Äänen havaitseminen korvalla. Äänen havaitsemisen fysiologinen mekanismi

Ottaen huomioon etenemisteorian ja ääniaaltojen esiintymisen mekanismit, on suositeltavaa ymmärtää, kuinka henkilö "tulkii" tai havaitsee äänen. Parillinen elin, korva, on vastuussa ääniaaltojen havaitsemisesta ihmiskehossa. ihmisen korva- erittäin monimutkainen elin, joka vastaa kahdesta tehtävästä: 1) havaitsee ääniimpulsseja 2) toimii koko ihmiskehon vestibulaarilaitteena, määrittää kehon sijainnin avaruudessa ja antaa elintärkeän kyvyn säilyttää tasapaino. Keskimääräinen ihmiskorva pystyy poimimaan 20 - 20 000 Hz vaihteluita, mutta poikkeamia on ylös- tai alaspäin. Ihannetapauksessa kuultava taajuusalue on 16 - 20 000 Hz, mikä vastaa myös 16 m - 20 cm aallonpituutta. Korva on jaettu kolmeen osaan: ulko-, keski- ja sisäkorva. Jokainen näistä "osastoista" suorittaa oman tehtävänsä, mutta kaikki kolme osastoa ovat tiiviisti yhteydessä toisiinsa ja todella välittävät äänivärähtelyaallon toisilleen.

ulompi (ulkoinen) korva

Ulkokorva koostuu korvakorusta ja ulkokorvakäytävästä. Korvakorva on monimutkaisen muotoinen joustava rusto, joka on peitetty iholla. Korvan alaosassa on lohko, joka koostuu rasvakudoksesta ja on myös peitetty iholla. Auricle toimii ääniaaltojen vastaanottajana ympäröivästä avaruudesta. Korvan rakenteen erityinen muoto mahdollistaa äänien, erityisesti puhetietojen välittämisestä vastaavan keskitaajuusalueen äänien, paremmin sieppaamisen. Tämä tosiasia johtuu suurelta osin evoluution välttämättömyydestä, koska ihminen viettää suurimman osan elämästään suullisessa kommunikaatiossa lajinsa edustajien kanssa. Ihmisen korvakorva on käytännössä liikkumaton, toisin kuin monet eläinlajin edustajat, jotka käyttävät korvien liikkeitä äänenlähteen tarkempaan virittämiseen.

Ihmisen korvarenkaan taitokset on järjestetty siten, että ne tekevät korjauksia (pieniä vääristymiä) suhteessa äänilähteen pysty- ja vaakasuuntaiseen sijaintiin avaruudessa. Tämän ainutlaatuisen ominaisuuden ansiosta ihminen pystyy melko selvästi määrittämään kohteen sijainnin avaruudessa itseensä nähden keskittyen vain ääneen. Tämä ominaisuus tunnetaan hyvin myös termillä "äänen lokalisointi". Korvan päätehtävänä on siepata mahdollisimman monta ääntä kuuluvalla taajuusalueella. "Kiinnittyneiden" ääniaaltojen jatko kohtalo ratkaistaan ​​korvakäytävässä, jonka pituus on 25-30 mm. Siinä ulkoisen korvan rustoosa siirtyy luuhun, ja kuulokäytävän ihopinta on varustettu tali- ja rikkirauhasilla. Kuulokäytävän päässä on elastinen tärykalvo, johon ääniaaltojen värähtely saavuttaa aiheuttaen siten sen vastevärähtelyjä. tärykalvo puolestaan ​​välittää nämä vastaanotetut värähtelyt välikorvan alueelle.

Keskikorva

tärykalvon välittämät värähtelyt menevät välikorvan alueelle, jota kutsutaan "tympanic-alueeksi". Tämä on tilavuudeltaan noin kuutiosenttiläinen alue, jossa sijaitsee kolme kuuloluun luuta: vasara, alasin ja jalustin. Juuri nämä "välielementit" suorittavat tärkeimmän toiminnon: ääniaaltojen välittämisen sisäkorvaan ja samanaikaisen vahvistuksen. Kuuloluun luut ovat erittäin monimutkainen äänen välitysketju. Kaikki kolme luuta ovat tiiviisti yhteydessä toisiinsa, samoin kuin tärykalvoon, minkä vuoksi tärinän siirtyminen "ketjua pitkin" tapahtuu. Sisäkorvan aluetta lähestyttäessä on eteisen ikkuna, jonka jalustimen pohja peittää. Paineen tasaamiseksi tärykalvon molemmilla puolilla (esimerkiksi ulkoisen paineen muuttuessa) keskikorvan alue liitetään nenänieluun Eustachian putken kautta. Olemme kaikki hyvin tietoisia korvan tukkivasta vaikutuksesta, joka ilmenee juuri tällaisen hienosäädön vuoksi. Välikorvasta jo vahvistetut äänivärähtelyt putoavat sisäkorvan alueelle, joka on monimutkaisin ja herkimpi.

sisäkorva

Monimutkaisin muoto on sisäkorva, jota kutsutaan tästä syystä labyrintiksi. Luinen labyrintti sisältää: eteinen, simpukka ja puoliympyrän muotoiset kanavat sekä vestibulaarilaitteisto vastuussa tasapainosta. Se on simpukka, joka liittyy suoraan kuuloon tässä nipussa. Sisäkorva on spiraalimainen kalvokanava, joka on täytetty imusolmukkeella. Sisällä kanava on jaettu kahteen osaan toisella kalvoisella väliseinällä, jota kutsutaan "peruskalvoksi". Tämä kalvo koostuu eripituisista kuiduista (yhteensä yli 24 000), jotka on venytetty kuin jousi, jokainen kieli resonoi omaan ääneensä. Kanava on jaettu kalvolla ylä- ja alaportaisiin, jotka ovat yhteydessä simpukan yläosassa. Vastakkaisesta päästä kanava yhdistyy kuuloanalysaattorin reseptorilaitteeseen, joka on peitetty pienillä karvasoluilla. Tätä kuuloanalysaattorin laitetta kutsutaan myös Cortin elimeksi. Kun välikorvan värähtelyt tulevat sisäkorvaan, myös kanavan täyttävä imusolmuke alkaa värähdellä välittäen tärinää pääkalvoon. Tällä hetkellä aktivoituu kuuloanalysaattorin laite, jonka useissa riveissä sijaitsevat karvasolut muuttavat äänivärähtelyt sähköisiksi "hermoimpulsseiksi", jotka välittyvät kuulohermoa pitkin aivokuoren temporaaliseen vyöhykkeeseen. . Tällaisella monimutkaisella ja koristeellisella tavalla ihminen kuulee lopulta halutun äänen.

Havainnon ja puheenmuodostuksen piirteet

Puhetuotannon mekanismi on muodostunut ihmisissä koko evoluutiovaiheen ajan. Tämän kyvyn tarkoitus on välittää sanallista ja ei-sanallista tietoa. Ensimmäinen kantaa sanallista ja semanttista kuormaa, toinen on vastuussa tunnekomponentin siirrosta. Puheen luomis- ja havaitsemisprosessi sisältää: viestin muotoilun; koodaus elementeiksi olemassa olevan kielen sääntöjen mukaisesti; ohimenevät neuromuskulaariset toiminnot; äänihuulten liikkeet; akustisen signaalin päästöt; Sitten kuuntelija ryhtyy toimintaan ja suorittaa: vastaanotetun akustisen signaalin spektrianalyysin ja perifeerisen kuulojärjestelmän akustisten piirteiden valinnan, valittujen piirteiden välittämisen hermoverkkojen kautta, kielikoodin tunnistamisen (kielianalyysi), merkityksen ymmärtämisen. viestistä.
Puhesignaalien generointilaitetta voidaan verrata monimutkaiseen puhallinsoittimeen, mutta virityksen monipuolisuudella ja joustavuudella sekä kyvyllä toistaa pienimmätkin hienoudet ja yksityiskohdat eivät ole luonteeltaan analogeja. Äänenmuodostusmekanismi koostuu kolmesta erottamattomasta osasta:

1. Generaattori- keuhkot ilmamäärän säiliönä. Ylimääräinen paineenergia varastoituu keuhkoihin, sitten ulostuskanavan kautta lihasjärjestelmän avulla tämä energia poistuu kurkunpään yhteydessä olevan henkitorven kautta. Tässä vaiheessa ilmavirta katkaistaan ​​ja sitä muutetaan;
2. Vibraattori- koostuu äänilangoista. Virtaukseen vaikuttavat myös turbulentit ilmasuihkut (luovat reunaääniä) ja impulssilähteet (räjähdykset);
3. Resonaattori- sisältää monimutkaisen geometrisen muodon resonanssiontelot (nielun, suu- ja nenäontelot).

Näiden elementtien yksittäisen laitteen kokonaisuutena muodostuu kunkin henkilön yksilöllinen äänensävy erikseen.

