Prehod zvočnega valovanja v človeški slušni organ. Zaporedje zvoka, ki prehaja skozi organ sluha

Proces pridobivanja zvočnih informacij vključuje zaznavo, prenos in interpretacijo zvoka. Uho zajame in pretvori slušne valove v živčne impulze, ki jih sprejmejo in interpretirajo možgani.

V ušesu je marsikaj, kar očem ni vidno. To, kar opazimo, je le del zunanjega ušesa - mesnato-hrustančni izrastek, z drugimi besedami, ušesna školjka. Zunanje uho je sestavljeno iz školjke in sluhovoda, ki se konča z bobničem, ki omogoča komunikacijo med zunanjim in srednjim ušesom, kjer se nahaja slušni mehanizem.

Ušesna školjka usmerja zvočne valove v ušesni kanal, podobno kot je starodavna Evstahijeva trobenta usmerjala zvok v uhlje. Kanal ojačuje zvočne valove in jih usmerja v bobnič. Zvočni valovi, ki zadenejo bobnič, povzročijo vibracije, ki se prenašajo skozi tri majhne slušne kosti: malleus, incus in stapes. Izmenično vibrirajo in prenašajo zvočne valove skozi srednje uho. Najbolj notranja od teh kosti, stremce, je najmanjša kost v telesu.

stopnice, vibrira, zadene membrano, imenovano ovalno okno. Zvočni valovi potujejo skozi njega do notranjega ušesa.

Kaj se zgodi v notranjem ušesu?

Tu poteka senzorični del slušnega procesa. Notranje uho je sestavljen iz dveh glavnih delov: labirinta in polža. Del, ki se začne pri ovalnem oknu in se ukrivi kot pravi polž, deluje kot prevajalec, ki spreminja zvočne vibracije v električne impulze, ki se lahko prenesejo v možgane.

Kako deluje polž?

polž napolnjena s tekočino, v kateri se zdi, da je bazilarna (glavna) membrana obešena, podobna gumijastemu traku, pritrjena na svojih koncih na stene. Membrana je prekrita s tisočimi drobnimi dlačicami. Na dnu teh las so majhne živčne celice. Ko se tresljaji stremčkov dotaknejo ovalnega okna, se tekočina in dlake začnejo premikati. Gibanje dlačic stimulira živčne celice, ki preko slušnega ali akustičnega živca v možgane pošljejo sporočilo v obliki električnega impulza.

Labirint je skupina treh med seboj povezanih polkrožnih kanalov, ki nadzorujejo čut za ravnotežje. Vsak kanal je napolnjen s tekočino in se nahaja pravokotno na druga dva. Torej, ne glede na to, kako premikate glavo, en ali več kanalov posname to gibanje in posreduje informacije v možgane.

Če ste bili kdaj prehlajeni v ušesu ali ste preveč izpihali nos, tako da vam je v ušesu »škljocalo«, se poraja ugibanje: uho je nekako povezano z grlom in nosom. In to je res. Evstahijeva cev neposredno povezuje srednje uho z ustno votlino. Njegova vloga je omogočiti zrak v srednjem ušesu in uravnotežiti pritisk na obeh straneh bobniča.

Okvare in motnje v kateremkoli delu ušesa lahko poslabšajo sluh, če vplivajo na prehod in interpretacijo zvočnih tresljajev.

Kako deluje uho?

Zasledimo pot zvočnega vala. V uho vstopi skozi pinno in se usmeri skozi sluhovod. Če je školjka deformirana ali je kanal zamašen, je pot zvoka do bobniča ovirana in slušna sposobnost je zmanjšana. Če zvočni val uspešno doseže bobnič, vendar je ta poškodovan, zvok morda ne doseže slušnih koščic.

Vsaka motnja, ki preprečuje vibriranje koščic, bo preprečila, da bi zvok dosegel notranje uho. V notranjem ušesu zvočni valovi povzročijo utripanje tekočine in premikanje drobnih dlačic v polžu. Poškodbe dlačic ali živčnih celic, s katerimi so povezane, bodo preprečile pretvorbo zvočnih tresljajev v električne tresljaje. Ko pa se zvok uspešno spremeni v električni impulz, mora še doseči možgane. Jasno je, da bo poškodba slušnega živca ali možganov vplivala na sposobnost sluha.

Informacije . Fiziologija VNI in senzoričnih sistemov . Osnove nevrofiziologije in BND .

Periferni del slušnega analizatorja je pri človeku morfološko združen s perifernim delom vestibularnega analizatorja in morfologi imenujejo to strukturo organum vestibulo-cochleare. Ima tri razdelke:

· zunanje uho (zunanji sluhovod, ušesna školjka z mišicami in vezmi);

srednje uho (bobnična votlina, mastoidni prirastki, sluhovod)

· notranje uho (membranski labirint, ki se nahaja v kostnem labirintu znotraj piramide temporalne kosti).

Zunanje uho (zunanji sluhovod, uhlje z mišicami in vezmi)

Srednje uho (bobnična votlina, mastoidni prirastki, slušna cev)

Notranje uho (membranski labirint, ki se nahaja v kostnem labirintu znotraj piramide temporalne kosti)

1. Zunanje uho koncentrira zvočne vibracije in jih usmerja v zunanjo slušno odprtino.

2. Sluhovod vodi zvočne vibracije do bobniča

3. Bobnič je membrana, ki vibrira, ko je izpostavljena zvoku.

4. Malleus s svojim ročajem je pritrjen na sredino bobniča s pomočjo ligamentov, njegova glava pa je povezana z inkusom (5), ta pa je pritrjen na streme (6).

