A magas nyomású tartományt egy alacsony nyomású tartomány követi, és így váltakozó kompressziós és ritkulási tartományok sora jön létre, amelyek hullám formájában terjednek a közegben. Ebben az esetben a rugalmas közeg minden részecskéje oszcilláló mozgásokat végez.

A gázban lévő hanghullámot a túlnyomás, a túlzott sűrűség, a részecskék elmozdulása és sebessége jellemzi. A hanghullámok esetében ezek az egyensúlyi értékektől való eltérések mindig kicsik. Így, túlnyomás a hullámhoz társuló sokkal kisebb, mint a gáz statikus nyomása. IN egyébként egy másik jelenséggel – lökéshullámmal – van dolgunk. A normál beszédnek megfelelő hanghullámban a túlnyomás csak körülbelül egymilliomod része a légköri nyomásnak.

A fontos tény az, hogy az anyagot nem viszi el a hanghullám. A hullám csak átmeneti, a levegőn áthaladó zavar, amely után a levegő visszaáll egyensúlyi állapotába.
A hullámmozgás természetesen nem csak a hangra jellemző: a fény- és rádiójelek hullámok formájában terjednek, a víz felszínén pedig mindenki ismeri a hullámokat.

Így a hang tág értelemben rugalmas hullámok, amelyek valamilyen rugalmas közegben terjednek, és mechanikai rezgéseket keltenek benne; szűk értelemben - ezeknek a rezgéseknek az állatok vagy emberek speciális érzékszervei általi szubjektív észlelése.
Mint minden hullámot, a hangot is amplitúdó és frekvenciaspektrum jellemzi. Jellemzően az ember hallja a levegőben átvitt hangokat a 16-20 Hz és 15-20 kHz közötti frekvenciatartományban. Az emberi hallhatóság tartománya alatti hangot infrahangnak nevezzük; magasabb: 1 GHz-ig, - ultrahang, 1 GHz-től - hiperhang. A hallható hangok közül ki kell emelnünk még a fonetikus, beszédhangokat és fonémákat (amelyek a beszédet alkotják), valamint a zenei hangokat (amelyek a zenét alkotják).

A hosszirányú és keresztirányú hanghullámokat a hullám terjedési irányának és a terjedő közeg részecskéinek mechanikai rezgésének irányának arányától függően különböztetjük meg.
Folyékony és gáznemű közegekben, ahol nincs jelentős sűrűségingadozás, az akusztikus hullámok longitudinális jellegűek, vagyis a részecskék rezgési iránya egybeesik a hullám mozgási irányával. Szilárd testekben a hosszanti alakváltozások mellett rugalmas nyírási alakváltozások is fellépnek, amelyek keresztirányú (nyírási) hullámok gerjesztését okozzák; ilyenkor a részecskék a hullámterjedés irányára merőlegesen oszcillálnak. A longitudinális hullámok terjedési sebessége sokkal nagyobb, mint a nyíróhullámok terjedési sebessége.

A levegő nem mindenhol egyenletes a hangzás szempontjából. Ismeretes, hogy a levegő állandóan mozgásban van. Különböző rétegekben mozgásának sebessége nem azonos. A talajhoz közeli rétegekben a levegő érintkezik felszínével, épületeivel, erdőivel, ezért sebessége itt kisebb, mint a tetején. Emiatt a hanghullám nem egyformán gyorsan halad fent és alul. Ha a levegő mozgása, azaz a szél a hang kísérője, akkor a levegő felső rétegeiben a szél erősebben hajtja a hanghullámot, mint az alsóbb rétegekben. Ha ellenszél van, a hang felülről lassabban terjed, mint lent. Ez a sebességkülönbség befolyásolja a hanghullám alakját. A hullámtorzítás következtében a hang nem halad egyenesen. Hátszélnél a hanghullám terjedési vonala lefelé, ellenszélnél pedig felfelé hajlik.