Ilmapylvään energiaa syntyy keuhkoissa, jotka luovat tietyn ilmavirran sisään- ja uloshengityksen aikana ilmakehän ja keuhkonsisäisen paineen eron vuoksi. Energian kertymisprosessi suoritetaan sisäänhengityksen kautta, vapautumisprosessille on ominaista uloshengitys. Tämä johtuu rintakehän puristamisesta ja laajenemisesta, jotka suoritetaan kahden lihasryhmän avulla: kylkiluidenväliset ja palleat, syvään hengittäen ja laulaen, myös vatsalihakset, rintakehä ja niska supistuvat. Hengitettäessä pallea supistuu ja putoaa alas, ulkoisten kylkiluiden välisten lihasten supistuminen nostaa kylkiluita ja vie ne sivuille ja rintalastan eteenpäin. Rintakehän laajeneminen johtaa paineen laskuun keuhkojen sisällä (suhteessa ilmakehän paineeseen), ja tämä tila täyttyy nopeasti ilmalla. Uloshengitettäessä lihakset rentoutuvat vastaavasti ja kaikki palaa entiseen tilaan (rintakehä palaa alkuperäiseen tilaansa oman painovoimansa ansiosta, pallea nousee, aiemmin laajentuneiden keuhkojen tilavuus pienenee, keuhkojensisäinen paine kasvaa). Hengitys voidaan kuvata prosessiksi, joka vaatii energiankulutusta (aktiivinen); uloshengitys on energian kertymisprosessi (passiivinen). Hengitysprosessin ja puheenmuodostuksen hallinta tapahtuu tiedostamatta, mutta laulaessa hengityksen asettaminen vaatii tietoista lähestymistapaa ja pitkäkestoista lisäharjoittelua.

Puheen ja äänen muodostukseen myöhemmin kuluva energiamäärä riippuu varastoidun ilman määrästä ja keuhkoihin kohdistuvan lisäpaineen määrästä. Koulutetun oopperalaulajan kehittämä maksimipaine voi olla 100-112 dB. Ilmavirran modulaatio äänihuulten värähtelyllä ja nielun alapuolisen ylipaineen luominen, nämä prosessit tapahtuvat kurkunpäässä, joka on eräänlainen henkitorven päässä sijaitseva venttiili. Venttiilillä on kaksi tehtävää: se suojaa keuhkoja vierailta esineiltä ja ylläpitää korkeaa painetta. Kurkunpää toimii puheen ja laulun lähteenä. Kurkunpää on kokoelma rustoa, joka on yhdistetty lihaksiin. Kurkunpäällä on melko monimutkainen rakenne, jonka pääelementti on äänihuulipari. Äänihuulet ovat tärkein (mutta ei ainoa) äänenmuodostuksen tai "värähtelijän" lähde. Tämän prosessin aikana äänihuulet liikkuvat kitkan mukana. Tämän suojaamiseksi erittyy erityinen limainen erite, joka toimii voiteluaineena. Puheäänien muodostumisen määräävät nivelsiteiden värähtelyt, mikä johtaa keuhkoista uloshengitetyn ilmavirran muodostumiseen tietyntyyppiseen amplitudiominaisuuksiin. Äänihuutteiden välissä on pieniä onteloita, jotka toimivat tarvittaessa akustisina suodattimina ja resonaattoreina.

Kuuloaistin ominaisuudet, kuuntelun turvallisuus, kuulokynnykset, sopeutuminen, oikea äänenvoimakkuus

Kuten ihmisen korvan rakenteen kuvauksesta voidaan nähdä, tämä elin on erittäin herkkä ja rakenteeltaan melko monimutkainen. Kun tämä tosiasia otetaan huomioon, ei ole vaikeaa määrittää, että tällä erittäin ohuella ja herkällä laitteella on joukko rajoituksia, kynnysarvoja ja niin edelleen. Ihmisen kuulojärjestelmä on mukautettu havaitsemaan hiljaiset äänet sekä keskivoimakkaat äänet. Pitkäaikainen altistuminen koville äänille aiheuttaa peruuttamattomia muutoksia kuulokynnyksissä sekä muita kuuloongelmia täydelliseen kuurouteen asti. Vahinkoaste on suoraan verrannollinen valotusaikaan äänekkäässä ympäristössä. Tällä hetkellä astuu voimaan myös sopeutumismekanismi - ts. pitkittyneiden kovien äänten vaikutuksesta herkkyys laskee vähitellen, havaittu äänenvoimakkuus laskee, kuulo mukautuu.

Sopeutumisella pyritään alun perin suojaamaan kuuloelimiä liian kovilta ääniltä, ​​mutta juuri tämän prosessin vaikutuksesta ihminen useimmiten lisää äänenvoimakkuutta hallitsemattomasti. Suojaus toteutuu keski- ja sisäkorvan mekanismin ansiosta: jalustin vedetään sisään soikeasta ikkunasta, mikä suojaa liian kovalta ääniltä. Mutta suojamekanismi ei ole ihanteellinen ja siinä on aikaviive, joka laukeaa vain 30-40 ms äänen saapumisen alkamisen jälkeen, eikä täydellistä suojausta saavuteta edes 150 ms:n kestolla. Suojausmekanismi aktivoituu, kun äänenvoimakkuus ylittää 85 dB:n tason, lisäksi itse suojaus on jopa 20 dB.
Tässä tapauksessa vaarallisimpana voidaan pitää "kuulokynnyksen muutos" -ilmiötä, joka yleensä tapahtuu käytännössä pitkäaikaisen altistumisen seurauksena yli 90 dB:n koville äänille. Kuulojärjestelmän toipumisprosessi tällaisten haitallisten vaikutusten jälkeen voi kestää jopa 16 tuntia. Kynnyssiirtymä alkaa jo 75 dB:n intensiteettitasolta ja kasvaa samassa suhteessa signaalitason noustessa.

Kun pohditaan oikean äänenvoimakkuuden ongelmaa, pahinta on huomata, että kuuloon liittyvät ongelmat (hankitut tai synnynnäiset) ovat käytännössä mahdottomia hoitaa tänä melko edistyneen lääketieteen aikakaudella. Kaiken tämän pitäisi saada jokainen järkevä ihminen ajattelemaan kuulostaan ​​huolehtimista, ellei tietenkään ole tarkoitus säilyttää sen alkuperäinen eheys ja kyky kuulla koko taajuusalue mahdollisimman pitkään. Onneksi kaikki ei ole niin pelottavaa kuin miltä ensi silmäyksellä saattaa näyttää, ja useiden varotoimien avulla voit säästää kuulosi helposti myös vanhemmalla iällä. Ennen kuin harkitaan näitä toimenpiteitä, on tarpeen muistaa yksi tärkeä ihmisen kuuloaistin piirre. Kuulokoje havaitsee äänet epälineaarisesti. Samankaltainen ilmiö koostuu seuraavasta: jos kuvitellaan yhden puhtaan äänen taajuutta, esimerkiksi 300 Hz, niin epälineaarisuus ilmenee, kun tämän perustaajuuden ylisävyt ilmaantuvat korvarenkaaseen logaritmisen periaatteen mukaisesti (jos perustaajuudeksi otetaan f, silloin taajuuden yliäänet ovat 2f, 3f jne. nousevassa järjestyksessä). Tämä epälineaarisuus on myös helpompi ymmärtää ja on monelle tuttu nimellä "epälineaarinen vääristymä". Koska tällaisia ​​harmonisia (yläsävyjä) ei esiinny alkuperäisessä puhtaassa äänessä, käy ilmi, että korva itse tuo omat korjauksensa ja ylisävynsä alkuperäiseen soundiin, mutta ne voidaan määrittää vain subjektiivisiksi vääristymiksi. Alle 40 dB:n intensiteettitasolla subjektiivista säröä ei esiinny. Kun intensiteetti kasvaa 40 dB:stä, subjektiivisten harmonisten taso alkaa nousta, mutta jopa 80-90 dB:n tasolla niiden negatiivinen vaikutus ääneen on suhteellisen pieni (siksi tätä intensiteettitasoa voidaan ehdollisesti pitää eräänlainen "kultainen keskitie" musiikin alalla).

