Garso bangos praėjimas žmogaus klausos organe. Garso, einančio per klausos organą, seka

Garsinės informacijos gavimo procesas apima garso suvokimą, perdavimą ir interpretavimą. Ausis fiksuoja ir paverčia klausos bangas nerviniais impulsais, kuriuos priima ir interpretuoja smegenys.

Ausyje yra daug, ko akimis nematyti. Tai, ką mes stebime, yra tik dalis išorinės ausies – mėsinga kremzlinė atauga, kitaip tariant, ausies kaklelis. Išorinė ausis susideda iš kriauklės ir ausies kanalo, besibaigiančio ties būgneliu, kuris užtikrina ryšį tarp išorinės ir vidurinės ausies, kur yra klausos mechanizmas.

Ausinė nukreipia garso bangas į ausies kanalą, panašiai kaip senovės Eustachijaus trimitas nukreipė garsą į ausies kaušelį. Kanalas sustiprina garso bangas ir nukreipia jas į ausies būgnelis. Garso bangos, pataikiusios į ausies būgnelį, sukelia vibracijas, kurios perduodamos per tris mažus klausos kaulus: plaktuką, įdubą ir kauliukus. Jie vibruoja savo ruožtu, perduodami garso bangas per vidurinę ausį. Vidinis iš šių kaulų, kuokštelės, yra mažiausias kaulas kūne.

Juostos, vibruodamas, atsitrenkia į membraną, vadinamą ovaliu langu. Garso bangos per ją keliauja į vidinę ausį.

Kas vyksta vidinėje ausyje?

Čia vyksta jutiminė klausos proceso dalis. Vidinė ausis susideda iš dviejų pagrindinių dalių: labirinto ir sraigės. Dalis, kuri prasideda nuo ovalo lango ir vingiuoja kaip tikra sraigė, veikia kaip vertėjas, paverčiant garso virpesius elektriniais impulsais, kurie gali būti perduodami į smegenis.

Kaip veikia sraigė?

Sraigė užpildytas skysčiu, kuriame tarsi pakabinta baziliarinė (pagrindinė) membrana, primenanti guminę juostelę, savo galais pritvirtinta prie sienų. Membrana yra padengta tūkstančiais mažų plaukelių. Šių plaukų apačioje yra mažos nervinės ląstelės. Kai virpesių virpesiai paliečia ovalų langą, skystis ir plaukai pradeda judėti. Plaukelių judėjimas stimuliuoja nervines ląsteles, kurios per klausos arba akustinį nervą elektrinio impulso forma siunčia žinutę į smegenis.

Labirintas yra trijų tarpusavyje sujungtų pusapvalių kanalų, valdančių pusiausvyros jausmą, grupė. Kiekvienas kanalas yra užpildytas skysčiu ir yra stačiu kampu į kitus du. Taigi, kad ir kaip judintumėte galvą, vienas ar keli kanalai tą judesį įrašo ir perduoda informaciją smegenims.

Jei kada nors peršalote ausį ar per daug išpūtėte nosį, kad ausis „užsitrenkia“, tada kyla spėjimas: ausis kažkaip susijusi su gerkle ir nosimi. Ir tai tiesa. Eustachijaus vamzdelis tiesiogiai jungia vidurinę ausį su burnos ertme. Jo vaidmuo yra leisti orui į vidurinę ausį, subalansuojant slėgį abiejose ausies būgnelio pusėse.

Bet kurios ausies dalies pažeidimai ir sutrikimai gali pabloginti klausą, jei jie turi įtakos garso virpesių praėjimui ir interpretavimui.

Kaip veikia ausis?

Atsekime garso bangos kelią. Jis patenka į ausį per priekabą ir nukreipiamas per klausos kanalą. Deformavus kriauklę arba užsikimšus kanalą, apsunkinamas garso kelias į ausies būgnelį ir susilpnėja klausa. Jei garso banga sėkmingai pasiekia ausies būgnelį, tačiau ji yra pažeista, garsas gali nepasiekti klausos kauliukų.

Bet koks sutrikimas, kuris neleidžia kaulams vibruoti, neleis garsui pasiekti vidinės ausies. Vidinėje ausyje garso bangos sukelia skysčių pulsavimą, išjudina smulkius plaukelius sraigėje. Pažeidus plaukelius arba nervines ląsteles, prie kurių jie yra prijungti, garso vibracijos nepavirs elektrinėmis vibracijomis. Tačiau kai garsas sėkmingai virsta elektriniu impulsu, jis vis tiek turi pasiekti smegenis. Akivaizdu, kad klausos nervo ar smegenų pažeidimas turės įtakos gebėjimui girdėti.

Informacija . VNI ir jutimo sistemų fiziologija . Neurofiziologijos ir BNP pagrindai .

Klausos analizatoriaus periferinė dalis žmogui morfologiškai derinama su periferine vestibuliarinio analizatoriaus dalimi, o morfologai šią struktūrą vadina organum vestibulo-cochleare. Jį sudaro trys skyriai:

· išorinė ausis (išorinė klausos landa, ausies kaušelis su raumenimis ir raiščiais);

vidurinė ausis (būgninė ertmė, mastoidiniai priedai, klausos vamzdelis)

· vidinė ausis (membraninis labirintas, esantis kauliniame labirinte smilkininio kaulo piramidės viduje).

Išorinė ausis (išorinis klausos kanalas, priekis su raumenimis ir raiščiais)

Vidurinė ausis (būgninė ertmė, mastoidiniai priedai, klausos vamzdelis)

Vidinė ausis (membraninis labirintas, esantis kauliniame labirinte smilkininio kaulo piramidės viduje)

1. Išorinė ausis koncentruoja garso virpesius ir nukreipia juos į išorinę klausos angą.

2. Klausos landa garso virpesius praleidžia į ausies būgnelį

3. Ausies būgnelis – tai membrana, kuri vibruoja veikiant garsui.

4. Plauškaulis su rankena raiščiais pritvirtintas prie būgnelio centro, o jo galvutė prijungta prie įdubos (5), kuri, savo ruožtu, yra pritvirtinta prie kamienų (6).