Egy másik oka a hang egyenetlen terjedésének a levegőben. Ez az egyes rétegeinek eltérő hőmérséklete.

Az egyenetlenül felmelegedett levegőrétegek, mint a szél, megváltoztatják a hang irányát. Napközben a hanghullám felfelé hajlik, mert az alsó, melegebb rétegekben nagyobb a hangsebesség, mint a felsőbb rétegekben. Este, amikor a föld és vele a közeli légrétegek gyorsan lehűlnek, a felső rétegek felmelegednek, mint az alsók, nagyobb bennük a hangsebesség, a hanghullámok terjedési vonala lefelé hajlik. Ezért esténként, a semmiből, jobban hall.

A felhők megfigyelésekor gyakran észrevehető, hogy különböző magasságokban nem csak különböző sebességgel, hanem néha különböző irányokba is mozognak. Ez azt jelenti, hogy a talajtól eltérő magasságban a szél eltérő sebességű és irányú lehet. Az ilyen rétegekben a hanghullám alakja is rétegről rétegre változik. Jöjjön például a hang a széllel szemben. Ebben az esetben a hangterjedési vonalnak meg kell hajolnia és felfelé kell mennie. De ha egy réteg lassan mozgó levegő kerül az útjába, akkor ismét irányt változtat, és ismét visszatérhet a talajra. Ekkor jelenik meg a „csend zóna” a térben attól a helytől, ahol a hullám magasságba emelkedik a földre való visszatérésig.

A hangérzékelés szervei

A hallás a biológiai szervezetek azon képessége, hogy hallószerveikkel hangokat érzékeljenek; a hallókészülék hangrezgésekkel gerjesztett speciális funkciója környezet például levegő vagy víz. Az öt biológiai érzék egyike, más néven akusztikus érzékelés.

Az emberi fül körülbelül 20 m és 1,6 cm közötti hosszúságú hanghullámokat érzékel, ami 16-20 000 Hz-nek (másodpercenkénti oszcilláció) felel meg, amikor a rezgések a levegőn keresztül, és akár 220 kHz-nek felelnek meg, ha a hangot a csontokon keresztül továbbítják. a koponya. Ezek a hullámok fontos biológiai jelentőséggel bírnak, például a 300-4000 Hz-es hanghullámok az emberi hangnak felelnek meg. A 20 000 Hz feletti hangoknak nincs gyakorlati jelentősége, mivel gyorsan lelassulnak; a 60 Hz alatti rezgéseket a rezgésérzékelésen keresztül érzékeljük. A frekvenciatartományt, amelyet egy személy hall, hallási vagy hangtartománynak nevezzük; a magasabb frekvenciákat ultrahangnak, az alacsonyabb frekvenciákat infrahangnak nevezzük.
A hangfrekvenciák megkülönböztetésének képessége nagymértékben függ attól konkrét személy: életkora, neme, hallásbetegségekre való hajlam, edzés és hallásfáradtság. Az egyének képesek 22 kHz-ig, és esetleg magasabb hangok érzékelésére is.
Egy személy egyszerre több hangot is meg tud különböztetni, mivel egyszerre több állóhullám is lehet a fülkagylóban.

A fül egy összetett vesztibuláris-hallószerv, amely két funkciót lát el: érzékeli a hangimpulzusokat, és felelős a test térbeli helyzetéért és az egyensúly megtartásának képességéért. Ez egy páros szerv, amely a koponya halántékcsontjaiban található, kívülről a fülkagylók korlátozzák.

A hallás és az egyensúly szervét három rész képviseli: a külső, a középső és a belső fül, amelyek mindegyike ellátja sajátos funkcióit.

A külső fül a fülkagylóból és a külső hallójáratból áll. A fülkagyló egy bőrrel borított, összetett alakú rugalmas porc, az úgynevezett lebeny egy bőrredő, amely bőrből és zsírszövetből áll.
Az élő szervezetekben a fülkagyló hanghullámok vevőjeként működik, amelyek azután a hallókészülék belsejébe kerülnek. A fülkagyló értéke az emberben jóval kisebb, mint az állatokban, így az emberben gyakorlatilag mozdulatlan. De sok állat a füle mozgatásával sokkal pontosabban tudja meghatározni a hangforrás helyét, mint az ember.