Näiden tietojen perusteella voit helposti määrittää turvallisen ja hyväksyttävän äänenvoimakkuuden tason, joka ei vahingoita kuuloelimiä ja mahdollistaa samalla täysin kaikkien äänen ominaisuuksien ja yksityiskohtien kuulemisen esimerkiksi työskentelyn yhteydessä. "hifi"-järjestelmällä. Tämä "kultaisen keskiarvon" taso on noin 85-90 dB. Juuri tällä äänenvoimakkuudella on todella mahdollista kuulla kaikki, mikä on upotettu äänipolulle, samalla kun ennenaikaisen vaurion ja kuulon menetyksen riski on minimoitu. Melkein täysin turvallisena voidaan pitää 85 dB:n äänenvoimakkuutta. Ymmärtääksemme, mikä on kovaäänisen kuuntelun vaara ja miksi liian alhainen äänenvoimakkuus ei anna sinun kuulla kaikkia äänen vivahteita, tarkastellaan tätä asiaa yksityiskohtaisemmin. Mitä tulee alhaisiin äänenvoimakkuuksiin, tarkoituksenmukaisuuden puute (mutta useammin subjektiivinen halu) kuunnella musiikkia matalilla äänitasoilla johtuu seuraavista syistä:

1. Ihmisen kuuloaistin epälineaarisuus;
2. Psykoakustisen havainnon ominaisuudet, joita tarkastellaan erikseen.

Kuuloaistin epälineaarisuus, josta on keskusteltu edellä, vaikuttaa merkittävästi mihin tahansa alle 80 dB:n äänenvoimakkuuteen. Käytännössä se näyttää tältä: jos kytket musiikin päälle hiljaisella tasolla, esimerkiksi 40 dB, niin musiikillisen sävellyksen keskitaajuusalue on selkeimmin kuultavissa, olipa kyseessä sitten esiintyjän laulu / tällä alueella soittava esiintyjä tai instrumentti. Samalla tulee olemaan selvä puute matalista ja korkeista taajuuksista, mikä johtuu juuri havainnoinnin epälineaarisuudesta sekä siitä, että eri taajuudet soivat eri äänenvoimakkuudella. Näin ollen on selvää, että kuvan kokonaisuuden täydelliseksi havaitsemiseksi intensiteetin taajuustaso on kohdistettava mahdollisimman paljon yhteen arvoon. Huolimatta siitä, että jopa 85-90 dB:n äänenvoimakkuustasolla ei tapahdu idealisoitua eri taajuuksien äänenvoimakkuuden tasaamista, tasosta tulee hyväksyttävää normaaliin jokapäiväiseen kuunteluun. Mitä pienempi äänenvoimakkuus samaan aikaan, sitä selvemmin korva havaitsee ominaisen epälineaarisuuden, nimittäin tunteen siitä, että korkeita ja matalia taajuuksia ei ole riittävästi. Samalla käy ilmi, että tällaisella epälineaarisuudesta on mahdotonta puhua vakavasti korkealaatuisen "hifi"-äänen toistosta, koska alkuperäisen äänikuvan lähetystarkkuus on erittäin alhainen tässä erityisessä tilanteessa.

Jos syventyy näihin johtopäätöksiin, käy selväksi, miksi musiikin kuuntelu alhaisella äänenvoimakkuudella, vaikka se onkin terveyden kannalta turvallisin, tuntuu korvalla erittäin negatiivisesti, koska soittimista ja äänestä syntyy selvästi epäuskottavia kuvia. , äänilava-asteikon puute. Yleensä hiljaista musiikin toistoa voidaan käyttää taustasäestyksenä, mutta korkean "hifi"-laadun kuunteleminen alhaisella äänenvoimakkuudella on täysin vasta-aiheista, koska edellä mainituista syistä on mahdotonta luoda naturalistisia kuvia äänilavasta, jonka äänisuunnittelija muodosti studiossa, äänitysvaiheessa. Mutta ei vain alhainen äänenvoimakkuus tuo tiettyjä rajoituksia lopullisen äänen havaitsemiseen, vaan tilanne on paljon huonompi äänenvoimakkuuden lisääntyessä. On mahdollista ja melko yksinkertaista vahingoittaa kuuloa ja alentaa herkkyyttä riittävästi, jos kuuntelet musiikkia yli 90 dB:n äänenvoimakkuudella pitkään. Nämä tiedot perustuvat lukuisiin lääketieteellisiin tutkimuksiin, joiden mukaan yli 90 dB:n äänitasot aiheuttavat todellista ja lähes korjaamatonta haittaa terveydelle. Tämän ilmiön mekanismi piilee kuulohavainnoissa ja korvan rakenteellisissa ominaisuuksissa. Kun ääniaalto, jonka voimakkuus on yli 90 dB, tulee korvakäytävään, välikorvan elimet tulevat toimintaan ja aiheuttavat ilmiön, jota kutsutaan kuulosopetukseksi.

Periaate, mitä tässä tapauksessa tapahtuu, on tämä: jalustin vedetään sisään soikeasta ikkunasta ja suojaa sisäkorvaa liian kovalta ääniltä. Tätä prosessia kutsutaan akustinen refleksi. Korvaan tämä koetaan lyhytaikaisena herkkyyden heikkenemisenä, joka voi olla tuttua jokaiselle, joka on joskus käynyt esimerkiksi klubien rock-konserteissa. Tällaisen konsertin jälkeen tapahtuu lyhytaikainen herkkyyden lasku, joka tietyn ajan kuluttua palautuu entiselle tasolleen. Herkkyyden palautuminen ei kuitenkaan aina ole ja riippuu suoraan iästä. Kaiken tämän takana piilee suuri vaara kuunnella kovaa musiikkia ja muita ääniä, joiden voimakkuus ylittää 90 dB. Akustisen refleksin esiintyminen ei ole ainoa "näkyvä" kuuloherkkyyden menettämisen vaara. Pitkään altistuessaan liian koville äänille sisäkorvan alueella sijaitsevat karvat (jotka reagoivat tärinään) poikkeavat erittäin voimakkaasti. Tässä tapauksessa tapahtuu, että hiukset, jotka ovat vastuussa tietyn taajuuden havaitsemisesta, taipuvat suuren amplitudin äänivärähtelyjen vaikutuksesta. Jossain vaiheessa tällainen hius voi poiketa liikaa eikä koskaan palaa. Tämä aiheuttaa vastaavan herkkyysvaikutuksen menetyksen tietyllä tietyllä taajuudella!

Kaikkein kauheinta tässä koko tilanteessa on se, että korvasairaudet ovat käytännössä mahdottomia hoitaa edes nykyaikaisimmilla lääketieteen tuntemilla menetelmillä. Kaikki tämä johtaa vakaviin johtopäätöksiin: yli 90 dB:n ääni on terveydelle vaarallista ja aiheuttaa lähes taatusti ennenaikaista kuulonalenemaa tai merkittävää herkkyyden heikkenemistä. Vielä turhauttavampaa on, että aiemmin mainittu sopeutumisominaisuus tulee voimaan ajan myötä. Tämä prosessi ihmisen kuuloelimissä tapahtuu lähes huomaamattomasti; henkilö, joka on hitaasti menettämässä herkkyyttä, lähes 100 %:n todennäköisyydellä, huomaa tämän vasta sillä hetkellä, kun ympärillään olevat ihmiset kiinnittävät huomiota jatkuvaan kysymiseen, kuten: "Mitä sinä juuri sanoit?". Johtopäätös on loppujen lopuksi äärimmäisen yksinkertainen: musiikkia kuunneltaessa on elintärkeää, ettei äänenvoimakkuus ole yli 80-85 dB! Samalla hetkellä on myös positiivinen puoli: 80-85 dB:n äänenvoimakkuus vastaa suunnilleen musiikin äänitystasoa studioympäristössä. Joten syntyy käsite "kultainen keskitie", jonka yläpuolelle on parempi olla nousematta, jos terveysasioilla on ainakin jokin merkitys.

Lyhytkin musiikin kuuntelu 110-120 dB:n tasolla voi aiheuttaa kuuloongelmia esimerkiksi live-konsertin aikana. On selvää, että tämän välttäminen on joskus mahdotonta tai erittäin vaikeaa, mutta on äärimmäisen tärkeää yrittää tehdä tämä kuuloaistin eheyden säilyttämiseksi. Teoreettisesti lyhytaikainen altistuminen koville äänille (enintään 120 dB), jopa ennen "audioväsymyksen" alkamista, ei johda vakaviin kielteisiin seurauksiin. Käytännössä on kuitenkin tapauksia, joissa näin voimakkaalle äänelle altistutaan pitkään. Ihmiset kuuroivat itsensä ymmärtämättä vaaran koko laajuutta autossa äänijärjestelmää kuunnellen, kotona vastaavissa olosuhteissa tai kannettavan soittimen kuulokkeet. Miksi näin tapahtuu ja mikä tekee äänestä kovempaa ja kovempaa? Tähän kysymykseen on kaksi vastausta: 1) Psykoakustiikan vaikutus, jota käsitellään erikseen; 2) Jatkuva tarve "huutaa" joitain ulkoisia ääniä musiikin voimakkuudella. Ongelman ensimmäinen puoli on varsin mielenkiintoinen ja siitä keskustellaan yksityiskohtaisesti myöhemmin, mutta ongelman toinen puoli johtaa enemmän negatiivisiin ajatuksiin ja johtopäätöksiin, jotka koskevat virheellistä ymmärrystä "hi-äänen" oikean kuuntelemisen todellisista perusteista. fi" luokka.