Drobne mišice pomagajo prenašati zvok z uravnavanjem gibanja teh koščic.

7. Evstahijeva (ali slušna) cev povezuje srednje uho z nazofarinksom. Ko se tlak okoliškega zraka spremeni, se skozi slušno cev izenači tlak na obeh straneh bobniča.

8. Vestibularni sistem. Vestibularni sistem v našem ušesu je del ravnotežnega sistema telesa. Senzorične celice posredujejo informacije o položaju in gibanju naše glave.

9. Polž je organ sluha, neposredno povezan s slušnim živcem. Ime polža določa njegova spiralno zavita oblika. To je kostni kanal, ki tvori dva in pol zavoja spirale in je napolnjen s tekočino. Anatomija polža je zelo zapletena, nekatere njegove funkcije pa so še neraziskane.

Cortijeve orgle

Cortijev organ je sestavljen iz številnih senzoričnih celic z dlakami (12), ki pokrivajo bazilarno membrano (13). Zvočne valove zajamejo lasne celice in jih pretvorijo v električne impulze. Ti električni impulzi se nato prenesejo po slušnem živcu (11) v možgane. Slušni živec je sestavljen iz tisočev drobnih živčnih vlaken. Vsako vlakno se začne iz določenega dela polža in prenaša določeno frekvenco zvoka. Nizkofrekvenčni zvoki se prenašajo po vlaknih, ki izhajajo iz konice polža (14), visokofrekvenčni zvoki pa po vlaknih, ki so povezana z njegovo bazo. Tako je funkcija notranjega ušesa pretvarjanje mehanskih tresljajev v električne, saj lahko možgani zaznavajo le električne signale.

Zunanje uho je naprava za zbiranje zvoka. Zunanji sluhovod vodi zvočne vibracije do bobniča. Bobnič, ki ločuje zunanje uho od timpanične votline ali srednjega ušesa, je tanek (0,1 mm) predel v obliki lijaka navznoter. Membrana vibrira pod vplivom zvočnih vibracij, ki prihajajo do nje skozi zunanji sluhovod.

Zvočne vibracije zajamejo ušesa (pri živalih se lahko obrnejo proti viru zvoka) in jih prenesejo skozi zunanji sluhovod do bobniča, ki ločuje zunanje uho od srednjega ušesa. Za določanje smeri zvoka je pomembno lovljenje zvoka in celoten proces poslušanja z dvema ušesoma – tako imenovani binavralni sluh. Zvočne vibracije, ki prihajajo s strani, dosežejo najbližje uho nekaj desettisočink sekunde (0,0006 s) prej kot drugo. Ta nepomembna razlika v času prihoda zvoka do obeh ušes je dovolj za določitev njegove smeri.

Srednje uho je zvočno prevodna naprava. Je zračna votlina, ki se preko slušne (evstahijeve) cevi povezuje z nosno-žrelno votlino. Vibracije iz bobniča skozi srednje uho prenašajo 3 med seboj povezane slušne koščice - kladivce, inkus in stremce, slednje pa skozi membrano ovalnega okna prenaša te vibracije v tekočino, ki se nahaja v notranjem ušesu - perilimfa.

Zaradi posebnosti geometrije slušnih koščic se tresljaji bobniča z zmanjšano amplitudo, a povečano močjo prenašajo na stremena. Poleg tega je površina stremena 22-krat manjša od bobniča, kar za toliko poveča njegov pritisk na membrano ovalnega okna. Zaradi tega lahko tudi šibki zvočni valovi, ki delujejo na bobnič, premagajo upor membrane ovalnega okna preddverja in povzročijo nihanje tekočine v polžu.

Med močnimi zvoki posebne mišice zmanjšajo gibljivost bobniča in slušnih koščic, prilagodijo slušni aparat takšnim spremembam dražljaja in zaščitijo notranje uho pred uničenjem.

Zahvaljujoč povezavi zračne votline srednjega ušesa z votlino nazofarinksa skozi slušno cev, je mogoče izenačiti pritisk na obeh straneh bobniča, kar preprečuje njegovo zlom med znatnimi spremembami tlaka v zunanjem okolju. - pri potapljanju pod vodo, plezanju na višino, streljanju itd. To je barofunkcija ušesa.

V srednjem ušesu sta dve mišici: tensor tympani in stapedius. Prvi od njih, krčenje, povečuje napetost bobniča in s tem omejuje amplitudo njegovih vibracij med močnimi zvoki, drugi pa fiksira streme in s tem omejuje njegovo gibanje. Refleksno krčenje teh mišic se pojavi 10 ms po začetku močnega zvoka in je odvisno od njegove amplitude. To samodejno ščiti notranje uho pred preobremenitvijo. V primeru trenutnega močnega draženja (udarci, eksplozije itd.) Ta zaščitni mehanizem nima časa za delovanje, kar lahko povzroči okvaro sluha (na primer med bombniki in topniki).

Notranje uho je aparat za zaznavanje zvoka. Nahaja se v piramidi temporalne kosti in vsebuje polž, ki pri človeku tvori 2,5 spiralna tuljava. Polžev kanal je razdeljen z dvema pregradama, glavno membrano in vestibularno membrano v 3 ozke prehode: zgornji (scala vestibular), srednji (membranozni kanal) in spodnji (scala tympani). Na vrhu polža je odprtina, ki povezuje zgornji in spodnji kanal v enega samega, ki poteka od ovalnega okna do vrha polža in nato do okroglega okna. Njegova votlina je napolnjena s tekočino - peri-limfo, votlina srednjega membranskega kanala pa je napolnjena s tekočino drugačne sestave - endolimfo. V srednjem kanalu je aparat za zaznavanje zvoka - Cortijev organ, v katerem so mehanoreceptorji zvočnih vibracij - lasne celice.