Maži raumenys padeda perduoti garsą, reguliuodami šių kaulų judėjimą.

7. Eustachijaus (arba klausos) vamzdelis jungia vidurinę ausį su nosiarykle. Pasikeitus aplinkos oro slėgiui, slėgis abiejose ausies būgnelio pusėse išlyginamas per klausos vamzdelį.

8. Vestibulinė sistema. Mūsų ausies vestibuliarinė sistema yra kūno pusiausvyros sistemos dalis. Jutimo ląstelės suteikia informaciją apie mūsų galvos padėtį ir judėjimą.

9. Sraigė yra klausos organas, tiesiogiai prijungtas prie klausos nervo. Sraigės pavadinimą nulemia jos spirale vingiuota forma. Tai kaulo kanalas, kuris sudaro du su puse spiralės apsisukimų ir yra užpildytas skysčiu. Sraigės anatomija yra labai sudėtinga, o kai kurios jos funkcijos vis dar neištirtos.

Corti organas

Corti organas susideda iš daugybės juslinių, plaukus turinčių ląstelių (12), dengiančių bazilarinę membraną (13). Garso bangas paima plaukų ląstelės ir paverčia elektriniais impulsais. Tada šie elektriniai impulsai klausos nervu (11) perduodami į smegenis. Klausos nervas susideda iš tūkstančių mažų nervinių skaidulų. Kiekvienas pluoštas prasideda nuo tam tikros sraigės dalies ir perduoda tam tikrą garso dažnį. Žemo dažnio garsai perduodami skaidulomis, sklindančiomis iš sraigės viršūnės (14), o aukšto dažnio garsai perduodami skaidulomis, sujungtomis su jos pagrindu. Taigi vidinės ausies funkcija yra paversti mechaninius virpesius į elektrinius, nes smegenys gali suvokti tik elektrinius signalus.

Išorinė ausis yra garsą renkantis įrenginys. Išorinis klausos kanalas garso vibracijas perduoda ausies būgneliui. Ausies būgnelis, skiriantis išorinę ausį nuo būgninės ertmės arba vidurinės ausies, yra plona (0,1 mm) pertvara, suformuota kaip vidinis piltuvas. Membrana vibruoja veikiant garso virpesiams, patenkantiems į ją per išorinį klausos kanalą.

Garso virpesiai paimami ausimis (gyvūnams jie gali pasisukti garso šaltinio link) ir per išorinį klausos kanalą perduodami į ausies būgnelį, kuris skiria išorinę ausį nuo vidurinės ausies. Garso gaudymas ir visas klausymosi dviem ausimis procesas – vadinamoji binauralinė klausa – yra svarbus nustatant garso kryptį. Garso virpesiai, sklindantys iš šono, artimiausią ausį pasiekia keliomis dešimtimis tūkstančių sekundės dalimis (0,0006 s) anksčiau nei kitą. Šio nežymaus garso patekimo į abi ausis laiko skirtumo pakanka, kad būtų galima nustatyti jo kryptį.

Vidurinė ausis yra garsui laidus prietaisas. Tai oro ertmė, kuri klausos (Eustachijaus) vamzdeliu jungiasi su nosiaryklės ertme. Vibracijas iš ausies būgnelio per vidurinę ausį perduoda 3 tarpusavyje sujungti klausos kaulai – plaktukas, įdubimas ir staktos, o pastaroji per ovalo lango membraną perduoda šias vibracijas į vidinėje ausyje esantį skystį. perilimfa.

Dėl klausos kauliukų geometrijos ypatumų sumažintos amplitudės, bet padidinto stiprumo ausies būgnelio virpesiai perduodami į laiptelius. Be to, dėmių paviršius yra 22 kartus mažesnis už ausies būgnelį, todėl tiek pat padidėja jo spaudimas ovalo formos lango membranai. Dėl to net ir silpnos garso bangos, veikiančios ausies būgnelį, gali įveikti prieangio ovalo lango membranos pasipriešinimą ir sukelti skysčio vibraciją sraigėje.

Smarkių garsų metu specialūs raumenys sumažina ausies būgnelio ir klausos kauliukų paslankumą, klausos aparatą pritaikydami prie tokių dirgiklio pokyčių ir apsaugodami vidinę ausį nuo sunaikinimo.

Dėl vidurinės ausies oro ertmės sujungimo su nosiaryklės ertme per klausos vamzdelį tampa įmanoma išlyginti slėgį abiejose ausies būgnelio pusėse, o tai apsaugo nuo jo plyšimo esant dideliems slėgio pokyčiams išorinėje aplinkoje. - nardant po vandeniu, kopiant į aukštį, šaudant ir pan. Tai ausies barofunkcija.

Vidurinėje ausyje yra du raumenys: būgninis įtempimas ir stapedius. Pirmasis iš jų, susitraukdamas, padidina ausies būgnelio įtampą ir taip apriboja jo virpesių amplitudę, kai skamba stiprūs garsai, o antrasis fiksuoja dėmes ir taip apriboja jo judesius. Šių raumenų refleksinis susitraukimas įvyksta praėjus 10 ms nuo stipraus garso pradžios ir priklauso nuo jo amplitudės. Tai automatiškai apsaugo vidinę ausį nuo perkrovos. Esant momentiniam stipriam dirginimui (smūgių, sprogimų ir pan.), šis apsauginis mechanizmas nespėja veikti, todėl gali pablogėti klausa (pavyzdžiui, tarp bombonešių ir artileristų).