Yksityiskohtiin menemättä yleinen johtopäätös musiikin kuuntelusta ja oikeasta äänenvoimakkuudesta on seuraava: musiikin kuuntelun tulee tapahtua äänenvoimakkuustasolla, joka on enintään 90 dB, vähintään 80 dB huoneessa, jossa ulkoisista lähteistä kuuluu ulkopuolisia ääniä. ovat voimakkaasti vaimeita tai poissa kokonaan (kuten: naapureiden keskustelut ja muu melu asunnon seinän takana, katuäänet ja tekniset äänet, jos olet autossa jne.). Haluan kerta kaikkiaan korostaa, että juuri tällaisten, luultavasti tiukkojen vaatimusten noudattamisella voidaan saavuttaa kauan odotettu volyymitasapaino, joka ei myöskään aiheuta ennenaikaista ei-toivottua vahinkoa kuuloelimille. se tuo todellista nautintoa lempimusiikkisi kuuntelusta pienimmällä äänen yksityiskohdilla korkeilla ja matalilla taajuuksilla sekä "hifi"-äänen konseptin saavuttamalla tarkkuudella.

Psykoakustiikka ja havaintoominaisuudet

Täydellisen vastauksen saamiseksi joihinkin tärkeisiin kysymyksiin, jotka koskevat ihmisen lopullista käsitystä järkevästä tiedosta, on olemassa koko tieteenala, joka tutkii valtavasti erilaisia ​​tällaisia ​​​​näkökohtia. Tätä osaa kutsutaan "psykoakustiikaksi". Tosiasia on, että kuulohavainto ei pääty vain kuuloelinten työhön. Kun kuuloelimen (korva) havaitsee ääntä suoraan, tulee käyttöön monimutkaisin ja vähän tutkittu mekanismi vastaanotetun tiedon analysoimiseksi, ihmisaivot ovat täysin vastuussa tästä, mikä on suunniteltu siten, että Toiminnassa se tuottaa tietyn taajuuden aaltoja, ja ne ilmaistaan ​​myös hertseinä (Hz). Aivoaaltojen eri taajuudet vastaavat ihmisen tiettyjä tiloja. Siten käy ilmi, että musiikin kuuntelu muuttaa aivojen taajuuden viritystä, ja tämä on tärkeää ottaa huomioon musiikkisävellyksiä kuunneltaessa. Tämän teorian perusteella on olemassa myös ääniterapiamenetelmä, joka vaikuttaa suoraan ihmisen henkiseen tilaan. Aivoaaltoja on viisi tyyppiä:

1. Delta-aallot (aallot alle 4 Hz). Vastaa syvän unen tilaa ilman unia, vaikka kehossa ei ole tunnetta.
2. Theta-aallot (aallot 4-7 Hz). Unen tila tai syvä meditaatio.
3. Alfa-aallot (aallot 7-13 Hz). Valtiot rentoutumisen ja rentoutumisen aikana valveilla, uneliaisuus.
4. Beeta-aallot (aallot 13-40 Hz). Toimintatila, jokapäiväinen ajattelu ja henkinen toiminta, jännitys ja kognitio.
5. Gamma-aallot (aallot yli 40 Hz). Voimakkaan henkisen toiminnan, pelon, jännityksen ja tietoisuuden tila.

Psykoakustiikka tieteenalana etsii vastauksia mielenkiintoisimpiin kysymyksiin, jotka koskevat ihmisen lopullista havainnollistamista terveellä tiedolla. Tätä prosessia tutkittaessa paljastuu valtava määrä tekijöitä, joiden vaikutus esiintyy poikkeuksetta sekä musiikin kuunteluprosessissa että kaikissa muissa äänitietojen käsittelyssä ja analysoinnissa. Psykoakustinen tutkii lähes kaikkia mahdollisia vaikutteita, alkaen henkilön emotionaalisesta ja henkisestä tilasta kuunteluhetkellä, päättyen äänihuulten rakenteellisiin ominaisuuksiin (jos puhumme äänen kaikkien hienouksien havaitsemisen erityispiirteistä suorituskyky) ja mekanismi, jolla ääni muunnetaan aivojen sähköisiksi impulsseiksi. Mielenkiintoisimmista ja tärkeimmistä tekijöistä (jotka on tärkeää ottaa huomioon joka kerta, kun kuuntelet suosikkimusiikkiasi, sekä kun rakennat ammattimaista äänijärjestelmää) käsitellään edelleen.

Konsonanssin käsite, musiikillinen konsonanssi

Ihmisen kuulojärjestelmän laite on ainutlaatuinen ensinnäkin äänen havaintomekanismissa, kuulojärjestelmän epälineaarisuus, kyky ryhmitellä äänet korkeudessa melko suurella tarkkuudella. Mielenkiintoisin havaintoominaisuus on kuulojärjestelmän epälineaarisuus, joka ilmenee ylimääräisten olemattomien (pääsävelään) harmonisten esiintymisen muodossa, mikä ilmenee erityisen usein ihmisissä, joilla on musiikillinen tai täydellinen sävelkorkeus. . Jos pysähdymme yksityiskohtaisemmin ja analysoimme kaikkia musiikillisen äänen havainnon hienouksia, erilaisten sointujen ja äänivälien "konsonanssin" ja "dissonanssin" käsite on helppo erottaa. konsepti "konsonanssi" määritellään konsonanttiääneksi (ranskan sanasta "suostumus") ja päinvastoin, "dissonanssi"- epäjohdonmukainen, ristiriitainen ääni. Huolimatta näiden musiikillisten intervallien ominaisuuksien käsitteiden erilaisista tulkinnoista, on kätevintä käyttää termien "musiikki-psykologista" tulkintaa: konsonanssi määrittelee ja tuntee henkilö miellyttävänä ja mukavana, pehmeänä äänenä; dissonanssi toisaalta sitä voidaan luonnehtia ääneksi, joka aiheuttaa ärsytystä, ahdistusta ja jännitystä. Tällainen terminologia on hieman subjektiivista, ja myös musiikin kehityshistoriassa "konsonantille" otettiin täysin erilaisia ​​intervalleja ja päinvastoin.

Nykyään näitä käsitteitä on myös vaikea hahmottaa yksiselitteisesti, koska eri musiikkimieltymysten ja -makujen välillä on eroja, eikä myöskään ole olemassa yleisesti tunnustettua ja sovittua harmoniakäsitettä. Psykoakustinen perusta erilaisten musiikillisten intervallien havainnolle konsonanttina tai dissonanttina riippuu suoraan "kriittisen bändin" käsitteestä. Kriittinen nauha- tämä on tietty nauhan leveys, jonka sisällä kuuloaistikkeet muuttuvat dramaattisesti. Kriittisten kaistojen leveys kasvaa suhteessa taajuuden kasvaessa. Siksi konsonanssien ja dissonanssien tunne liittyy suoraan kriittisten vyöhykkeiden läsnäoloon. Ihmisen kuuloelin (korva), kuten aiemmin mainittiin, toimii kaistanpäästösuodattimena tietyssä vaiheessa ääniaaltojen analysoinnissa. Tämä rooli on osoitettu basilaariselle kalvolle, jolla on 24 kriittistä kaistaa, joiden leveys on taajuudesta riippuvainen.

Siten konsonanssi ja epäjohdonmukaisuus (konsonanssi ja dissonanssi) riippuvat suoraan kuulojärjestelmän resoluutiosta. Osoittautuu, että jos kaksi erilaista säveltä soivat yhdessä tai taajuusero on nolla, tämä on täydellinen konsonanssi. Sama konsonanssi tapahtuu, jos taajuusero on suurempi kuin kriittinen kaista. Dissonanssia esiintyy vain, kun taajuusero on 5-50 % kriittisestä kaistasta. Suurin dissonanssiaste tässä segmentissä kuullaan, jos ero on neljäsosa kriittisen kaistan leveydestä. Tämän perusteella on helppo analysoida minkä tahansa sekamusiikkitallenteen ja soitinyhdistelmän äänen konsonanssin tai dissonanssin varalta. Ei ole vaikea arvata, mikä rooli äänisuunnittelijalla, äänitysstudiolla ja muilla lopullisen digitaalisen tai analogisen alkuperäisen ääniraidan komponenteilla on tässä tapauksessa, ja kaikki tämä jo ennen kuin yrität toistaa sitä äänilaitteistolla.