Drug način dovajanja zvokov v polž je tkivno ali kostno prevodnost . V tem primeru zvok neposredno deluje na površino lobanje in povzroči njeno vibriranje. Kostna pot za prenos zvoka postane zelo pomemben, če vibrirajoči predmet (na primer steblo glasbene vilice) pride v stik z lobanjo, pa tudi pri boleznih sistema srednjega ušesa, ko je moten prenos zvoka skozi verigo slušnih koščic. . Poleg zračne poti za prevajanje zvočnih valov obstaja tkivna ali kostna pot.

Pod vplivom zvočnih vibracij v zraku, pa tudi ko vibratorji (na primer kostni telefon ali kostne glasbene vilice) pridejo v stik z ovojnico glave, začnejo kosti lobanje vibrirati (začne se tudi kostni labirint). vibrirati). Na podlagi najnovejših podatkov (Bekesy in drugi) lahko domnevamo, da zvoki, ki se širijo vzdolž kosti lobanje, vzbujajo Cortijev organ le, če, podobno kot zračni valovi, povzročijo obok določenega dela glavne membrane.

Sposobnost lobanjskih kosti, da prevajajo zvok, pojasnjuje, zakaj se človeku samemu njegov glas, posnet na kaseti, ob predvajanju posnetka zdi tuj, drugi pa ga zlahka prepoznajo. Dejstvo je, da posnetek ne reproducira vašega celotnega glasu. Običajno med pogovorom ne slišite le tistih zvokov, ki jih slišijo tudi vaši sogovorniki (torej tiste zvoke, ki jih zaznavate zaradi prevodnosti zrak-tekočina), ampak tudi tiste nizkofrekvenčne zvoke, katerih prevodnik so vaše kosti. lobanja. Ko pa poslušate magnetofonski posnetek lastnega glasu, slišite le tisto, kar bi lahko posneli - zvoke, katerih prevodnik je zrak.

Binauralni sluh. Ljudje in živali imajo prostorski sluh, to je sposobnost določanja položaja vira zvoka v prostoru. Ta lastnost temelji na prisotnosti binavralnega sluha ali poslušanja z dvema ušesoma. Zanj je pomembno tudi, da ima dve simetrični polovici na vseh nivojih slušnega sistema. Ostrina binavralnega sluha pri ljudeh je zelo visoka: položaj vira zvoka se določi z natančnostjo 1 kotne stopinje. Osnova za to je sposobnost nevronov v slušnem sistemu, da ocenijo interauralne (medušesne) razlike v času prihoda zvoka v desno in levo uho ter jakost zvoka v vsakem ušesu. Če se vir zvoka nahaja stran od srednje črte glave, pride zvočni val do enega ušesa nekoliko prej in ima večjo moč kot pri drugem ušesu. Ocenjevanje oddaljenosti vira zvoka od telesa je povezano z oslabitvijo zvoka in spremembo njegovega tembra.

Ko desno in levo uho stimuliramo ločeno prek slušalk, zakasnitev med zvoki le 11 μs ali 1 dB razlike v intenzivnosti obeh zvokov povzroči navidezen premik v lokalizaciji vira zvoka od srednje črte proti zgodnejši ali močnejši zvok. Slušni centri vsebujejo nevrone, ki so natančno nastavljeni na določen obseg interauralnih razlik v času in intenzivnosti. Ugotovljene so bile tudi celice, ki se odzivajo le na določeno smer gibanja vira zvoka v prostoru.

Uho je organ sluha in ravnotežja. Njegove komponente zagotavljajo sprejem zvokov in vzdrževanje ravnotežja.

Draži sluh – mehanska energija v obliki zvočnih vibracij, ki so izmenične kondenzacije in redčenja zraka, ki se širijo v vse smeri od vira zvoka s hitrostjo okoli 330 m/s. Zvok lahko potuje skozi zrak, vodo in trdne snovi. Hitrost širjenja je odvisna od elastičnosti in gostote medija.

Analizator sluha je sestavljen iz:

1. Periferni oddelek– vključuje zunanje, srednje in notranje uho (slika 25);

2. Subkortikalni oddelek– sestoji iz striatuma ponsa (4. možganskega ventrikla), spodnjih kolikul srednjih možganov, medialnega (srednjega) genikulatnega telesa in talamusa.

3. Slušno območje možganska skorja, ki se nahaja v temporalnem predelu.

Zunanje uho. Funkcija - zajemanje zvokov in njihovo vodenje do bobniča. Sestavljen je iz uhlja, zgrajenega iz hrustančnega tkiva, in zunanjega sluhovoda, ki sega do srednjega ušesa in je bogat z žlezami, ki izločajo ušesno maslo, ki se nabira v zunanjem ušesu in iz katerega se odstranjujeta prah in umazanija. Zunanji sluhovod je dolg do 2,5 cm in širok približno 1 cm 3 . Na meji med zunanjim in srednjim ušesom je bobnič raztegnjen. Njegova debelina pri ljudeh je približno

Ušesna školjka zbira zvočne valove. Ker je velikost ušesa 3-krat večja od bobniča, je zvočni tlak na slednjem 3-krat večji kot na ušesu. Bobnič ima elastičnost, zato se upira tlačnemu valu, kar prispeva k hitremu dušenju njegovih vibracij in odlično prenaša zvočni tlak, skoraj brez popačenja oblike zvočnega vala.