Vidinė ausis yra garsą suvokiantis aparatas. Jis yra smilkininio kaulo piramidėje ir jame yra sraigė, kuri žmonėms sudaro 2,5 spiralinė ritė. Kochlearinis kanalas yra padalintas iš dviejų pertvarų, pagrindinės membranos ir vestibulinės membranos į 3 siaurus praėjimus: viršutinį (scala vestibular), vidurinį (membraninį kanalą) ir apatinį (scala tympani). Sraigės viršuje yra anga, kuri jungia viršutinį ir apatinį kanalus į vieną, einantį nuo ovalo lango iki sraigės viršaus, o po to į apvalų langą. Jo ertmė užpildyta skysčiu – perilimfa, o vidurinio membraninio kanalo ertmė – kitokios sudėties skysčiu – endolimfa. Viduriniame kanale yra garsą suvokiantis aparatas – Corti organas, kuriame yra garso virpesių mechanoreceptoriai – plaukų ląstelės.

Kitas būdas perduoti garsus į sraigę yra audinių ar kaulų laidumas . Šiuo atveju garsas tiesiogiai veikia kaukolės paviršių, todėl ji vibruoja. Kaulų kelias garso perdavimui įgyja didelę reikšmę, kai vibruojantis objektas (pavyzdžiui, kamertono stiebas) liečiasi su kaukole, taip pat sergant vidurinės ausies sistemos ligomis, kai sutrinka garsų perdavimas klausos kauliukų grandine. . Be oro kelio garso bangoms perduoti, yra audinių arba kaulų kelias.

Veikiami ore sklindančio garso virpesiai, taip pat vibratoriams (pavyzdžiui, kauliniam telefonui ar kaulo kamertonui) susilietus su galvos dangalu, pradeda vibruoti kaukolės kaulai (taip pat prasideda kaulo labirintas). vibruoti). Remiantis naujausiais duomenimis (Bekesy ir kt.), galima daryti prielaidą, kad garsai, sklindantys palei kaukolės kaulus, tik sužadina Korti organą, jei, panašiai kaip oro bangos, sukelia tam tikros pagrindinės membranos atkarpos lanką.

Kaukolės kaulų gebėjimas pravesti garsą paaiškina, kodėl pačiam žmogui jo balsas, įrašytas į juostelę, atkuriant įrašą atrodo svetimas, o kiti jį lengvai atpažįsta. Faktas yra tas, kad juostos įrašas neatkuria viso jūsų balso. Paprastai kalbėdamas girdi ne tik tuos garsus, kuriuos girdi ir tavo pašnekovai (tai yra garsus, kurie suvokiami dėl oro-skysčio laidumo), bet ir tuos žemo dažnio garsus, kurių laidininkas yra tavo kaulai. kaukolė. Tačiau klausydamasis savo balso įrašo juostelės girdi tik tai, ką būtų galima įrašyti – garsus, kurių dirigentas yra oras.

Binaurinė klausa. Žmonės ir gyvūnai turi erdvinę klausą, tai yra gebėjimą nustatyti garso šaltinio padėtį erdvėje. Ši savybė pagrįsta binauraline klausa arba klausymu dviem ausimis. Jam taip pat svarbu turėti dvi simetriškas puses visuose klausos sistemos lygiuose. Žmonių binaurinės klausos aštrumas yra labai didelis: garso šaltinio padėtis nustatoma 1 kampo laipsnio tikslumu. To pagrindas – klausos sistemos neuronų gebėjimas įvertinti tarpauralinius (tarpausus) garso atėjimo į dešinę ir kairę ausį laiko ir garso stiprumo kiekvienoje ausyje skirtumus. Jei garso šaltinis yra toliau nuo galvos vidurio linijos, garso banga pasiekia vieną ausį šiek tiek anksčiau ir yra stipresnė nei į kitą. Garso šaltinio atstumo nuo kūno vertinimas siejamas su garso susilpnėjimu ir jo tembro pasikeitimu.

Kai dešinė ir kairė ausis stimuliuojamos atskirai per ausines, vos 11 μs vėlavimas tarp garsų arba 1 dB dviejų garsų intensyvumo skirtumas lemia akivaizdų garso šaltinio lokalizacijos poslinkį nuo vidurinės linijos link. ankstesnis ar stipresnis garsas. Klausos centruose yra neuronų, kurie yra labai suderinti su tam tikrais tarpauraliniais laiko ir intensyvumo skirtumais. Taip pat rasta ląstelių, kurios reaguoja tik į tam tikrą garso šaltinio judėjimo erdvėje kryptį.

Ausis yra klausos ir pusiausvyros organas. Jo komponentai užtikrina garsų priėmimą ir pusiausvyros palaikymą.

dirginantis klausą – mechaninė energija garso virpesių pavidalu, tai kintamos oro kondensacijos ir retinimosi, sklindančios į visas puses nuo garso šaltinio maždaug 330 m/sek greičiu. Garsas gali sklisti oru, vandeniu ir kietomis medžiagomis. Sklidimo greitis priklauso nuo terpės elastingumo ir tankio.

Klausos analizatorius susideda iš:

1. Periferinis skyrius– apima išorinę, vidurinę ir vidinę ausį (25 pav.);

2. Subkortikinis skyrius– susideda iš tilto (4-ojo smegenų skilvelio) juostelės, vidurinių smegenų apatinių kolikulų, vidurinio (vidurinio) geniculate kūno ir talamo.

3. Klausos zona smegenų žievė, esanti laikinojoje srityje.

Išorinė ausis. Funkcija – garsų fiksavimas ir nuvedimas į ausies būgnelį. Jis susideda iš ausies kaušelio, sudaryto iš kremzlinio audinio, ir išorinio klausos kanalo, besitęsiančio iki vidurinės ausies, kuriame gausu liaukų, išskiriančių ausų sierą, kuris kaupiasi išorinėje ausyje ir iš kurio pašalinamos dulkės ir nešvarumai. Išorinis klausos kanalas yra iki 2,5 cm ilgio ir apie 1 cm 3 pločio. Ties riba tarp išorinės ir vidurinės ausies būgnelis yra ištemptas. Jo storis žmonėms yra apie

Ausinė surenka garso bangas. Dėl to, kad ausies kaušelis yra 3 kartus didesnis nei ausies būgnelis, garso slėgis pastarojoje yra 3 kartus didesnis nei ausies kaušelyje. Ausies būgnelis pasižymi elastingumu, todėl priešinasi slėgio bangai, kuri prisideda prie greito jos virpesių slopinimo ir puikiai perduoda garso slėgį, beveik neiškraipydamas garso bangos formos.