Äänen lokalisointi

Binauraalisen kuulo- ja tilalokalisoinnin järjestelmä auttaa henkilöä hahmottamaan tilaäänikuvan täyteyden. Tämä havaintomekanismi toteutetaan kahdella kuulovastaanottimella ja kahdella kuulokäytävällä. Näiden kanavien kautta tuleva ääniinformaatio käsitellään myöhemmin kuulojärjestelmän reunaosassa ja alistetaan spektri- ja aikaanalyysiin. Lisäksi tämä tieto välittyy aivojen korkeampiin osiin, joissa verrataan vasemman ja oikean äänisignaalin eroa ja muodostuu myös yksi äänikuva. Tätä kuvattua mekanismia kutsutaan binauraalinen kuulo. Tämän ansiosta ihmisellä on ainutlaatuisia mahdollisuuksia:

1) yhdestä tai useammasta lähteestä peräisin olevien äänisignaalien lokalisointi muodostaen samalla tilakuvan äänikentän havainnosta
2) eri lähteistä tulevien signaalien erottaminen
3) joidenkin signaalien valinta toisten taustaa vasten (esimerkiksi puheen ja äänen valinta melusta tai instrumenttien äänestä)

Spatiaalinen lokalisointi on helppo havaita yksinkertaisella esimerkillä. Konsertissa, jossa on lava ja tietty määrä muusikoita tietyllä etäisyydellä toisistaan, on helppo (haluttaessa jopa silmät kiinni) määrittää kunkin instrumentin äänisignaalin saapumissuunta, arvioida äänikentän syvyyttä ja tilallisuutta. Samalla tavalla arvostetaan hyvää hifi-järjestelmää, joka pystyy luotettavasti "toistamaan" sellaisia ​​tilallisuuden ja lokalisoinnin vaikutuksia, mikä itse asiassa "pettää" aivot ja saa sinut tuntemaan suosikkiesittäjäsi täyden läsnäolon live-tilassa. esitys. Äänilähteen sijainnin määrää yleensä kolme päätekijää: ajallinen, intensiteetti ja spektri. Näistä tekijöistä huolimatta on olemassa useita malleja, joiden avulla voidaan ymmärtää äänen lokalisoinnin perusteet.

Suurin ihmisen kuuloelinten havaitsema lokalisaatiovaikutus on keskitaajuuden alueella. Samanaikaisesti yli 8000 Hz:n ja alle 150 Hz:n taajuuksien äänien suuntaa on lähes mahdotonta määrittää. Jälkimmäistä tosiasiaa käytetään erityisen laajalti hifi- ja kotiteatterijärjestelmissä valittaessa subwooferin sijaintia (matalataajuuslinkki), jonka sijainti huoneessa alle 150 Hz:n taajuuksien lokalisoinnin puutteen vuoksi käytännössä ei väliä, ja kuuntelija saa joka tapauksessa kokonaiskuvan äänilavasta. Lokalisoinnin tarkkuus riippuu ääniaaltojen säteilylähteen sijainnista avaruudessa. Näin ollen äänen paikantamisen suurin tarkkuus havaitaan vaakatasossa saavuttaen arvon 3°. Pystytasolla ihmisen kuulojärjestelmä määrittää lähteen suunnan paljon huonommin, tarkkuus tässä tapauksessa on 10-15 ° (korvakorujen erityisestä rakenteesta ja monimutkaisesta geometriasta johtuen). Lokalisoinnin tarkkuus vaihtelee hieman riippuen avaruudessa ääntä lähettävien kohteiden kulmasta kuuntelijaan nähden kulmilla, ja myös kuuntelijan pään ääniaaltojen diffraktioaste vaikuttaa lopulliseen vaikutukseen. On myös huomattava, että laajakaistaiset signaalit ovat paremmin paikallistettuja kuin kapeakaistaiset kohinat.

Paljon mielenkiintoisempi on tilanne suuntaäänen syvyyden määrittelyssä. Esimerkiksi henkilö voi määrittää etäisyyden esineeseen äänen avulla, mutta tämä tapahtuu suuremmassa määrin johtuen äänenpaineen muutoksesta avaruudessa. Yleensä mitä kauempana kohde on kuuntelijasta, sitä enemmän ääniaallot vaimentuvat vapaassa tilassa (sisätiloissa heijastuneiden ääniaaltojen vaikutus lisätään). Siten voidaan päätellä, että lokalisoinnin tarkkuus on korkeampi suljetussa huoneessa juuri kaiun esiintymisen vuoksi. Suljetuissa tiloissa esiintyvät heijastuvat aallot synnyttävät kiinnostavia efektejä kuten äänilavan laajeneminen, verhoilu jne. Nämä ilmiöt ovat mahdollisia juuri kolmiulotteisen äänen lokalisoinnin herkkyyden ansiosta. Tärkeimmät riippuvuudet, jotka määräävät äänen horisontaalisen lokalisoinnin, ovat: 1) ääniaallon saapumisajan ero vasempaan ja oikeaan korvaan; 2) diffraktiosta johtuva intensiteetin ero kuuntelijan päässä. Äänen syvyyden määrittämisessä äänenpainetason ero ja spektrikoostumuksen ero ovat tärkeitä. Lokalisaatio pystytasossa on myös voimakkaasti riippuvainen korvan diffraktiosta.

Tilanne on monimutkaisempi nykyaikaisten dolby-surround-tekniikkaan ja analogeihin perustuvien surround-äänijärjestelmien kanssa. Vaikuttaa siltä, ​​​​että kotiteatterijärjestelmien rakentamisen periaate säätelee selvästi menetelmää, jolla luodaan uudelleen melko naturalistinen tilakuva 3D-äänestä luontaisella äänenvoimakkuudella ja virtuaalisten lähteiden lokalisoinnilla avaruudessa. Kaikki ei kuitenkaan ole niin triviaalia, koska useiden äänilähteiden havaitsemis- ja lokalisointimekanismeja ei yleensä oteta huomioon. Äänen muuntaminen kuuloelinten toimesta sisältää prosessin, jossa lisätään signaaleja eri lähteistä, jotka saapuivat eri korviin. Lisäksi, jos eri äänten vaiherakenne on enemmän tai vähemmän synkroninen, korva näkee tällaisen prosessin äänenä, joka lähtee yhdestä lähteestä. On myös useita vaikeuksia, mukaan lukien lokalisointimekanismin erityispiirteet, mikä vaikeuttaa lähteen suunnan tarkkaa määrittämistä avaruudessa.

Yllä olevan valossa vaikein tehtävä on eri lähteiden äänien erottaminen, varsinkin jos nämä eri lähteet soittavat samanlaista amplitudi-taajuista signaalia. Ja juuri näin tapahtuu käytännössä kaikissa moderneissa surround-äänijärjestelmissä ja jopa perinteisessä stereojärjestelmässä. Kun ihminen kuuntelee suurta määrää eri lähteistä lähteviä ääniä, ensin määritetään kunkin tietyn äänen kuuluvuus sen luovaan lähteeseen (ryhmittely taajuuden, äänenkorkeuden, sointiäänen mukaan). Ja vasta toisessa vaiheessa huhu yrittää paikantaa lähteen. Tämän jälkeen saapuvat äänet jaetaan virroiksi tilaominaisuuksien (signaalien saapumisajan ero, amplitudiero) perusteella. Saatujen tietojen perusteella muodostuu enemmän tai vähemmän staattinen ja kiinteä kuulokuva, josta voidaan määrittää, mistä kukin tietty ääni tulee.

On erittäin kätevää jäljittää näitä prosesseja tavallisen lavan esimerkissä, johon muusikot ovat kiinnittyneet. Samalla on erittäin mielenkiintoista, että jos vokalisti/esiintyjä, joka on alun perin määritellyssä asemassa lavalla, alkaa liikkua tasaisesti lavan poikki mihin tahansa suuntaan, aiemmin muodostunut kuulokuva ei muutu! Laulajalta tulevan äänen suunnan määrittäminen pysyy subjektiivisesti samana, ikään kuin hän seisoisi samassa paikassa, jossa hän seisoi ennen liikkumista. Vain siinä tapauksessa, että esiintyjän sijainti lavalla muuttuu jyrkästi, muodostunut äänikuva halkeaa. Käsiteltyjen ongelmien ja äänen avaruuteen lokalisointiprosessien monimutkaisuuden lisäksi monikanavaisissa surround-äänijärjestelmissä jälkikaiuntaprosessilla lopullisessa kuunteluhuoneessa on melko suuri rooli. Tämä riippuvuus havaitaan selkeimmin, kun suuri määrä heijastuneita ääniä tulee kaikista suunnista - lokalisointitarkkuus heikkenee merkittävästi. Jos heijastuneiden aaltojen energiakyllästys on suurempi (vallitsee) kuin suorat äänet, lokalisointikriteeri tällaisessa huoneessa hämärtyy, ja on erittäin vaikeaa (ellei mahdotonta) puhua tällaisten lähteiden määrittämisen tarkkuudesta.