Srednje uho ki ga predstavlja bobnična votlina nepravilne oblike in prostornino 0,75 cm 3, ki se nahaja znotraj temporalne kosti. Z nazofarinksom komunicira z slušno (evstahijevo) cevjo in ima verigo zgibnih koščic - malleus, incus in stapes, ki prenašajo natančne in ojačane vibracije bobniča na tanko ovalno ploščo v notranjem ušesu.

Osikularni sistem poveča pritisk zvočnega valovanja, ko se prenaša iz bobniča na membrano ovalnega okna, približno 60-70-krat. To ojačanje zvoka nastane kot posledica dejstva, da je površina bobniča (70 mm2) 22-25-krat večja od površine stremen (3,2 mm2), pritrjenih na ovalno okno, zato se zvok poveča za 22- 25-krat. Ker vzvodni aparat kostnic zmanjša amplitudo zvočnih valov za približno 2,5-krat, se pojavi enako povečanje udarnih valov zvočnih valov na ovalnem oknu, skupno ojačitev zvoka pa dobimo z množenjem 22-25 z 2,5. Zunanje in srednje uho prevajata zvočni tlak in zmanjšujeta vibracije zvočnega valovanja. Hvala za evstahijeva cev na obeh straneh bobniča se vzdržuje enak pritisk. Ta pritisk se med požiranjem izenači.

Edini način, da zrak vstopi in izstopi iz srednjega ušesa, je skozi Evstahijeva cev- kanal, ki gre v zadnji del nosne votline in komunicira z nazofarinksom. Zahvaljujoč temu kanalu se zračni tlak v srednjem ušesu izenači z atmosferskim tlakom in s tem se izenači zračni tlak na bobniču. Med letenjem z letalom se vaša ušesa zamašijo pri vzpenjanju ali spuščanju. To je posledica ostre spremembe atmosferskega tlaka, zaradi česar se bobnič povesi. Nato zehanje ali preprosto požiranje sline vodi do odprtja ventila, ki se nahaja v Evstahijevi cevi, in tlak v srednjem ušesu se izenači z atmosferskim tlakom; hkrati se bobnič vrne v normalen položaj in ušesa se »odprejo«.

Zvok so vibracije, tj. periodične mehanske motnje v elastičnih medijih - plinastih, tekočih in trdnih. Takšno ogorčenje, ki predstavlja nekatere telesna sprememba v mediju (na primer sprememba gostote ali tlaka, premik delcev), se v njem širi v obliki zvočnega valovanja. Zvok je lahko neslišen, če njegova frekvenca presega občutljivost človeškega ušesa ali če potuje skozi medij, kot je trdna snov, ki ne more imeti neposrednega stika z ušesom, ali če se njegova energija v mediju hitro razprši. Tako je proces zaznavanja zvoka, ki je za nas običajen, le ena stran akustike.

Zvočni valovi

zvočni val

Zvočni valovi so lahko primer nihajnega procesa. Vsako nihanje je povezano s kršitvijo ravnotežnega stanja sistema in se izraža v odstopanju njegovih značilnosti od ravnotežnih vrednosti z naknadno vrnitvijo v prvotna vrednost. Pri zvočnih nihanjih je ta značilnost tlak v točki medija, njegovo odstopanje pa zvočni tlak.

Razmislite o dolgi cevi, napolnjeni z zrakom. Vanj je na levem koncu vstavljen bat, ki se tesno prilega stenam. Če bat močno premaknemo v desno in ga ustavimo, se zrak v njegovi neposredni bližini za trenutek stisne. Stisnjen zrak se bo nato razširil in potisnil zrak, ki meji nanj, v desno, območje stiskanja, ki je bilo prvotno ustvarjeno v bližini bata, pa se bo premikalo skozi cev s konstantno hitrostjo. Ta kompresijski val je zvočni val v plinu.
To pomeni, da bo oster premik delcev elastičnega medija na enem mestu povečal tlak na tem mestu. Zaradi elastičnih vezi delcev se pritisk prenaša na sosednje delce, ti pa vplivajo na naslednje in zdi se, da se območje povečanega tlaka premika v elastičnem mediju. Območju visokega tlaka sledi območje nizkega tlaka in tako nastane niz izmenjujočih se območij stiskanja in redčenja, ki se v mediju širijo v obliki valov. Vsak delec elastičnega medija bo v tem primeru izvajal nihajna gibanja.

Za zvočno valovanje v plinu so značilni nadtlak, presežna gostota, premik delcev in njihova hitrost. Pri zvočnih valovih so ta odstopanja od ravnotežnih vrednosti vedno majhna. Torej, nadtlak povezan z valovanjem, je veliko manjši od statičnega tlaka plina. IN drugače imamo opravka z drugim pojavom - udarnim valom. V zvočnem valovanju, ki ustreza normalnemu govoru, je nadtlak le okoli milijoninke atmosferskega tlaka.

Pomembno dejstvo je, da zvočno valovanje snovi ne odnese. Val je le začasna motnja, ki prehaja skozi zrak, po kateri se zrak vrne v ravnotežno stanje.
Gibanje valov seveda ni edinstveno za zvok: svetlobni in radijski signali potujejo v obliki valov in vsi poznajo valove na površini vode.