Vidurinė ausis atstovaujama būgninės ertmės netaisyklingos formos ir 0,75 cm 3 talpos, esančio smilkininio kaulo viduje. Jis susisiekia su nosiarykle klausos (Eustachijaus) vamzdeliu ir turi šarnyrinių smulkių kaulų grandinę – plaktuką, inkusą ir stulpelius, kurie tiksliai ir sustiprintus ausies būgnelio virpesius perduoda plonai ovaliajai plokštelei vidinėje ausyje.

Kaulų sistema padidina garso bangos slėgį, kai ji perduodama iš ausies būgnelio į ovalo lango membraną, maždaug 60-70 kartų. Šis garso sustiprėjimas atsiranda dėl to, kad ausies būgnelio paviršius (70 mm2) yra 22-25 kartus didesnis nei prie ovalo lango pritvirtintų kamienų (3,2 mm2) paviršius, todėl garsas padidėja 22- 25 kartus. Kadangi kauliukų svirties aparatas sumažina garso bangų amplitudę maždaug 2,5 karto, toks pat garso bangų smūgio bangų padidėjimas ovaliame lange, o bendras garso stiprinimas gaunamas 22–25 padauginus iš 2,5. Išorinė ir vidurinė ausis praleidžia garso slėgį, sumažindamos garso bangos virpesius. Ačiū eustachijaus vamzdelis vienodas slėgis palaikomas abiejose ausies būgnelio pusėse. Šis slėgis išlyginamas rijimo judesių metu.

Vienintelis būdas orui patekti ir išeiti iš vidurinės ausies yra pro Eustachijaus vamzdelis- kanalas, kuris eina į nosies ertmės užpakalinę dalį ir susisiekia su nosiarykle. Šio kanalo dėka oro slėgis vidurinėje ausyje susilygina su atmosferos slėgiu ir taip išlyginamas oro slėgis ausies būgnelyje. Skrendant lėktuvu, lipant ar leidžiantis ausys užsikemša. Taip yra dėl staigaus atmosferos slėgio pokyčio, dėl kurio ausies būgnelis nusileidžia. Tada žiovulys arba paprastas seilių rijimas veda prie vožtuvo, esančio Eustachijaus vamzdyje, atidarymo, o slėgis vidurinėje ausyje susilygina su atmosferos slėgiu; tuo pačiu metu ausies būgnelis grįžta į normalią padėtį ir ausys „atsidaro“.

Garsas – tai vibracijos, t.y. periodinis mechaninis trikdymas elastingose terpėse – dujinėse, skystose ir kietose. Toks pasipiktinimas, kuris atstovauja kai kuriems fizinis pokytis terpėje (pavyzdžiui, pasikeitus tankiui ar slėgiui, dalelių poslinkiui), sklinda joje garso bangos pavidalu. Garsas gali būti negirdimas, jei jo dažnis viršija žmogaus ausies jautrumą arba sklinda per terpę, pvz., kietą medžiagą, kuri negali turėti tiesioginio kontakto su ausimi, arba jei jo energija terpėje greitai išsisklaido. Taigi mums įprastas garso suvokimo procesas yra tik viena akustikos pusė.

Garso bangos

garso banga

Garso bangos gali būti virpesių proceso pavyzdys. Bet koks svyravimas yra susijęs su sistemos pusiausvyros būsenos pažeidimu ir išreiškiamas jo charakteristikų nukrypimu nuo pusiausvyros verčių, o vėliau grįžus į pradinė vertė. Garso virpesiams ši charakteristika yra slėgis terpės taške, o jo nuokrypis – garso slėgis.

Apsvarstykite ilgą vamzdį, užpildytą oru. Į jį kairiajame gale įkišamas stūmoklis, kuris tvirtai priglunda prie sienų. Jei stūmoklis staigiai pajudinamas į dešinę ir sustoja, oras, esantis šalia jo, akimirką bus suspaustas. Tada suslėgtas oras išsiplės, stumdamas šalia esantį orą į dešinę, o iš pradžių šalia stūmoklio sukurta suspaudimo sritis judės vamzdžiu pastoviu greičiu. Ši suspaudimo banga yra garso banga dujose.
Tai reiškia, kad staigus elastingos terpės dalelių poslinkis vienoje vietoje padidins slėgį šioje vietoje. Dėl elastingų dalelių ryšių slėgis perduodamas gretimoms dalelėms, kurios savo ruožtu veikia kitas, o padidėjusio slėgio sritis tarsi juda elastingoje terpėje. Po aukšto slėgio srities seka žemo slėgio sritis, todėl susidaro eilė kintamų suspaudimo ir retėjimo sričių, sklindančių terpėje bangos pavidalu. Kiekviena elastingos terpės dalelė tokiu atveju atliks svyruojančius judesius.

Garso bangai dujose būdingas perteklinis slėgis, perteklinis tankis, dalelių poslinkis ir jų greitis. Garso bangoms šie nukrypimai nuo pusiausvyros verčių visada yra maži. Taigi, perteklinis slėgis susietas su banga yra daug mažesnis už statinį dujų slėgį. IN kitaip susiduriame su kitu reiškiniu – smūgine banga. Garso bangoje, atitinkančioje normalią kalbą, perteklinis slėgis yra tik maždaug viena milijonoji atmosferos slėgio dalis.

Svarbus faktas yra tai, kad garso banga medžiagos nenuneša. Banga yra tik laikinas sutrikimas, einantis per orą, po kurio oras grįžta į pusiausvyros būseną.
Žinoma, bangų judėjimas būdingas ne tik garsui: šviesos ir radijo signalai sklinda bangų pavidalu, o bangas vandens paviršiuje pažįsta visi.