Voimakkaasti kaikuvassa huoneessa tapahtuu kuitenkin teoreettisesti lokalisointia, laajakaistaisten signaalien tapauksessa kuuloa ohjaa intensiteettieroparametri. Tässä tapauksessa suunnan määrää spektrin suurtaajuuskomponentti. Missä tahansa huoneessa lokalisoinnin tarkkuus riippuu heijastuneiden äänien saapumisajasta suorien äänien jälkeen. Jos näiden äänisignaalien välinen ero on liian pieni, "suoran aallon laki" alkaa toimia auttamaan kuulojärjestelmää. Tämän ilmiön ydin: jos ääniä, joilla on lyhyt aikaviive, tulevat eri suunnista, niin koko äänen lokalisointi tapahtuu ensimmäisen saapuneen äänen mukaan, ts. kuulo jättää jossain määrin huomioimatta heijastuneen äänen, jos se tulee liian lyhyen ajan kuluttua suorasta. Samanlainen vaikutus ilmenee myös määritettäessä äänen saapumissuunta pystytasossa, mutta tässä tapauksessa se on paljon heikompi (johtuen siitä, että kuulojärjestelmän herkkyys paikannukselle pystytasossa on huomattavasti huonompi).

Ensisijaisuusvaikutuksen olemus on paljon syvempi, ja sillä on pikemminkin psykologinen kuin fysiologinen luonne. Suoritettiin suuri määrä kokeita, joiden perusteella riippuvuus todettiin. Tämä vaikutus syntyy pääasiassa silloin, kun kaiun esiintymisaika, sen amplitudi ja suunta osuvat yhteen kuuntelijan jonkinlaisen "odotuksen" kanssa siitä, miten tämän tietyn huoneen akustiikka muodostaa äänikuvan. Ehkä henkilöllä on jo kokemusta kuuntelusta tässä huoneessa tai vastaavassa, mikä muodostaa kuulojärjestelmän taipumuksen "odotetun" etusijavaikutuksen esiintymiseen. Näiden ihmisen kuulolle ominaisten rajoitusten kiertämiseksi useiden äänilähteiden tapauksessa käytetään erilaisia ​​temppuja ja temppuja, joiden avulla lopulta muodostuu enemmän tai vähemmän uskottava soittimien / muiden äänilähteiden sijainti avaruudessa. . Yleisesti ottaen stereo- ja monikanavaisten äänikuvien toisto perustuu suureen määrään huijausta ja kuulo-illuusion luomista.

Kun kaksi tai useampi kaiutin (esimerkiksi 5.1 tai 7.1 tai jopa 9.1) toistaa ääntä huoneen eri kohdista, kuuntelija kuulee ääniä, jotka tulevat olemattomista tai kuvitteellisista lähteistä ja havaitsee tietyn äänipanoraaman. Tämän petoksen mahdollisuus piilee ihmiskehon rakenteen biologisissa ominaisuuksissa. Todennäköisesti henkilöllä ei ollut aikaa sopeutua tällaisen petoksen tunnistamiseen, koska "keinotekoisen" äänen toiston periaatteet ilmestyivät suhteellisen äskettäin. Mutta vaikka kuvitteellisen lokalisoinnin luomisprosessi osoittautui mahdolliseksi, toteutus on silti kaukana täydellisestä. Tosiasia on, että kuulo todella havaitsee äänilähteen siellä, missä sitä ei todellisuudessa ole, mutta ääniinformaation (erityisesti sointiäänen) siirron oikeellisuus ja tarkkuus on iso kysymys. Todellisissa kaiuntahuoneissa ja vaimeissa kammioissa tehtyjen lukuisten kokeiden menetelmällä havaittiin, että ääniaaltojen sointi poikkeaa todellisista ja kuvitteellisista lähteistä. Tämä vaikuttaa pääasiassa spektrin voimakkuuden subjektiiviseen havaintoon, sointiväri tässä tapauksessa muuttuu merkittävästi ja havaittavasti (verrattuna todellisen lähteen toistamaan samanlaiseen ääneen).

Monikanavaisissa kotiteatterijärjestelmissä vääristymistaso on huomattavasti korkeampi useista syistä: 1) Monet amplitudi-taajuudeltaan ja vaihevasteeltaan samanlaiset äänisignaalit tulevat samanaikaisesti eri lähteistä ja suunnista (mukaan lukien uudelleenheijastuneet aallot) jokaiseen korvakäytävään. Tämä johtaa lisääntyneeseen vääristymiseen ja kampasuodatuksen näyttämiseen. 2) Kaiuttimien voimakas etäisyys avaruudessa (toistensa suhteen, monikanavaisissa järjestelmissä tämä etäisyys voi olla useita metrejä tai enemmän) edistää sointisäröjen ja äänen väristymisen kasvua kuvitteellisen lähteen alueella. Tämän seurauksena voidaan sanoa, että sointivärjäystä monikanavaisissa ja surround-äänijärjestelmissä esiintyy käytännössä kahdesta syystä: kampasuodatuksen ilmiöstä ja kaikuprosessien vaikutuksesta tietyssä huoneessa. Jos ääniinformaation toistosta vastaa useampi kuin yksi lähde (tämä koskee myös stereojärjestelmää, jossa on 2 lähdettä), "kampasuodatuksen" vaikutus on väistämätön, mikä johtuu ääniaaltojen eri saapumisajoista jokaiselle kuulokanavalle. Erityistä epätasaisuutta havaitaan yläkeskialueen 1-4 kHz alueella.

Ihminen havaitsee äänen korvan kautta (kuva).

Pesuallas on ulkona ulkoinen korva , joka kulkee halkaisijaltaan kuulokäytävään D 1 = 5 mm ja pituus 3 cm.

Seuraavana on tärykalvo, joka värähtelee ääniaallon vaikutuksesta (resonoi). Kalvo on kiinnitetty luihin keskikorva välittää tärinää toiseen kalvoon ja edelleen sisäkorvaan.

sisäkorva on muodoltaan kierretty putki ("etana"), jossa on nestettä. Tämän putken halkaisija D 2 = 0,2 mm pituus 3-4 cm pitkä.

Koska ääniaallon ilman värähtely on riittävän heikkoa virittääkseen suoraan sisäkorvan nesteen, väli- ja sisäkorvan järjestelmä yhdessä niiden kalvojen kanssa toimii hydraulisena vahvistimena. Sisäkorvan tärykalvon pinta-ala on pienempi kuin välikorvan kalvon pinta-ala. Äänen tärykalvoihin kohdistama paine on kääntäen verrannollinen alueeseen:

.

Siksi sisäkorvan paine kasvaa merkittävästi:

.

Sisäkorvassa on koko pituudeltaan venytetty toinen kalvo (pitkittäinen), joka on korvan alusta jäykkä ja lopussa pehmeä. Tämän pitkittäiskalvon jokainen osa voi värähdellä omalla taajuudellaan. Korkeataajuisia värähtelyjä viritetään kovassa osassa ja matalataajuisia värähtelyjä pehmeässä osassa. Tätä kalvoa pitkin on vestibulokokleaarinen hermo, joka havaitsee värähtelyt ja välittää ne aivoihin.

Äänilähteen alin värähtelytaajuus 16-20 Hz korva havaitsee matalan basson äänen. Alue herkin kuulo kaappaa osan keskitaajuudesta ja osan korkean taajuuden alialueista ja vastaa taajuusväliä alkaen 500 Hz ennen 4-5 kHz . Ihmisäänellä ja useimpien meille tärkeiden luonnon prosessien lähettämillä äänillä on sama taajuus. Samaan aikaan ääniä taajuudella 2 kHz ennen 5 kHz jäävät korvaan soivana tai viheltävänä. Toisin sanoen tärkeimmät tiedot välitetään äänitaajuuksilla, jotka ovat enintään noin 4-5 kHz.

Alitajuisesti ihminen jakaa äänet "positiivisiin", "negatiivisiin" ja "neutraaleihin".

Negatiiviset äänet sisältävät äänet, jotka olivat aiemmin tuntemattomia, outoja ja selittämättömiä. Ne aiheuttavat pelkoa ja ahdistusta. Ne sisältävät myös matalataajuisia ääniä, kuten matalaa rumpua tai suden ulvomista, koska ne herättävät pelkoa. Lisäksi pelko ja kauhu herättävät kuulumatonta matalataajuista ääntä (infraääntä). Esimerkkejä:

1900-luvun 30-luvulla valtavaa urkupilliä käytettiin näyttämöefektinä yhdessä Lontoon teattereista. Tämän putken infraäänestä koko rakennus vapisi ja kauhu asettui ihmisiin.

Englannin kansallisen fysiikan laboratorion työntekijät suorittivat kokeen lisäämällä klassisen musiikin tavallisten akustisten soittimien ääneen ultramatalia (infrasonic) taajuuksia. Kuuntelijat tunsivat olonsa masentuneeksi ja kokivat pelkoa.