Tako so zvok v širšem smislu prožni valovi, ki se širijo v nekem prožnem mediju in v njem ustvarjajo mehanske vibracije; v ožjem smislu - subjektivno zaznavanje teh vibracij s posebnimi čutili živali ali ljudi.
Kot vsako valovanje je tudi za zvok značilna amplituda in frekvenčni spekter. Običajno oseba sliši zvoke, ki se prenašajo po zraku v frekvenčnem območju od 16-20 Hz do 15-20 kHz. Zvok pod obsegom človeške slišnosti se imenuje infrazvok; višje: do 1 GHz, - ultrazvok, od 1 GHz - hiperzvok. Med slišnimi zvoki je treba izpostaviti še fonetične, govorne zvoke in foneme (ki sestavljajo govorjeni govor) ter glasbene zvoke (ki sestavljajo glasbo).

Vzdolžne in prečne zvočne valove ločimo glede na razmerje med smerjo širjenja valov in smerjo mehanskih vibracij delcev medija za širjenje.
V tekočih in plinastih medijih, kjer ni bistvenih nihanj gostote, so zvočni valovi longitudinalne narave, to pomeni, da smer nihanja delcev sovpada s smerjo gibanja valovanja. V trdnih telesih se poleg vzdolžnih deformacij pojavljajo tudi elastične strižne deformacije, ki povzročajo vzbujanje prečnih (strižnih) valov; v tem primeru delci nihajo pravokotno na smer širjenja valov. Hitrost širjenja longitudinalnih valov je veliko večja od hitrosti širjenja strižnih valov.

Zrak ni povsod enoten za zvok. Znano je, da je zrak nenehno v gibanju. Hitrost njegovega gibanja v različnih plasteh ni enaka. V plasteh blizu tal prihaja zrak v stik z njihovo površino, zgradbami, gozdovi, zato je njegova hitrost tukaj manjša kot na vrhu. Zaradi tega zvočni val ne potuje enako hitro zgoraj in spodaj. Če je gibanje zraka, t.j. veter, spremljevalec zvoka, potem v zgornjih plasteh zraka veter poganja zvočno valovanje močneje kot v spodnjih plasteh. Ko piha nasprotni veter, potuje zvok na vrhu počasneje kot na dnu. Ta razlika v hitrosti vpliva na obliko zvočnega valovanja. Zaradi popačenja valov zvok ne potuje naravnost. Pri hrbtnem vetru se črta širjenja zvočnega valovanja upogne navzdol, pri čelnem vetru pa navzgor.

Še en razlog za neenakomerno širjenje zvoka v zraku. To je različna temperatura njegovih posameznih plasti.

Neenakomerno segrete plasti zraka, podobno kot veter, spremenijo smer zvoka. Čez dan se zvočni val upogne navzgor, ker je hitrost zvoka v nižjih, bolj vročih plasteh večja kot v zgornjih. Zvečer, ko se zemlja in z njo bližnje plasti zraka hitro ohladijo, postanejo zgornje plasti toplejše od spodnjih, hitrost zvoka v njih je večja in črta širjenja zvočnih valov se upogne navzdol. Zato se zvečer, nenadoma, bolje sliši.

Ko opazujete oblake, lahko pogosto opazite, kako se na različnih nadmorskih višinah premikajo ne le z različnimi hitrostmi, ampak včasih tudi v različnih smereh. To pomeni, da ima lahko veter na različnih višinah od tal različne hitrosti in smeri. Tudi oblika zvočnega valovanja v takih plasteh se bo spreminjala od plasti do plasti. Naj na primer zvok prihaja proti vetru. V tem primeru se mora črta širjenja zvoka upogniti in iti navzgor. Če pa se mu na poti znajde plast počasnega zraka, bo spet spremenil svojo smer in se lahko spet vrne na tla. Takrat se v prostoru od mesta, kjer se val dvigne v višino, do mesta, kjer se vrne na tla, pojavi »območje tišine«.

Organi zaznavanja zvoka

Sluh je sposobnost bioloških organizmov, da s svojimi slušnimi organi zaznavajo zvoke; posebna funkcija slušnega aparata, ki jo vzbujajo zvočne vibracije okolju, na primer zrak ali voda. Eden od petih bioloških čutov, imenovan tudi akustična zaznava.

Človeško uho zaznava zvočne valove dolžine približno 20 m do 1,6 cm, kar ustreza 16 - 20.000 Hz (nihanja na sekundo) pri prenosu vibracij po zraku in do 220 kHz pri prenosu zvoka skozi kosti. lobanja. Ti valovi imajo pomemben biološki pomen, na primer zvočni valovi v območju 300-4000 Hz ustrezajo človeškemu glasu. Zvoki nad 20.000 Hz nimajo praktičnega pomena, saj se hitro zmanjšajo; tresljaje pod 60 Hz zaznavamo preko čutila za nihanje. Razpon frekvenc, ki jih človek lahko sliši, se imenuje slušno ali zvočno območje; višje frekvence imenujemo ultrazvok, nižje frekvence pa infrazvok.
Sposobnost razlikovanja med zvočnimi frekvencami je močno odvisna od določena oseba: njegova starost, spol, nagnjenost k boleznim sluha, trening in utrujenost sluha. Posamezniki so sposobni zaznati zvok do 22 kHz in morda tudi višje.
Človek lahko razlikuje več zvokov hkrati zaradi dejstva, da je lahko v polžu hkrati več stoječih valov.

Uho je kompleksen vestibularno-slušni organ, ki opravlja dve funkciji: zaznava zvočne impulze in je odgovoren za položaj telesa v prostoru in sposobnost ohranjanja ravnotežja. To je parni organ, ki se nahaja v temporalnih kosteh lobanje, zunaj pa ga omejujejo ušesa.