Az emberi fülkagyló redői a hang vízszintes és függőleges lokalizációjától függően kis frekvencia torzításokat vezetnek be a hallójáratba belépő hangba. Így az agy további információkat kap a hangforrás helyének tisztázásához. Ezt az effektust néha használják az akusztikában, többek között a térhatású hangzás érzetének megteremtésére fejhallgató vagy hallókészülék használatakor.
A fülkagyló feladata a hangok felfogása; folytatása a külső hallójárat porcikája, melynek hossza átlagosan 25-30 mm. A hallójárat porcos része átmegy a csontba, a teljes külső hallójáratot pedig faggyú- és kénmirigyeket tartalmazó bőr borítja, amelyek módosított verejtékmirigyek. Ez a járat vakon végződik: a dobhártya választja el a középfültől. A fülkagyló által felfogott hanghullámok elérik a dobhártyát, és rezgésbe hoznak.

A dobhártya rezgését viszont a középfülbe továbbítják.

Középfül
A középfül fő része a dobüreg - egy kis, körülbelül 1 cm³ térfogatú hely a halántékcsontban. Három hallócsont van: a malleus, az incus és a kengyel - ezek továbbítják a hangrezgéseket a külső fülből a belső fülbe, egyidejűleg erősítve azokat.

A hallócsontok, mint az emberi csontváz legkisebb töredékei, egy rezgéseket közvetítő láncot képviselnek. A malleus nyele szorosan egybeforrt a dobhártyával, a malleus feje az incushoz, az pedig hosszú folyamatával a kapcsokhoz kapcsolódik. A szalagok alapja lezárja az előszoba ablakát, így csatlakozik a belső fülhöz.
A középfül ürege az orrgarathoz kapcsolódik az Eustachianus csövön keresztül, amelyen keresztül a dobhártyán belüli és kívüli átlagos légnyomás kiegyenlítődik. A külső nyomás változásakor a fülek néha elzáródnak, ami általában reflexszerű ásítással oldódik meg. A tapasztalatok azt mutatják, hogy a füldugulást még hatékonyabban oldják meg nyelési mozdulatokkal, vagy a beszorult orrba fújással ebben a pillanatban.

Belső fül
A hallás- és egyensúlyszerv három szakasza közül a legösszetettebb a belső fül, amelyet bonyolult formája miatt labirintusnak neveznek. A csontos labirintus az előcsarnokból, a fülkagylóból és a félkör alakú csatornákból áll, de csak a nyirokfolyadékkal teli cochlea kapcsolódik közvetlenül a halláshoz. A fülkagyló belsejében szintén folyadékkal töltött membráncsatorna található, melynek alsó falán a hallóelemző készülék szőrsejtekkel borított receptora található. A szőrsejtek érzékelik a csatornát kitöltő folyadék rezgését. Minden szőrsejt egy meghatározott hangfrekvenciára van hangolva, az alacsony frekvenciákra hangolt sejtek a fülkagyló tetején, a magas frekvenciák pedig a fülkagyló alján található sejtekre vannak hangolva. Ha a szőrsejtek életkor miatt vagy más okok miatt elhalnak, az ember elveszíti a megfelelő frekvenciájú hangok érzékelését.

Az érzékelés határai

Az emberi fül névlegesen 16 és 20 000 Hz közötti hangokat hall. A felső határ az életkorral csökken. A legtöbb felnőtt nem hallja a 16 kHz feletti hangokat. Maga a fül nem reagál a 20 Hz alatti frekvenciákra, de azok a tapintáson keresztül érzékelhetők.