Moskovan valtionyliopiston akustiikan laitoksella tutkittiin rock- ja popmusiikin vaikutusta ihmiskehoon. Kävi ilmi, että sävellyksen "Deep People" päärytmin taajuus aiheuttaa hallitsematonta jännitystä, itsensä hallinnan menetystä, aggressiivisuutta muita kohtaan tai negatiivisia tunteita itseään kohtaan. Ensi silmäyksellä harmoninen sävellys "The Beatles" osoittautui haitalliseksi ja jopa vaaralliseksi, koska sen perusrytmi on noin 6,4 Hz. Tämä taajuus resonoi rintakehän, vatsaontelon taajuuksien kanssa ja on lähellä aivojen luonnollista taajuutta (7 Hz). Siksi, kun kuuntelet tätä sävellystä, vatsan ja rintakehän kudokset alkavat satuttaa ja vähitellen romahtaa.

Infraääni aiheuttaa tärinää ihmiskehon eri järjestelmissä, erityisesti sydän- ja verisuonijärjestelmässä. Tällä on haitallinen vaikutus ja se voi johtaa esimerkiksi verenpaineeseen. Värähtelyt taajuudella 12 Hz voivat, jos niiden voimakkuus ylittää kriittisen kynnyksen, aiheuttaa korkeampien organismien, myös ihmisten, kuoleman. Tätä ja muita infraäänitaajuuksia esiintyy teollisuusmelussa, moottoritiemelussa ja muissa lähteissä.

Kommentti: Eläimillä musiikin taajuuksien ja oman taajuutensa resonanssi voi johtaa aivojen toiminnan rappeutumiseen. Kun "metalli rock" soi, lehmät lakkaavat antamasta maitoa, mutta siat päinvastoin rakastavat metallirockia.

Positiivisia ovat puron äänet, meren vuorovesi tai lintujen laulu; ne tuovat helpotusta.

Sitä paitsi rock ei ole aina huonoa. Esimerkiksi banjolla soitettu kantrimusiikki auttaa toipumaan, vaikka sillä on huono vaikutus terveyteen jo taudin alkuvaiheessa.

Positiiviset soundit sisältävät klassisia melodioita. Esimerkiksi amerikkalaiset tutkijat laittoivat keskoset laatikoihin kuunnellakseen Bachin, Mozartin musiikkia, ja lapset toipuivat ja lihoivat nopeasti.

Kellojen soittamisella on myönteinen vaikutus ihmisten terveyteen.

Äänen vaikutus tehostuu hämärässä ja pimeässä, kun silmien kautta tulevan tiedon osuus vähenee.

Äänen absorptio ilmassa ja ympäröivissä pinnoissa

Ilmassa kulkeutuva äänen absorptio

Milloin tahansa ja missä tahansa huoneen pisteessä äänenvoimakkuus on yhtä suuri kuin suoraan lähteestä tulevan suoran äänen voimakkuuden ja huoneen sisäpinnoista heijastuneen äänen voimakkuuden summa:

Kun ääni etenee ilmakehän ilmassa ja missä tahansa muussa väliaineessa, tapahtuu intensiteettihäviöitä. Nämä häviöt johtuvat äänienergian imeytymisestä ilmaan ja ympäröivistä pinnoista. Harkitse äänenvaimennuksen käyttöä aaltoteoria .

Imeytyminen ääni on ilmiö, jossa ääniaallon energia muuttuu peruuttamattomasti toiseksi energiamuodoksi, ensisijaisesti väliaineen hiukkasten lämpöliikkeen energiaksi. Äänen absorptio tapahtuu sekä ilmassa että kun ääni heijastuu ympäröiviltä pinnoilta.

Ilmassa kulkeutuva äänen absorptio johon liittyy äänenpaineen lasku. Anna äänen kulkea suuntaa pitkin r lähteestä. Sitten etäisyyden mukaan r suhteessa äänilähteeseen äänenpaineen amplitudi pienenee eksponentiaalinen laki :

, (63)

missä p 0 on alkuperäinen äänenpaine r = 0

,

 – absorptiokerroin ääni. Kaava (63) ilmaisee äänen absorptiolaki .

fyysinen merkitys kerroin  on, että absorptiokerroin on numeerisesti yhtä suuri kuin sen etäisyyden käänteisluku, jolla äänenpaine laskee e = 2,71 kerran:

Mittayksikkö SI:nä:

.

Koska ääniteho (intensiteetti) on verrannollinen äänenpaineen neliöön, niin sama äänen absorptiolaki voidaan kirjoittaa näin:

, (63*)

missä minä 0 - äänenvoimakkuus (intensiteetti) lähellä äänilähdettä, ts r = 0 :

.

Riippuvuuspiirteet p sv (r) ja minä(r) esitetään kuvassa. kuusitoista.

Kaavasta (63*) seuraa, että seuraava yhtälö pätee äänenvoimakkuustasolle:

.

. (64)

Siksi absorptiokertoimen SI-yksikkö on: ei per metri

,

Lisäksi on mahdollista laskea valkoisia per metri (B/m) tai desibeliä metriä kohti (dB/m).

Kommentti: Äänen absorptio voidaan luonnehtia tappiotekijä , joka on yhtä suuri kuin

, (65)

missä  on ääniaallon pituus, tulo  – l vaimennuskerroin ääni. Arvo, joka on yhtä suuri kuin tappiokertoimen käänteisluku

,

nimeltään laatutekijä .

Täydellistä teoriaa äänen absorptiosta ilmassa (ilmakehässä) ei ole vielä olemassa. Lukuisat empiiriset arviot antavat erilaisia ​​absorptiokertoimen arvoja.

Ensimmäisen (klassisen) teorian äänen absorptiosta loi Stokes, ja se perustuu viskositeetin (väliaineen kerrosten välinen sisäinen kitka) ja lämmönjohtavuuden (väliaineen kerrosten välinen lämpötilan tasaus) vaikutuksen huomioon ottamiseen. Yksinkertaistettu Stokes kaava näyttää:

, (66)

missä  – ilman viskositeetti,  – Poissonin luku,  0 – ilman tiheys 0 0 C,  – äänen nopeus ilmassa. Normaaleissa olosuhteissa tämä kaava on muotoa:

. (66*)

Stokes-kaava (63) tai (63*) on kuitenkin voimassa vain monatominen kaasut, joiden atomeilla on kolme translaatiovapausastetta, eli kanssa  =1,67 .

varten kaasut 2-, 3- tai polyatomisista molekyyleistä merkitys  paljon enemmän, koska ääni herättää molekyylien pyörimis- ja värähtelyvapausasteita. Tällaisille kaasuille (mukaan lukien ilma) kaava on tarkempi

, (67)

missä T n = 273,15 K - sulavan jään absoluuttinen lämpötila ("kolmiopiste"), p n = 1,013 . 10 5 isä - normaali ilmanpaine, T ja p– todellinen (mitattu) ilman lämpötila ja ilmanpaine,  =1,33 kaksiatomisille kaasuille,  =1,33 kolmi- ja polyatomisille kaasuille.

Äänenvaimennus sulkemalla pintoja

Äänenvaimennus sulkemalla pintoja tapahtuu, kun ääni heijastuu niistä. Tässä tapauksessa osa ääniaallon energiasta heijastuu ja aiheuttaa seisovien ääniaaltojen ilmentymisen, ja muu energia muunnetaan esteen hiukkasten lämpöliikkeen energiaksi. Näille prosesseille on tunnusomaista rakennuksen vaipan heijastuskerroin ja absorptiokerroin.

Heijastuskerroin ääni esteestä kuuluu dimensioton määrä, joka on yhtä suuri kuin aaltoenergian osuuden suhdeW neg , heijastuu esteestä, koko aallon energiaanW pad putoaminen esteen päälle

.

Esteen aiheuttama äänen absorptio on ominaista absorptiokerroin – dimensioton määrä, joka on yhtä suuri kuin aaltoenergian osuuden suhdeW omaksua , absorboituu esteeseen(ja este, joka on siirtynyt aineen sisäiseen energiaan), kaikkeen aaltoenergiaanW pad putoaminen esteen päälle

.

Keskimääräinen absorptiokerroin kaikkien ympäröivien pintojen ääni on yhtä suuri kuin

,

, (68*)

missä  i – materiaalin äänen absorptiokerroin i-th este, S i -alue i- este, S on esteiden kokonaispinta-ala, n- erilaisten esteiden määrä.

Tästä lausekkeesta voimme päätellä, että keskimääräinen absorptiokerroin vastaa yhtä materiaalia, joka voisi peittää kaikki huoneen esteiden pinnat säilyttäen kokonaisäänenvaimennus (MUTTA ), yhtä kuin

. (69)

Äänen kokonaisabsorption fyysinen merkitys (A): se on numeerisesti yhtä suuri kuin avoimen aukon, jonka pinta-ala on 1 m 2, äänenabsorptiokerroin.