Organ sluha in ravnotežja predstavljajo trije deli: zunanje, srednje in notranje uho, od katerih vsak opravlja svoje specifične funkcije.

Zunanje uho je sestavljeno iz uhlja in zunanjega sluhovoda. Ušesna školjka je elastičen hrustanec kompleksne oblike, prekrit s kožo, njen spodnji del, imenovan reženj, pa je kožna guba, sestavljena iz kože in maščobnega tkiva.
Ušesna školjka pri živih organizmih deluje kot sprejemnik zvočnih valov, ki se nato prenesejo v notranjost slušnega aparata. Vrednost ušesne školjke pri ljudeh je veliko manjša kot pri živalih, zato je pri ljudeh praktično nepremična. Toda mnoge živali lahko s premikanjem ušes veliko bolj natančno določijo lokacijo vira zvoka kot ljudje.

Gube človeške ušesne školjke vnašajo majhna frekvenčna popačenja v zvok, ki vstopa v ušesni kanal, odvisno od vodoravne in navpične lokalizacije zvoka. Tako možgani prejmejo dodatne informacije za razjasnitev lokacije vira zvoka. Ta učinek se včasih uporablja v akustiki, vključno z ustvarjanjem občutka prostorskega zvoka pri uporabi slušalk ali slušnih aparatov.
Funkcija ušesne školjke je lovljenje zvokov; njeno nadaljevanje je hrustanec zunanjega sluhovoda, katerega dolžina je v povprečju 25-30 mm. Hrustančni del sluhovoda prehaja v kost, ves zunanji sluhovod pa je obložen s kožo, ki vsebuje lojnice in žveplove žleze, ki so modificirane žleze znojnice. Ta prehod se konča slepo: od srednjega ušesa ga ločuje bobnič. Zvočni valovi, ki jih ujame ušesna školjka, zadenejo bobnič in povzročijo vibriranje.

Po drugi strani pa se vibracije iz bobniča prenesejo v srednje uho.

Srednje uho
Glavni del srednjega ušesa je bobnična votlina - majhen prostor s prostornino približno 1 cm³, ki se nahaja v temporalni kosti. Obstajajo tri slušne koščice: malleus, incus in stremen - prenašajo zvočne vibracije iz zunanjega ušesa v notranje uho in jih hkrati ojačajo.

Slušne koščice kot najmanjši delci človeškega skeleta predstavljajo verigo, ki prenaša vibracije. Ročaj kladiva je tesno zraščen z bobničem, glava kladiva je povezana z inkusom, ta pa je s svojim dolgim izrastkom povezan s stremenom. Dno stremca zapira okno preddverja in se tako povezuje z notranjim ušesom.
Votlina srednjega ušesa je povezana z nazofarinksom preko Evstahijeve cevi, skozi katero se izenači povprečni zračni tlak znotraj in zunaj bobniča. Ob spremembi zunanjega pritiska pride včasih do zamašitve ušes, kar običajno rešimo z refleksnim zehanjem. Izkušnje kažejo, da zamašenost ušes v tem trenutku še učinkoviteje odpravimo s požiralnimi gibi ali s pihanjem v stisnjen nos.

Notranje uho
Od treh delov organa sluha in ravnotežja je najbolj zapleteno notranje uho, ki se zaradi svoje zapletene oblike imenuje labirint. Kostni labirint sestavljajo preddverje, polž in polkrožni kanali, vendar je le polž, napolnjen z limfno tekočino, neposredno povezan s sluhom. Znotraj polža je membranski kanal, prav tako napolnjen s tekočino, na spodnji steni katerega je receptorski aparat slušnega analizatorja, prekrit z lasnimi celicami. Lasne celice zaznavajo vibracije tekočine, ki polni kanal. Vsaka lasna celica je uglašena na določeno zvočno frekvenco, pri čemer so celice uglašene na nizke frekvence na vrhu polža, visoke frekvence pa na celice na dnu polža. Ko lasne celice odmrejo zaradi starosti ali iz drugih razlogov, človek izgubi sposobnost zaznavanja zvokov ustreznih frekvenc.

Meje zaznave

Človeško uho nominalno sliši zvoke v območju od 16 do 20.000 Hz. Zgornja meja se z leti znižuje. Večina odraslih ne sliši zvokov nad 16 kHz. Samo uho se ne odziva na frekvence pod 20 Hz, lahko pa jih začutimo s čutili za dotik.

Razpon glasnosti zaznanih zvokov je ogromen. Toda bobnič v ušesu je občutljiv le na spremembe tlaka. Raven zvočnega tlaka se običajno meri v decibelih (dB). Spodnji prag slišnosti je definiran kot 0 dB (20 mikropaskalov), definicija zgornje meje slišnosti pa se bolj nanaša na prag nelagodja in nato na okvaro sluha, kontuzijo itd. Ta meja je odvisna od tega, kako dolgo poslušamo zvok. Uho brez posledic prenese kratkotrajno povečanje glasnosti do 120 dB, dolgotrajna izpostavljenost zvokom nad 80 dB pa lahko povzroči izgubo sluha.

