Слуховой анализатор

Слуховой анализатор воспринимает звуковые колебания, преобразует их в нервные импульсы и обеспечивает распознавание речи, музыки и других звуков. Путь сигнала проходит от рецепторов внутреннего уха по слуховому нерву к отделам мозга, а окончательный анализ происходит в коре больших полушарий.

Звуковой сигнал и его характеристики

Звук — это механические колебания частиц упругой среды. В обычных условиях человек слышит звуки примерно от 16–20 Гц до 20 кГц. Колебания с частотой ниже слышимого диапазона называют инфразвуком, а выше — ультразвуком. Частота определяет высоту звука: чем она больше, тем выше воспринимаемый звук. Амплитуда колебаний связана с их интенсивностью и субъективно воспринимается как громкость. Состав сложного звука определяет его тембр.

В формуле \(T\) — период колебаний, то есть время одного полного колебания, а \(\nu\) — частота в герцах. Например, звук частотой \(500\ \text{Гц}\) имеет период \(0{,}002\ \text{с}\). В реальной жизни громкость зависит не только от амплитуды, но и от расстояния до источника, особенностей среды и состояния слуховой системы.

Путь звука в ухе

Строение наружного, среднего и внутреннего уха подробно рассматривается на странице строение уха. Для понимания слухового анализатора важно проследить последовательность передачи колебаний.

1. Ушная раковина улавливает звуковые волны и направляет их в наружный слуховой проход.
2. Звуковые волны заставляют колебаться барабанную перепонку.
3. Слуховые косточки среднего уха — молоточек, наковальня и стремечко — передают и усиливают колебания.
4. Стремечко передаёт колебания овальному окну внутреннего уха.
5. В улитке колебания распространяются по жидкости и вызывают движение базилярной мембраны.
6. Раздражаются рецепторные клетки кортиева органа, расположенного на базилярной мембране.

Рецепторами слуха являются волосковые клетки. На их поверхности находятся чувствительные волоски. При движении жидкости и базилярной мембраны волоски изгибаются, из-за чего изменяется проницаемость мембраны клетки для ионов. Возникает рецепторный потенциал, а затем в волокнах слухового нерва формируются нервные импульсы.

Кодирование высоты и громкости

Разные участки базилярной мембраны лучше реагируют на звуки разной частоты. Более высокие звуки сильнее возбуждают участок, расположенный ближе к овальному окну, а более низкие — участки, удалённые от него. Поэтому частота звука кодируется местом максимального возбуждения рецепторов и особенностями последовательности нервных импульсов.

Громкость связана с амплитудой звуковой волны. При увеличении амплитуды сильнее колеблется базилярная мембрана, возбуждается больше рецепторных клеток, а импульсы в слуховом нерве могут следовать чаще. Однако субъективная громкость зависит от частоты звука и состояния органа слуха.

Следовательно, источник совершает одно полное колебание за \(4\ \text{мс}\). Если частота возрастёт в 2 раза, период уменьшится в 2 раза, а звук станет выше.

Проведение и обработка сигнала в мозге

Импульсы от рецепторов идут по волокнам слухового нерва в ствол мозга, затем через промежуточные центры направляются к таламусу и поступают в слуховую зону коры. Центральный отдел слухового анализатора расположен в височной доле больших полушарий. Там анализируются частота, громкость, тембр и последовательность звуков; человек узнаёт речь, музыку и источник сигнала.

Слуховое восприятие связано с работой обоих полушарий и с взаимодействием слуховой зоны с другими участками мозга. Для понимания смысла речи необходима согласованная работа слуховых и речевых областей. Благодаря сравнению сигналов от правого и левого уха мозг определяет направление на источник звука.

• Сначала мозг принимает нервные импульсы от рецепторов.
• Затем сравнивает частоту, интенсивность и временные характеристики сигналов.
• После этого распознаёт знакомые звуки и связывает их с образом, словом или источником.

Гигиена слуха и нарушения

Длительный шум высокой интенсивности повреждает волосковые клетки улитки. Эти клетки у человека восстанавливаются плохо, поэтому снижение слуха может стать стойким. Опасны также резкие звуки, травмы, инфекции и постоянное использование наушников на большой громкости.

• Снижать громкость наушников и делать перерывы при длительном прослушивании.
• Использовать защиту органов слуха в условиях сильного производственного или бытового шума.
• Не вводить глубоко в слуховой проход посторонние предметы.
• При боли, шуме в ушах или внезапном снижении слуха обращаться к врачу.