Taigi garsas plačiąja prasme yra tamprios bangos, sklindančios tam tikroje tamprioje terpėje ir sukuriančios joje mechaninius virpesius; siaurąja prasme – subjektyvus šių virpesių suvokimas specialiais gyvūnų ar žmonių jutimo organais.
Kaip ir bet kuriai bangai, garsui būdingas amplitudė ir dažnių spektras. Paprastai žmogus girdi oru perduodamus garsus dažnių diapazone nuo 16-20 Hz iki 15-20 kHz. Garsas, esantis žemiau žmogaus girdimo diapazono, vadinamas infragarsu; didesnis: iki 1 GHz, - ultragarsas, nuo 1 GHz - hipergarsas. Iš girdimų garsų taip pat reikėtų išskirti fonetinius, kalbos garsus ir fonemas (kurios sudaro šnekamąją kalbą) ir muzikos garsus (kurie sudaro muziką).

Atsižvelgiant į bangos sklidimo krypties ir sklidimo terpės dalelių mechaninių virpesių krypties santykį, išskiriamos išilginės ir skersinės garso bangos.
Skystose ir dujinėse terpėse, kur nėra didelių tankio svyravimų, akustinės bangos yra išilginės, tai yra, dalelių vibracijos kryptis sutampa su bangos judėjimo kryptimi. Kietosiose medžiagose, be išilginių deformacijų, atsiranda ir tamprios šlyties deformacijos, sukeliančios skersinių (šlyties) bangų sužadinimą; šiuo atveju dalelės svyruoja statmenai bangos sklidimo krypčiai. Išilginių bangų sklidimo greitis yra daug didesnis nei šlyties bangų sklidimo greitis.

Oras ne visur vienodas garsui. Yra žinoma, kad oras nuolat juda. Jo judėjimo greitis skirtinguose sluoksniuose nėra vienodas. Sluoksniuose, esančiuose arti žemės, oras liečiasi su jo paviršiumi, pastatais, miškais, todėl jo greitis čia mažesnis nei viršuje. Dėl šios priežasties garso banga sklinda ne vienodai greitai viršuje ir apačioje. Jei oro judėjimas, t.y. vėjas, yra garso palydovas, tai viršutiniuose oro sluoksniuose vėjas garso bangą varys stipriau nei apatiniuose sluoksniuose. Kai pučia priešinis vėjas, garsas viršuje sklinda lėčiau nei apačioje. Šis greičio skirtumas turi įtakos garso bangos formai. Dėl bangos iškraipymo garsas sklinda ne tiesiai. Su galimu vėju garso bangos sklidimo linija lenkiasi žemyn, o esant priešpriešiniam vėjui – aukštyn.

Dar viena netolygaus garso sklidimo ore priežastis. Tai yra skirtinga atskirų jo sluoksnių temperatūra.

Netolygiai įkaitę oro sluoksniai, kaip ir vėjas, keičia garso kryptį. Dieną garso banga krypsta į viršų, nes garso greitis apatiniuose, karštesniuose sluoksniuose yra didesnis nei viršutiniuose sluoksniuose. Vakare, kai žemė, o kartu ir šalia esantys oro sluoksniai, greitai atšąla, viršutiniai sluoksniai tampa šiltesni už apatinius, juose didesnis garso greitis, o garso bangų sklidimo linija lenkiasi žemyn. Todėl vakarais, netikėtai, girdi geriau.

Stebėdami debesis dažnai galite pastebėti, kaip skirtinguose aukščiuose jie juda ne tik skirtingu greičiu, bet kartais ir skirtingomis kryptimis. Tai reiškia, kad skirtinguose aukščiuose nuo žemės vėjas gali turėti skirtingą greitį ir kryptį. Garso bangos forma tokiuose sluoksniuose taip pat keisis nuo sluoksnio iki sluoksnio. Pavyzdžiui, tegul garsas sklinda prieš vėją. Tokiu atveju garso sklidimo linija turėtų sulenkti ir kilti aukštyn. Tačiau jei lėtai judančio oro sluoksnis pasisuks jo kelyje, jis vėl pakeis kryptį ir vėl gali grįžti į žemę. Būtent tada erdvėje nuo vietos, kur banga pakyla į aukštį iki vietos, kur ji grįžta į žemę, atsiranda „tylos zona“.

Garso suvokimo organai

Klausa – tai biologinių organizmų gebėjimas suvokti garsus savo klausos organais; speciali klausos aparato funkcija, sužadinama garso vibracijomis aplinką, pavyzdžiui, oras arba vanduo. Vienas iš penkių biologinių pojūčių, dar vadinamas akustiniu suvokimu.

Žmogaus ausis suvokia maždaug nuo 20 m iki 1,6 cm ilgio garso bangas, o tai atitinka 16 - 20 000 Hz (virpesius per sekundę), kai virpesiai perduodami oru, ir iki 220 kHz, kai garsas perduodamas per žmogaus kaulus. kaukolė. Šios bangos turi svarbią biologinę reikšmę, pavyzdžiui, garso bangos 300-4000 Hz diapazone atitinka žmogaus balsą. Garsai, kurių dažnis viršija 20 000 Hz, praktiškai neturi reikšmės, nes greitai lėtėja; žemesnės nei 60 Hz vibracijos suvokiamos per vibracijos jutimą. Dažnių diapazonas, kurį žmogus gali girdėti, vadinamas klausos arba garso diapazonu; aukštesni dažniai vadinami ultragarsu, o žemesni – infragarsu.
Gebėjimas atskirti garso dažnius labai priklauso nuo konkretus asmuo: jo amžius, lytis, jautrumas klausos ligoms, treniruotės ir klausos nuovargis. Asmenys gali suvokti garsą iki 22 kHz ir galbūt aukštesnio.
Žmogus vienu metu gali atskirti kelis garsus dėl to, kad sraigėje vienu metu gali būti kelios stovinčios bangos.

