Как мы слышим

Для того чтобы понять как мы слышим необходимо разобраться в том как работает орган слуха человека и в том, что такое звук. Орган слуха и равновесия, или ухо – это целая система, совокупность нескольких органов, отвечающих за восприятие человеком звуков и координацию движений. Структуры, обеспечивающие слух и равновесие, тесно взаимосвязаны функционально и анатомически.

• Функции органа слуха - восприятие звукового сигнала и преобразование его в электрический (нервный импульс).
• Функции органа равновесия - определение положения тела в пространстве и преобразование информации в нервное возбуждение.

Ухо является общей периферической частью слухового и вестибулярного анализаторов, восходящая передача нервных импульсов с вестибулярной и слуховой части происходит по разным каналам в разные структуры головного мозга. Орган слуха в общем представлении (слуховая система, слуховой анализатор, включающий помимо периферического и другие отделы) является второй по значимости после зрения сенсорной системой, позволяющей воспринимать и анализировать информацию, поступающую из источников, находящихся на расстоянии.

Орган слуха человека состоит из трёх частей, выполняющих определенные функции. Выпадение хотя бы одной из частей влечёт потерю слуха. Отделы органа слуха:

1. Периферический отдел - улавливающий звуковую волну и трансформирующий её в волну нервного возбуждения. Состоит из наружного, среднего и внутреннего уха.
2. Проводниковый отдел – слуховой нерв, передающий нервный импульс в головной мозг.
3. Центральный отдел – участок коры головного мозга, анализирующий сигнал.

Состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода. То, что мы называем «шум», на самом деле являются звуковыми волнами, которые передаются через воздух. Звуковые волны улавливаются ушной раковиной и через слуховой проход передаются к барабанной перепонке. Барабанная перепонка представляет собой эластичную круглую мембрану по которой ударяют звуковые волны.

Среднее ухо представляет собой заполненную воздухом полость за барабанной перепонкой. В полости среднего уха находятся три слуховые косточки, самые маленькие в человеческом организме: молоточек, наковальня и стремя. Молоточек соединен с барабанной перепонкой, а стремя с улиткой внутреннего уха. Такая система рычагов нужна для усиления колебаний барабанной перепонки.

Во внутреннем ухе содержится несколько структур, но непосредственное отношение к слуху имеет только улитка, заполненная лимфатическими жидкостями. Внутри улитки находится перепончатый канал, также заполненный жидкостью, на нижней стенке которого расположен рецепторный аппарат слухового анализатора, покрытый волосковыми клетками.

Волосковые клетки улавливают колебания жидкости, заполняющей канал. Каждая волосковая клетка настроена на определенную звуковую частоту, причем клетки, настроенные на низкие частоты, располагаются в верхней части улитки, а высокие частоты улавливаются клетками нижней части улитки. Когда волосковые клетки от возраста или по другим причинам гибнут, человек теряет способность воспринимать звуки соответствующих частот.

Электрический импульс проходит по слуховому нерву (черепно-мозговому нерву VIII пары) через ствол головного мозга (продолговатый, средний, промежуточный мозг). По пути к центральному отделу слуховые нервы перекрещиваются, сигнал с левого уха идёт на правое полушарие и наоборот.

В конце своего пути сигнал попадает на кору больших полушарий – слуховую долю височных долей, где подвергается анализу. Это позволяет человеку распознавать и формировать (в раннем детстве) речь, идентифицировать звуки с их источником, улавливать тональную и эмоциональную окраску голоса собеседника, музыкальные мелодии и многое другое.

Окружающие нас звуки представляют собой продольные колеба­ния воздуха и характеризуются 2-мя основными, не зависящими друг от друга параметрами: частотой (высотой) и амплитудой (громкостью). Частота определяется как количество колебаний в секунду и измеря­ется в Герцах. Чем больше частота, тем выше звук, и наоборот.

Исследования показали, что ухо человека обладает способнос­тью воспринимать звуки с нижней границей частот, равной 16-20 Гц, и верхней границей, равной 15-20 кГц. Обычно дети, по сравнению с взрослыми, могут воспринимать более высокие частоты. Способность воспринимать высокие частоты уменьшается с возрастом.

Акустические сигналы (звуки) делятся на 3 группы:

• Чистые тоны - синусоидальные гармонические волны, амплитуда которых соответствует громкости, а частота - высоте тона;
• Сложные звуки - их можно разложить на простые синусоидальные компоненты. Частоты колебаний простых тонов, входящих в состав сложного звука, являются кратными числами по отношению к самому низкому чистому тону этого звука. Этот самый низкий чистый тон определяет­ся как основной и характеризует высоту звука. Все остальные состав­ляющие тоны в 2,3,4 раза и более выше основного соответствуют обертонам (или гармоникам), которые придают звуку окраску, тембр;
• Шумы - звуки, которые характеризуются отсутствием перио­дичности, соотношения частот - дробные, тоны не являются гармони­ческими.

В 1933 году Fletcher и Munson установили, что ухо человека обладает наибольшей чувствительностью в области 1 кГц. Минимальное звуковое давление на этой частоте, которое способно воспринять сред­нестатистическое здоровое ухо, ровно 20 мкПа (микропаскаль). Эта величина и была принята за нулевую точку отсчета уровня звукового давления, которое для удобства стали измерять в дБ (децибел).