Az észlelt hangok hangerejének tartománya óriási. De a dobhártya a fülben csak a nyomásváltozásokra érzékeny. A hangnyomásszintet általában decibelben (dB) mérik. A hallhatóság alsó küszöbe 0 dB (20 mikropascal), a hallhatóság felső határának meghatározása pedig inkább a kényelmetlenség küszöbére, majd a halláskárosodásra, zúzódásra stb. utal. Ez a határ attól függ, hogy mennyi ideig hallgatunk a hang. A fül akár 120 dB-ig terjedő rövid távú hangerőnövekedést is elviseli következmények nélkül, de a 80 dB feletti hangok hosszú távú kitettsége halláskárosodást okozhat.

A hallás alsó határának alaposabb vizsgálata azt mutatta, hogy a minimális küszöb, amelynél a hang hallható marad, a frekvenciától függ. Ezt a grafikont abszolút hallásküszöbnek nevezzük. Átlagosan a legnagyobb érzékenységű tartománya az 1 kHz és 5 kHz közötti tartományban van, bár az érzékenység a korral csökken a 2 kHz feletti tartományban.
Van egy mód a hang érzékelésére a dobhártya részvétele nélkül is - az úgynevezett mikrohullámú hallási hatás, amikor a mikrohullámú tartományban (1-300 GHz) a modulált sugárzás hatással van a fülkagyló körüli szövetekre, aminek következtében a személy különféle érzékelést okoz. hangokat.
Néha egy személy hallhat hangokat az alacsony frekvenciájú tartományban, bár a valóságban nem voltak ilyen frekvenciájú hangok. Ez azért van így, mert a fülben lévő basilaris membrán rezgései nem lineárisak, és két magasabb frekvencia közötti frekvenciakülönbséggel léphetnek fel benne rezgések.

Szinesztézia

Az egyik legszokatlanabb pszichoneurológiai jelenség, amelyben az inger típusa és az érzések típusa, amelyeket egy személy tapasztal, nem esik egybe. A szinesztetikus észlelés abban nyilvánul meg, hogy a hétköznapi minőségeken túl további, egyszerűbb érzetek vagy tartós „elemi” benyomások is felmerülhetnek - például szín, szag, hangok, ízek, texturált felület tulajdonságai, átlátszóság, térfogat és forma, hely a térben és egyéb tulajdonságok, amelyeket nem érzékszerveken keresztül kapunk, hanem csak reakciók formájában léteznek. Az ilyen további tulajdonságok vagy elszigetelt érzékszervi benyomások formájában jelentkezhetnek, vagy akár fizikailag is megnyilvánulhatnak.

Létezik például hallási szinesztézia. Ez az a képesség, hogy egyes emberek hangokat „hallanak”, amikor mozgó tárgyakat vagy villanásokat figyelnek meg, még akkor is, ha azokat nem kísérik tényleges hangjelenségek.
Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a szinesztézia inkább az ember pszichoneurológiai jellemzője, és nem az mentális zavar. A körülöttünk lévő világnak ezt a felfogását egy hétköznapi ember bizonyos kábítószerek használatán keresztül érezheti meg.

A szinesztéziának még nincs általános elmélete (tudományosan bizonyított, univerzális elképzelés róla). Jelenleg számos hipotézis létezik, és sok kutatás folyik ezen a területen. Eredeti osztályozások, összehasonlítások már megjelentek, és bizonyos szigorú minták is kialakultak. Például mi, tudósok már rájöttünk, hogy a szinesztétáknak sajátos figyelmük van - mintha „tudat előtt” lennének - azokra a jelenségekre, amelyek szinesztéziát okoznak bennük. A szinesztéták agyi anatómiája kissé eltérő, és az agy aktivációja gyökeresen eltérő a szinesztetikus „ingerekhez”. Az Oxfordi Egyetem (Egyesült Királyság) kutatói pedig egy sor kísérletet végeztek, amelyek során azt találták, hogy a szinesztézia oka a túlzottan ingerelhető idegsejtek lehetnek. Az egyetlen dolog, amit biztosan lehet mondani, az az, hogy az ilyen észlelés az agyműködés szintjén érhető el, és nem az elsődleges információérzékelés szintjén.