Ausis – sudėtingas vestibuliarinis-klausos organas, atliekantis dvi funkcijas: suvokiantis garso impulsus ir atsakingas už kūno padėtį erdvėje bei gebėjimą išlaikyti pusiausvyrą. Tai suporuotas organas, esantis laikinuosiuose kaukolės kauluose, išoriškai apribotas ausų.

Klausos ir pusiausvyros organą sudaro trys skyriai: išorinė, vidurinė ir vidinė ausis, kurių kiekviena atlieka savo specifines funkcijas.

Išorinė ausis susideda iš priekinės dalies ir išorinio klausos kanalo. Ausies kaklelis yra sudėtingos formos elastinga kremzlė, padengta oda, vadinama skiltimi, yra odos raukšlė, susidedanti iš odos ir riebalinio audinio.
Gyvų organizmų ausies kaklelis veikia kaip garso bangų imtuvas, kuris vėliau perduodamas į klausos aparato vidų. Ausies kaklelio vertė žmonėms yra daug mažesnė nei gyvūnų, todėl žmonėms ji praktiškai nejuda. Tačiau daugelis gyvūnų, judindami ausis, gali daug tiksliau nei žmonės nustatyti garso šaltinio vietą.

Žmogaus ausies kaklelio raukšlės į ausies landą patenka nedidelių dažnių iškraipymų, priklausomai nuo garso horizontalios ir vertikalios lokalizacijos. Taigi smegenys gauna papildomos informacijos, kad išsiaiškintų garso šaltinio vietą. Šis efektas kartais naudojamas akustikoje, įskaitant erdvinio garso pojūtį naudojant ausines ar klausos aparatus.
Ausies kaklelio funkcija – gaudyti garsus; jos tęsinys – išorinio klausos kanalo kremzlė, kurios ilgis vidutiniškai 25-30 mm. Kremzlinė klausos kanalo dalis pereina į kaulą, o visas išorinis klausos kanalas yra išklotas oda, kurioje yra riebalinių ir sieros liaukų, kurios yra modifikuotos prakaito liaukos. Šis praėjimas baigiasi aklai: jį nuo vidurinės ausies skiria ausies būgnelis. Ausies kaklelio užfiksuotos garso bangos patenka į ausies būgnelį ir sukelia jo vibraciją.

Savo ruožtu vibracijos iš ausies būgnelio perduodamos į vidurinę ausį.

Vidurinė ausis
Pagrindinė vidurinės ausies dalis yra būgninė ertmė - maža maždaug 1 cm³ tūrio erdvė smilkininiame kaule. Yra trys klausos kaulai: malleus, incus ir balnakilpė – jie perduoda garso virpesius iš išorinės ausies į vidinę ausį, kartu juos sustiprindami.

Klausos kaulai, kaip mažiausi žmogaus skeleto fragmentai, yra grandinė, perduodanti vibracijas. Plauškaulio rankena yra glaudžiai susiliejusi su ausies būgneliu, smaigalio galvutė yra prijungta prie įdubos, o ši, savo ruožtu, ilgą laiką yra prijungta prie būgnelio. Laiptų pagrindas uždaro prieangio langą, taip jungiasi prie vidinės ausies.
Vidurinės ausies ertmė yra sujungta su nosiarykle per Eustachijaus vamzdelį, per kurį išlyginamas vidutinis oro slėgis ausies būgnelio viduje ir išorėje. Pasikeitus išoriniam slėgiui, ausys kartais užsikemša, o tai dažniausiai išsprendžiama refleksiškai žiovaujant. Patirtis rodo, kad ausų užgulimas šiuo metu dar efektyviau išsprendžiamas rijimo judesiais ar pučiant į užspaustą nosį.

Vidinė ausis
Iš trijų klausos ir pusiausvyros organo skyrių sudėtingiausia yra vidinė ausis, kuri dėl savo sudėtingos formos vadinama labirintu. Kaulinis labirintas susideda iš prieangio, sraigės ir pusapvalių kanalų, tačiau tik sraigė, užpildyta limfiniais skysčiais, yra tiesiogiai susijusi su klausa. Sraigės viduje yra membraninis kanalas, taip pat užpildytas skysčiu, kurio apatinėje sienelėje yra klausos analizatoriaus receptorių aparatas, padengtas plauko ląstelėmis. Plaukų ląstelės aptinka kanalą užpildančio skysčio virpesius. Kiekviena plauko ląstelė yra sureguliuota pagal tam tikrą garso dažnį, o ląstelės yra sureguliuotos žemiems dažniams, esančioms sraigės viršuje, o aukšti dažniai – į ląsteles sraigės apačioje. Kai plaukų ląstelės miršta nuo amžiaus ar dėl kitų priežasčių, žmogus praranda gebėjimą suvokti atitinkamo dažnio garsus.

Suvokimo ribos

Žmogaus ausis nominaliai girdi garsus, kurių dažnis yra nuo 16 iki 20 000 Hz. Viršutinė riba linkusi mažėti su amžiumi. Dauguma suaugusiųjų negirdi garsų, kurių dažnis viršija 16 kHz. Pati ausis nereaguoja į žemesnius nei 20 Hz dažnius, tačiau juos galima apčiuopti lytėjimo pojūčiais.

Suvokiamų garsų garsumo diapazonas yra didžiulis. Tačiau ausies būgnelis jautrus tik slėgio pokyčiams. Garso slėgio lygis paprastai matuojamas decibelais (dB). Apatinis girdimumo slenkstis apibrėžiamas kaip 0 dB (20 mikropaskalių), o viršutinės girdėjimo ribos apibrėžimas veikiau reiškia diskomforto slenkstį, o vėliau klausos sutrikimą, sumušimą ir pan. Ši riba priklauso nuo to, kiek laiko klausomės garsas. Ausis gali toleruoti trumpalaikį garso padidėjimą iki 120 dB be pasekmių, tačiau ilgalaikis garsų, viršijančių 80 dB, poveikis gali sukelti klausos praradimą.