Natančnejše študije spodnje meje sluha so pokazale, da je najnižji prag, pri katerem zvok ostane slišen, odvisen od frekvence. Ta graf se imenuje absolutni prag sluha. V povprečju ima območje največje občutljivosti v območju od 1 kHz do 5 kHz, čeprav se občutljivost s starostjo zmanjšuje v območju nad 2 kHz.
Obstaja tudi način zaznavanja zvoka brez sodelovanja bobniča - tako imenovani mikrovalovni slušni učinek, ko modulirano sevanje v mikrovalovnem območju (od 1 do 300 GHz) vpliva na tkivo okoli polža, zaradi česar oseba zaznava različne zvoki.
Včasih lahko oseba sliši zvoke v nizkofrekvenčnem območju, čeprav v resnici zvokov te frekvence ni bilo. To se zgodi zato, ker vibracije bazilarne membrane v ušesu niso linearne in se v njej lahko pojavijo vibracije z različno frekvenco med dvema višjima frekvencama.

Sinestezija

Eden najbolj nenavadnih psihonevroloških pojavov, pri katerem vrsta dražljaja in vrsta občutkov, ki jih oseba doživlja, ne sovpadata. Sinestetična percepcija se izraža v dejstvu, da se poleg običajnih lastnosti lahko pojavijo dodatni, preprostejši občutki ali vztrajni "elementarni" vtisi - na primer barva, vonj, zvoki, okusi, lastnosti teksturirane površine, preglednost, volumen in oblika, lokacija v prostoru in druge lastnosti, ki jih ne sprejemamo s čutili, ampak obstajajo le v obliki reakcij. Takšne dodatne lastnosti se lahko pojavijo kot izolirani čutni vtisi ali pa se celo fizično manifestirajo.

Obstaja na primer slušna sinestezija. To je sposobnost nekaterih ljudi, da "slišijo" zvoke pri opazovanju premikajočih se predmetov ali bliskov, tudi če jih ne spremljajo dejanski zvočni pojavi.
Upoštevati je treba, da je sinestezija bolj psihonevrološka značilnost osebe in ni duševna motnja. To dojemanje sveta okoli nas lahko navaden človek občuti z uživanjem nekaterih narkotičnih substanc.

Splošne teorije sinestezije (znanstveno dokazane, univerzalne ideje o tem) še ni. Trenutno obstaja veliko hipotez in na tem področju poteka veliko raziskav. Pojavile so se že izvirne klasifikacije in primerjave ter določeni strogi vzorci. Na primer, znanstveniki smo že ugotovili, da imajo sinesteti posebno naravo pozornosti - kot "predzavestne" - do tistih pojavov, ki v njih povzročajo sinestezijo. Sinesteti imajo nekoliko drugačno anatomijo možganov in radikalno drugačno aktivacijo možganov na sinestetične »dražljaje«. Raziskovalci z Univerze v Oxfordu (Združeno kraljestvo) so izvedli vrsto poskusov, med katerimi so ugotovili, da so lahko vzrok za sinestezijo prekomerno razdražljivi nevroni. Zagotovo lahko rečemo le to, da je takšno zaznavanje pridobljeno na ravni delovanja možganov in ne na ravni primarnega zaznavanja informacij.

Zaključek

Tlačni valovi potujejo skozi zunanje uho, bobnič in kostnice srednjega ušesa, da dosežejo s tekočino napolnjeno notranje uho v obliki polža. Tekočina, ki niha, zadene membrano, prekrito z drobnimi dlačicami, migetalkami. Sinusne komponente kompleksnega zvoka povzročajo vibracije v različnih delih membrane. Cilije, ki vibrirajo skupaj z membrano, vzbujajo z njimi povezana živčna vlakna; v njih se pojavi niz impulzov, v katerih sta "kodirana" frekvenca in amplituda vsake komponente kompleksnega vala; ti podatki se elektrokemično prenašajo v možgane.

Od celotnega spektra zvokov se razlikuje predvsem zvočno območje: od 20 do 20.000 hertzov, infrazvok (do 20 hertzov) in ultrazvok - od 20.000 hertzov in več. Človek ne sliši infrazvokov in ultrazvokov, vendar to ne pomeni, da ne vplivajo nanj. Znano je, da lahko infrazvoki, zlasti pod 10 herci, vplivajo na človeško psiho in povzročijo depresijo. Ultrazvok lahko povzroči asteno-vegetativne sindrome itd.
Slišni del zvočnega območja je razdeljen na nizkofrekvenčne zvoke - do 500 hertzov, srednjefrekvenčne - 500-10.000 hertzov in visokofrekvenčne - nad 10.000 hertzov.

Ta delitev je zelo pomembna, saj človeško uho ni enako občutljivo na različne zvoke. Uho je najbolj občutljivo na razmeroma ozek razpon srednjefrekvenčnih zvokov od 1000 do 5000 hercev. Za zvoke nižje in višje frekvence občutljivost močno pade. To vodi do dejstva, da lahko oseba sliši zvoke z energijo približno 0 decibelov v srednjem frekvenčnem območju in ne sliši nizkofrekvenčnih zvokov 20-40-60 decibelov. To pomeni, da je zvoke z enako energijo v srednjefrekvenčnem območju mogoče zaznati kot glasne, v nizkofrekvenčnem območju pa kot tihe ali pa jih sploh ne slišimo.

Te značilnosti zvoka narava ni oblikovala po naključju. Zvoki, potrebni za njegov obstoj: govor, zvoki narave, so predvsem v srednjefrekvenčnem območju.
Zaznavanje zvokov je bistveno oslabljeno, če sočasno slišimo druge zvoke, hrup podobne frekvence ali harmonične sestave. To po eni strani pomeni, da človeško uho slabo zaznava nizkofrekvenčne zvoke, po drugi strani pa, če je v prostoru prisoten tuji hrup, je lahko zaznavanje teh zvokov še dodatno moteno in popačeno.

zunanje uho (zunanji sluhovod, ušesna školjka z mišicami in vezmi);
srednje uho (bobnična votlina, mastoidni prirastki, sluhovod)
notranje uho (membranski labirint, ki se nahaja v kostnem labirintu znotraj piramide temporalne kosti).