Következtetés

A nyomáshullámok áthaladnak a külső fülön, a dobhártyán és a középfül csontjain, hogy elérjék a folyadékkal telt, cochleáris alakú belső fület. A folyadék oszcillálva egy apró szőrszálakkal, csillókkal borított membránba ütközik. Egy összetett hang szinuszos komponensei rezgéseket okoznak a membrán különböző részein. A membránnal együtt vibráló csillók gerjesztik a hozzájuk kapcsolódó idegrostokat; impulzusok sorozata jelenik meg bennük, amelyben egy komplex hullám egyes összetevőinek frekvenciája és amplitúdója „kódolva” van; ezeket az adatokat elektrokémiai úton továbbítják az agyba.

A hangok teljes spektrumából elsősorban a hallható tartományt különböztetik meg: 20 és 20 000 hertz között, infrahangot (20 Hz-ig) és ultrahangot - 20 000 hertztől és afelettitől. Egy személy nem hallja az infrahangokat és az ultrahangokat, de ez nem jelenti azt, hogy ezek nem hatnak rá. Ismeretes, hogy az infrahangok, különösen a 10 hertz alatti frekvenciák, befolyásolhatják az emberi pszichét, és depressziót okozhatnak. Az ultrahangok astheno-vegetatív szindrómákat stb.
A hangtartomány hallható része alacsony frekvenciájú - 500 Hz-ig, középfrekvenciás - 500-10 000 Hertz és magas - 10 000 Hz feletti hangokra van felosztva.

Ez a felosztás nagyon fontos, mivel az emberi fül nem egyformán érzékeny a különböző hangokra. A fül a közepes frekvenciájú hangok viszonylag szűk tartományára érzékeny, 1000 és 5000 hertz között. Az alacsonyabb és magasabb frekvenciájú hangok esetében az érzékenység élesen csökken. Ez oda vezet, hogy az ember képes hallani a körülbelül 0 decibel energiájú hangokat a középfrekvenciás tartományban, és nem hallani az alacsony frekvenciájú, 20-40-60 decibeles hangokat. Vagyis az azonos energiájú hangok a középfrekvenciás tartományban hangosnak, az alacsony frekvenciájú tartományban azonban halknak vagy egyáltalán nem hallhatók.

A hangnak ezt a sajátosságát nem véletlenül alakította ki a természet. A létezéséhez szükséges hangok: beszéd, természethangok, főként a középfrekvencia tartományban vannak.
A hangok érzékelése jelentősen romlik, ha egyidejűleg más hangok, hasonló frekvenciájú vagy harmonikus összetételű zajok hallhatók. Ez egyrészt azt jelenti, hogy az emberi fül nem érzékeli jól az alacsony frekvenciájú hangokat, másrészt, ha idegen zaj van a helyiségben, akkor az ilyen hangok érzékelése tovább zavarható, torzulhat.

külső fül (külső hallójárat, fülkagyló izmokkal és szalagokkal);
középfül (dobüreg, mastoid függelékek, hallócső)
belső fül (membrános labirintus, amely a halántékcsont piramisán belüli csontos labirintusban található).

1. A külső fül a hangrezgéseket koncentrálja és a külső hallónyíláshoz irányítja.

2. A hallójárat hangrezgéseket vezet a dobhártyához

3. A dobhártya egy membrán, amely hang hatására rezeg.

4. A nyelével ellátott kalapács szalagok segítségével a dobhártya közepéhez, feje pedig az incushoz (5) kapcsolódik, amely viszont a kapcsokhoz (6) kapcsolódik.

Az apró izmok segítenek a hang továbbításában azáltal, hogy szabályozzák ezeknek a csontoknak a mozgását.