Kruopštesni apatinės klausos ribos tyrimai parodė, kad minimalus slenkstis, kuriam esant garsas išlieka girdimas, priklauso nuo dažnio. Šis grafikas vadinamas absoliučiu klausos slenksčiu. Vidutiniškai didžiausio jautrumo sritis yra nuo 1 kHz iki 5 kHz, nors jautrumas mažėja su amžiumi virš 2 kHz diapazone.
Taip pat yra būdas suvokti garsą nedalyvaujant ausies būgneliui – vadinamasis mikrobangų klausos efektas, kai moduliuota spinduliuotė mikrobangų diapazone (nuo 1 iki 300 GHz) veikia audinį aplink sraigę, todėl žmogus suvokia įvairius. garsai.
Kartais žmogus gali girdėti garsus žemo dažnio srityje, nors iš tikrųjų tokio dažnio garsų nebuvo. Taip atsitinka todėl, kad ausies baziliarinės membranos virpesiai nėra tiesiniai ir joje gali atsirasti vibracijos, kurių dažnis skiriasi tarp dviejų aukštesnių dažnių.

Sinestezija

Vienas iš neįprasčiausių psichoneurologinių reiškinių, kai nesutampa stimulo tipas ir žmogaus patiriamų pojūčių tipas. Sinestetinis suvokimas išreiškiamas tuo, kad be įprastų savybių gali atsirasti papildomų, paprastesnių pojūčių ar nuolatinių „elementarių“ įspūdžių – pavyzdžiui, spalva, kvapas, garsai, skoniai, tekstūruoto paviršiaus savybės, skaidrumas, tūris ir forma, vieta erdvėje ir kitos savybės, gaunamos ne per pojūčius, o egzistuojančios tik reakcijų pavidalu. Tokios papildomos savybės gali atsirasti kaip pavieniai jutiminiai įspūdžiai arba netgi pasireikšti fiziškai.

Pavyzdžiui, yra klausos sinestezija. Tai kai kurių žmonių gebėjimas „girdėti“ garsus stebint judančius objektus ar blyksnius, net jei jų nelydi tikri garso reiškiniai.
Reikia turėti omenyje, kad sinestezija veikiau yra psichoneurologinė žmogaus savybė, o ne psichikos sutrikimas. Tokį mus supančio pasaulio suvokimą paprastas žmogus gali pajusti vartodamas tam tikras narkotines medžiagas.

Kol kas nėra bendros sinestezijos teorijos (moksliškai įrodytos, universalios idėjos apie ją). Šiuo metu yra daug hipotezių ir šioje srityje atliekama daug tyrimų. Jau atsirado originalios klasifikacijos ir palyginimai, išryškėjo tam tikri griežti šablonai. Pavyzdžiui, mes, mokslininkai, jau išsiaiškinome, kad sinestetai turi ypatingą dėmesio pobūdį – tarsi „iki sąmonės“ – tiems reiškiniams, kurie juose sukelia sinesteziją. Sinestetai turi šiek tiek kitokią smegenų anatomiją ir radikaliai skirtingą smegenų aktyvavimą iki sinestetinių „dirgiklių“. Oksfordo universiteto (JK) mokslininkai atliko eksperimentų seriją, kurių metu išsiaiškino, kad sinestezijos priežastis gali būti pernelyg sujaudinti neuronai. Vienintelis dalykas, kurį galima tvirtai pasakyti, yra tai, kad toks suvokimas gaunamas smegenų funkcijos, o ne pirminio informacijos suvokimo lygmeniu.

Išvada

Slėgio bangos keliauja per išorinę ausį, būgnelį ir vidurinės ausies kauliukus, kad pasiektų skysčiu užpildytą, kochlearo formos vidinę ausį. Skystis, svyruodamas, atsitrenkia į membraną, padengtą smulkiais plaukeliais, blakstienomis. Sudėtingo garso sinusoidiniai komponentai sukelia virpesius įvairiose membranos dalyse. Kartu su membrana vibruojantys blakstienos sužadina su jomis susijusias nervines skaidulas; juose atsiranda impulsų serija, kurioje „užkoduotas“ kiekvieno kompleksinės bangos komponento dažnis ir amplitudė; šie duomenys elektrocheminiu būdu perduodami į smegenis.

Iš viso garsų spektro pirmiausia išskiriamas girdimas diapazonas: nuo 20 iki 20 000 hercų, infragarsas (iki 20 hercų) ir ultragarsas - nuo 20 000 hercų ir daugiau. Infragarsų ir ultragarsų žmogus negirdi, bet tai nereiškia, kad jie jo neveikia. Yra žinoma, kad infragarsai, ypač mažesni nei 10 hercų, gali paveikti žmogaus psichiką ir sukelti depresiją. Ultragarsas gali sukelti astenovegetacinius sindromus ir kt.
Garso diapazono girdimoji dalis skirstoma į žemo dažnio garsus – iki 500 hercų, vidutinio dažnio – 500–10 000 hercų ir aukšto dažnio – virš 10 000 hercų.

Šis skirstymas yra labai svarbus, nes žmogaus ausis nėra vienodai jautri skirtingiems garsams. Ausis jautriausia gana siauram vidutinio dažnio garsų diapazonui nuo 1000 iki 5000 hercų. Žemesnio ir aukštesnio dažnio garsams jautrumas smarkiai sumažėja. Tai veda prie to, kad žmogus gali girdėti garsus, kurių energija yra apie 0 decibelų vidutinių dažnių diapazone, o negirdėti žemo dažnio 20-40-60 decibelų. Tai yra, tos pačios energijos garsai vidutinių dažnių diapazone gali būti suvokiami kaip garsūs, o žemų dažnių diapazone - tylūs arba visai negirdimi.