1. Zunanje uho koncentrira zvočne vibracije in jih usmerja v zunanjo slušno odprtino.

2. Sluhovod vodi zvočne vibracije do bobniča

3. Bobnič je membrana, ki vibrira, ko je izpostavljena zvoku.

4. Malleus s svojim ročajem je pritrjen na sredino bobniča s pomočjo ligamentov, njegova glava pa je povezana z inkusom (5), ta pa je pritrjen na streme (6).

Drobne mišice pomagajo prenašati zvok z uravnavanjem gibanja teh koščic.

7. Evstahijeva (ali slušna) cev povezuje srednje uho z nazofarinksom. Ko se tlak okoliškega zraka spremeni, se skozi slušno cev izenači tlak na obeh straneh bobniča.

8. Vestibularni sistem. Vestibularni sistem v našem ušesu je del ravnotežnega sistema telesa. Senzorične celice posredujejo informacije o položaju in gibanju naše glave.

Med močnimi zvoki posebne mišice zmanjšajo gibljivost bobniča in slušnih koščic, prilagodijo slušni aparat takšnim spremembam dražljaja in zaščitijo notranje uho pred uničenjem.

Notranje uho je aparat za zaznavanje zvoka. Nahaja se v piramidi temporalne kosti in vsebuje polž, ki pri ljudeh tvori 2,5 spiralnih zavojev. Polžev kanal je razdeljen z dvema pregradama, glavno membrano in vestibularno membrano v 3 ozke prehode: zgornji (scala vestibular), srednji (membranozni kanal) in spodnji (scala tympani). Na vrhu polža je odprtina, ki povezuje zgornji in spodnji kanal v enega samega, ki poteka od ovalnega okna do vrha polža in nato do okroglega okna. Njegova votlina je napolnjena s tekočino - peri-limfo, votlina srednjega membranskega kanala pa je napolnjena s tekočino drugačne sestave - endolimfo. V srednjem kanalu je aparat za zaznavanje zvoka - Cortijev organ, v katerem so mehanoreceptorji zvočnih vibracij - lasne celice.

Glavna pot prenosa zvokov v uho je po zraku. Približujoči se zvok zavibrira bobnič, nato pa se prek verige slušnih koščic tresljaji prenesejo na ovalno okence. Hkrati nastanejo tudi vibracije zraka v bobnični votlini, ki se prenašajo na membrano okroglega okna. Drug način dovajanja zvokov v polž je tkivno ali kostno prevodnost . V tem primeru zvok neposredno deluje na površino lobanje in povzroči njeno vibriranje. Kostna pot za prenos zvoka postane zelo pomemben, če vibrirajoči predmet (na primer steblo glasbene vilice) pride v stik z lobanjo, pa tudi pri boleznih sistema srednjega ušesa, ko je moten prenos zvoka skozi verigo slušnih koščic. . Poleg zračne poti za prevajanje zvočnih valov obstaja tkivna ali kostna pot pod vplivom zračnih zvočnih vibracij, pa tudi, ko pridejo v stik vibratorji (na primer kostni telefon ali kostne vilice). z ovojnico glave začnejo kosti lobanje vibrirati (vibrirati začne tudi kostni labirint) . Na podlagi najnovejših podatkov (Bekesy in drugi) lahko domnevamo, da zvoki, ki se širijo vzdolž kosti lobanje, vzbujajo Cortijev organ le, če, podobno kot zračni valovi, povzročijo obok določenega dela glavne membrane. Sposobnost lobanjskih kosti, da prevajajo zvok, pojasnjuje, zakaj se človeku samemu njegov glas, posnet na kaseti, ob predvajanju posnetka zdi tuj, drugi pa ga zlahka prepoznajo. Dejstvo je, da posnetek ne reproducira vašega celotnega glasu. Običajno med pogovorom ne slišite le tistih zvokov, ki jih slišijo tudi vaši sogovorniki (torej tiste zvoke, ki jih zaznavate zaradi prevodnosti zrak-tekočina), ampak tudi tiste nizkofrekvenčne zvoke, katerih prevodnik so vaše kosti. lobanja. Ko pa poslušate magnetofonski posnetek lastnega glasu, slišite le tisto, kar bi lahko posneli - zvoke, katerih prevodnik je zrak. Binauralni sluh . Ljudje in živali imajo prostorski sluh, to je sposobnost določanja položaja vira zvoka v prostoru. Ta lastnost temelji na prisotnosti binavralnega sluha ali poslušanja z dvema ušesoma. Zanj je pomembno tudi, da ima dve simetrični polovici na vseh nivojih slušnega sistema. Ostrina binavralnega sluha pri ljudeh je zelo visoka: položaj vira zvoka se določi z natančnostjo 1 kotne stopinje. Osnova za to je sposobnost nevronov v slušnem sistemu, da ocenijo interauralne (medušesne) razlike v času prihoda zvoka v desno in levo uho ter jakost zvoka v vsakem ušesu. Če se vir zvoka nahaja stran od srednje črte glave, pride zvočni val do enega ušesa nekoliko prej in ima večjo moč kot pri drugem ušesu. Ocenjevanje oddaljenosti vira zvoka od telesa je povezano z oslabitvijo zvoka in spremembo njegovega tembra.