Belső fül egy hangérzékelő készülék. A halántékcsont piramisában található, és tartalmazza a fülkagylót, amely az emberben 2,5 spirális fordulatot képez. A cochlearis csatornát két válaszfal, a fő membrán és a vestibularis membrán 3 keskeny járatra osztja: felső (scala vestibularis), középső (hártyás csatorna) és alsó (scala tympani). A fülkagyló tetején van egy lyuk, amely a felső és az alsó csatornát egyetlen csatornába köti, az ovális ablaktól a csiga tetejére, majd a kerek ablakra. Ürege folyadékkal - peri-limfával, a középső hártyás csatorna ürege pedig más összetételű folyadékkal - endolimfa. A középső csatornában van egy hangérzékelő készülék - Corti szerve, amelyben a hangrezgések mechanoreceptorai - szőrsejtek - találhatók.

A hangok fülbe jutásának fő útvonala a levegőben történik. A közeledő hang megrezegteti a dobhártyát, majd a hallócsontok láncolatán keresztül a rezgések az ovális ablakba jutnak. Ugyanakkor a dobüregben a levegő rezgései is fellépnek, amelyek átadódnak a kerek ablak membránjára. Egy másik módja annak, hogy hangokat adjunk a fülkagylóhoz szövet- vagy csontvezetés . Ebben az esetben a hang közvetlenül a koponya felületére hat, ami rezgést okoz. Csontút a hangátvitelhez nagy jelentőségűvé válik, ha egy vibráló tárgy (például egy hangvilla szára) érintkezik a koponyával, valamint a középfül-rendszer betegségei esetén, amikor a hangok átvitele a hallócsont-láncon keresztül megszakad. . A hanghullámok vezetésére szolgáló légút mellett van egy szövet vagy csont út is, amely a levegő hangrezgéseinek hatására, valamint vibrátorok (például csonttelefon vagy csonthangvilla) érintkezésbe kerül. a fej érintésével a koponya csontjai vibrálni kezdenek (a csontlabirintus is vibrálni kezd) . A legfrissebb adatok (Bekesy és mások) alapján feltételezhető, hogy a koponya csontjai mentén terjedő hangok csak akkor gerjesztik a Corti szervét, ha a léghullámokhoz hasonlóan a főhártya egy-egy szakaszának ívét idézik elő. A koponyacsontok hangvezetési képessége megmagyarázza, hogy az illető számára miért tűnik idegennek a kazettára rögzített hangja a felvétel lejátszásakor, míg mások könnyen felismerik. A helyzet az, hogy a magnófelvétel nem reprodukálja a teljes hangját. Általában beszélgetés közben nem csak azokat a hangokat hallja, amelyeket a beszélgetőpartnerei is hallanak (vagyis azokat a hangokat, amelyeket a levegő-folyadék vezetés miatt észlelnek), hanem azokat az alacsony frekvenciájú hangokat is, amelyeknek a vezető csontjai koponya. A saját hangjának magnófelvételének hallgatásakor azonban csak azt hallja, amit fel lehetett venni – olyan hangokat, amelyeknek a karmestere a levegő. Binaurális hallás . Az emberek és az állatok térbeli hallással rendelkeznek, vagyis képesek meghatározni a hangforrás helyzetét a térben. Ez a tulajdonság a binaurális halláson vagy a kétfülű halláson alapul. Az is fontos számára, hogy a hallórendszer minden szintjén két szimmetrikus fele legyen. A binaurális hallás élessége az emberben nagyon magas: a hangforrás helyzetét 1 szögfok pontossággal határozzák meg. Ennek alapja a hallórendszerben lévő neuronok azon képessége, hogy értékelni tudják a hangok jobb és bal fülbe érkezésének időpontjában, valamint mindkét fülben a hang intenzitásában jelentkező interaurális (fülközi) különbségeket. Ha a hangforrás a fej középvonalától távol helyezkedik el, a hanghullám valamivel korábban érkezik az egyik fülbe, és erősebb, mint a másik fülnél. A hangforrás testtől való távolságának felmérése a hang gyengülésével és hangszínének megváltozásával jár.