Šią garso savybę gamta suformavo neatsitiktinai. Garsai, reikalingi jo egzistavimui: kalba, gamtos garsai, daugiausia yra vidutinio dažnio diapazone.
Garsų suvokimas labai pablogėja, jei tuo pačiu metu girdimi kiti garsai, panašaus dažnio ar harmoninės kompozicijos triukšmai. Tai reiškia, viena vertus, žmogaus ausis blogai suvokia žemo dažnio garsus, kita vertus, jei patalpoje yra pašalinis triukšmas, tai tokių garsų suvokimas gali dar labiau sutrikti ir iškraipyti.

išorinė ausis (išorinis klausos kanalas, ausies kaklelis su raumenimis ir raiščiais);
vidurinė ausis (būgninė ertmė, mastoidiniai priedai, klausos vamzdelis)
vidinė ausis (membraninis labirintas, esantis kauliniame labirinte smilkininio kaulo piramidės viduje).

1. Išorinė ausis koncentruoja garso virpesius ir nukreipia juos į išorinę klausos angą.

2. Klausos landa garso virpesius praleidžia į ausies būgnelį

3. Ausies būgnelis – tai membrana, kuri vibruoja veikiant garsui.

4. Plauškaulis su rankena raiščiais pritvirtintas prie būgnelio centro, o jo galvutė prijungta prie įdubos (5), kuri, savo ruožtu, yra pritvirtinta prie kamienų (6).

Maži raumenys padeda perduoti garsą, reguliuodami šių kaulų judėjimą.

7. Eustachijaus (arba klausos) vamzdelis jungia vidurinę ausį su nosiarykle. Pasikeitus aplinkos oro slėgiui, slėgis abiejose ausies būgnelio pusėse išlyginamas per klausos vamzdelį.

8. Vestibulinė sistema. Mūsų ausies vestibuliarinė sistema yra kūno pusiausvyros sistemos dalis. Jutimo ląstelės suteikia informaciją apie mūsų galvos padėtį ir judėjimą.

Vidinė ausis yra garsą suvokiantis aparatas. Jis yra smilkininio kaulo piramidėje ir jame yra sraigė, kuri žmonėms sudaro 2,5 spiralės posūkius. Kochlearinis kanalas yra padalintas iš dviejų pertvarų, pagrindinės membranos ir vestibulinės membranos į 3 siaurus praėjimus: viršutinį (scala vestibular), vidurinį (membraninį kanalą) ir apatinį (scala tympani). Sraigės viršuje yra anga, kuri jungia viršutinį ir apatinį kanalus į vieną, einantį nuo ovalo lango iki sraigės viršaus, o po to į apvalų langą. Jo ertmė užpildyta skysčiu – perilimfa, o vidurinio membraninio kanalo ertmė – kitokios sudėties skysčiu – endolimfa. Viduriniame kanale yra garsą suvokiantis aparatas – Corti organas, kuriame yra garso virpesių mechanoreceptoriai – plaukų ląstelės.

Pagrindinis garsų perdavimo į ausį būdas yra oras. Artėjantis garsas vibruoja ausies būgnelį, o tada per klausos kauliukų grandinę vibracijos perduodamos į ovalų langą. Tuo pačiu metu būgninėje ertmėje taip pat atsiranda oro vibracijos, kurios perduodamos į apvalaus lango membraną. Kitas būdas perduoti garsus į sraigę yra audinių ar kaulų laidumas . Šiuo atveju garsas tiesiogiai veikia kaukolės paviršių, todėl ji vibruoja. Kaulų kelias garso perdavimui įgyja didelę reikšmę, kai vibruojantis objektas (pavyzdžiui, kamertono stiebas) liečiasi su kaukole, taip pat sergant vidurinės ausies sistemos ligomis, kai sutrinka garsų perdavimas klausos kauliukų grandine. . Be garso bangų laidumo oro kelio, veikiamas oro garso virpesių, taip pat kai liečiasi vibratoriai (pavyzdžiui, kaulinis telefonas ar kaulo kamertonas). su galvos apdangalu pradeda vibruoti kaukolės kaulai (ima vibruoti ir kaulų labirintas) . Remiantis naujausiais duomenimis (Bekesy ir kt.), galima daryti prielaidą, kad garsai, sklindantys palei kaukolės kaulus, tik sužadina Korti organą, jei, panašiai kaip oro bangos, sukelia tam tikros pagrindinės membranos atkarpos lanką. Kaukolės kaulų gebėjimas pravesti garsą paaiškina, kodėl pačiam žmogui jo balsas, įrašytas į juostelę, atkuriant įrašą atrodo svetimas, o kiti jį lengvai atpažįsta. Faktas yra tas, kad juostos įrašas neatkuria viso jūsų balso. Paprastai kalbėdamas girdi ne tik tuos garsus, kuriuos girdi ir tavo pašnekovai (tai yra garsus, kurie suvokiami dėl oro-skysčio laidumo), bet ir tuos žemo dažnio garsus, kurių laidininkas yra tavo kaulai. kaukolė. Tačiau klausydamasis savo balso įrašo juostelės girdi tik tai, ką būtų galima įrašyti – garsus, kurių dirigentas yra oras. Binaurinė klausa . Žmonės ir gyvūnai turi erdvinę klausą, tai yra gebėjimą nustatyti garso šaltinio padėtį erdvėje. Ši savybė pagrįsta binauraline klausa arba klausymu dviem ausimis. Jam taip pat svarbu turėti dvi simetriškas puses visuose klausos sistemos lygiuose. Žmonių binaurinės klausos aštrumas yra labai didelis: garso šaltinio padėtis nustatoma 1 kampo laipsnio tikslumu. To pagrindas – klausos sistemos neuronų gebėjimas įvertinti tarpauralinius (tarpausus) garso atėjimo į dešinę ir kairę ausį laiko ir garso stiprumo kiekvienoje ausyje skirtumus. Jei garso šaltinis yra toliau nuo galvos vidurio linijos, garso banga pasiekia vieną ausį šiek tiek anksčiau ir yra stipresnė nei į kitą. Garso šaltinio atstumo nuo kūno vertinimas siejamas su garso susilpnėjimu ir jo tembro pasikeitimu.