.

Äänen absorption mittayksikköä kutsutaan sabin:

.

Äänen havaitseminen perustuu kahteen simpukassa tapahtuvaan prosessiin:

■ äänien erottelu eri taajuudet sen mukaan, missä niiden suurin vaikutus simpukan pääkalvoon kohdistuu;

■ muunnos mekaanisten värähtelyjen reseptorisolut hermostuneeksi viritykseksi.

Soikean ikkunan kautta sisäkorvaan tulevat äänivärähtelyt välittyvät perilymfiin, ja tämän nesteen värähtelyt johtavat pääkalvon siirtymiseen, jolla reseptorihiussolut sijaitsevat: sisäiset ja ulkoiset, erotettuina toisistaan ​​kaarilla. Corti. Endolymfi pesee reseptorisolujen karvat ja joutuu kosketuksiin ihokalvon kanssa, joka sijaitsee karvasolujen yläpuolella koko kalvokanavan matkalla. Äänien vaikutuksesta pääkalvo alkaa värähdellä, reseptorisolujen karvat koskettavat sisäkalvoa ja ärsyyntyvät mekaanisesti. Seurauksena on, että niissä tapahtuu viritysprosessi, joka suuntautuu afferentteja säikeitä pitkin simpukan spiraalisolmun hermosoluihin ja edelleen keskushermostoon.

Värähtelevän nesteen kolonnin korkeus riippuu äänen korkeudesta ja vastaavasti pääkalvon suurimman siirtymän paikasta: korkeataajuiset äänet antavat suurimman vaikutuksen päääänen alussa. kalvot , ja matalat taajuudet – päästä etanan huipulle . Täten , Eritaajuiset äänet kiihottavat erilaisia ​​hiussoluja ja erilaisia ​​kuituja . Äänenvoimakkuuden lisääntyminen johtaa virittyneiden karvasolujen ja hermosäikeiden määrän kasvuun, mikä mahdollistaa äänen värähtelyjen voimakkuuden erottamisen.

Erota äänen johtavuus luun ja ilman välillä. Normaaliolosuhteissa ihmisessä vallitsee ilman johtuminen - äänivärähtelyjen johtuminen ulko- ja välikorvan kautta sisäkorvan reseptoreihin . Luun johtuessa äänivärähtelyt välittyvät kallon luiden kautta suoraan simpukkaan (esimerkiksi sukeltaessa, laitesukelluksessa).

Ihminen havaitsee yleensä ääniä taajuudella 15-20 000 Hz. Lapsilla yläraja saavuttaa 22 000 Hz, iän myötä se laskee. Suurin herkkyys havaittiin taajuusalueella alkaen 1 000 ennen 3 000 Hz . Tämä alue vastaa yleisimpiä ihmisen puheen ja musiikin taajuuksia. .

4. Vestibulaarisensorijärjestelmän organisaation merkitys ja yleissuunnitelma

Vestibulaarinen sensorijärjestelmä analysoi kehon asentoa ja liikettä avaruudessa. Se on yksi vanhimmista aistijärjestelmistä , kehittyi maan painovoiman vaikutuksesta . Visuaalisen sensorisen järjestelmän ja kinesteettisen analysaattorin ohella sillä on johtava rooli henkilön avaruudellisessa orientaatiossa. Vestibuloreseptoreista tulevia impulsseja käytetään kehossa tasapainon ylläpitämiseen, asennon säätelyyn ja ylläpitämiseen sekä ihmisen liikkeiden tilalliseen organisointiin. Tasaisella liikkeellä tai levossa vestibulaarisen aistijärjestelmän reseptorit eivät ole innoissaan. .

Vestibulaarinen sensorijärjestelmä koostuu seuraavista osastoista:

1. perifeerinen, joka sisältää kaksi vestibulaarijärjestelmän mekanoreseptoreita sisältävää muodostelmaa - eteisen (pussi ja kohtu) ja puoliympyrän muotoiset kanavat;

2. lanka , joka alkaa reseptoreista bipolaarisen solun kuiduilla ( ensimmäinen neuroni ) ohimoluussa sijaitseva vestibulaarinen solmu, näiden hermosolujen aksonit muodostavat vestibulaarisen hermon ja yhdessä kuulohermon kanssa osana kahdeksatta kallon hermoparia, menevät medulla oblongataan; pitkittäisytimen vestibulaarisissa ytimissä ovat toiset

3. hermosolut, impulssit, joista tulevat kolmanteen neuroniin - talamuksessa. Vestibulaaristen ytimien signaaleja ei lähetetä vain talamukseen (tämä ei ole ainoa tapa), ne lähetetään moniin keskushermoston osiin: selkäytimeen, pikkuaivoon, retikulaariseen muodostukseen ja autonomisiin ganglioihin. 3. aivokuoren, jota edustavat neljännet neuronit, joista jotkut sijaitsevat vestibulaarijärjestelmän primäärikentässä aivokuoren temporaalisella alueella ja toiset - motorisen aivokuoren pyramidaalisen hermosolujen välittömässä läheisyydessä ja postcentraalisessa gyrusssa . Ihmisen aivokuoren vestibulaarisen vyöhykkeen tarkkaa sijaintia ei ole vielä lopullisesti selvitetty.

5. Vestibulaarilaitteen toiminta

Joten vestibulaarisen sensorijärjestelmän perifeerinen osa on vestibulaarinen laite, joka sijaitsee sisäkorvassa ajallisen luun pyramidin labyrintissa. Se koostuu eteisestä ja kolmesta puoliympyrän muotoisesta kanavasta.

1. Ohimoluun kanavat ja ontelot muodostavat vestibulaarilaitteen luisen labyrintin, joka on osittain täytetty kalvomaisella labyrintilla. Luisen ja kalvomaisen labyrintin välissä on neste - perilymfi ja kalvolabyrintin sisällä - endolymfi.

2. Eteislaitteisto on suunniteltu analysoimaan painovoiman vaikutusta kehon asennon muutoksessa avaruudessa ja suoraviivaisen liikkeen kiihtyvyydessä. Se on jaettu 2 onteloon - pussiin ja kohtuun, jotka sisältävät otoliittilaitteita, joiden mekanoreseptorit ovat karvasoluja. Reseptorisolun onteloon työntyvä osa päättyy yhteen pidempään liikkuvaan karvaan ja 60–80 liimautuvaan liikkumattomaan karvaan. Nämä karvat tunkeutuvat hyytelömäiseen otoliittiseen kalvoon, jossa on kalsiumkarbonaattikiteitä - otoliitteja (kuva 33).

3. Kohtussa otoliittikalvo sijaitsee vaakatasossa , ja pussissa se on taipunut ja on etu- ja sagitaalitasossa .

4. Pään ja vartalon asentoa muutettaessa sekä pysty- tai vaakakiihtyvyydessä otoliittiset kalvot liikkuvat vapaasti painovoiman vaikutuksesta kaikilla kolmella tasolla (eli liukuvat hiuksia pitkin) samalla kun ne muuttavat mekanoreseptorin karvoja. Mitä suurempi karvojen muodonmuutos, sitä korkeampi on afferenttien impulssien taajuus vestibulaarisen hermon kuiduissa.

Riisi. 33. Otoliittilaitteen rakenne :

1 - otoliitit; 2 - otoliittikalvo; 3 - reseptorisolujen karvat;

4 - reseptorisolut; 5 - tukisolut; 6 - hermokuidut

Puoliympyrän muotoisten kanavien laitteistolla analysoidaan keskipakovoiman vaikutusta pyörimisliikkeiden aikana. Sen riittävä ärsyke on kulmakiihtyvyys. Puoliympyrän muotoiset kanavat sijaitsevat kolmessa keskenään kohtisuorassa tasossa (etupuoli – etutasossa , lateraalinen – vaakatasossa , takaosa – sagittaalissa ) ja täynnä, kuten koko labyrintti, tiheällä endolymfillä (sen viskositeetti on 2–3 kertaa suurempi kuin veden). Jokaisen kanavan yksi pää on laajennettu "ampullaksi". Reseptorikarvasolut ovat keskittyneet vain ampulleihin cristae-muodossa (laskokset, kammat), ts. liimattu yhteen. Kun endolymfi liikkuu (kulmakiihtyvyyden aikana), kun karvat taipuvat yhteen suuntaan, karvasolut kiihtyvät, ja kun liike on vastakkainen, ne estyvät. Karvasolujen stimulaation synnyttämä reseptoripotentiaali välittää impulssin vestibulaarihermon säikeiden päihin.

tällä hetkellä esillä , että kierrokset tai kallistukset toiselle puolelle lisäävät afferentteja impulsseja , ja toisella puolella – vähentää sitä . Tämän avulla voit erottaa suoraviivaisen tai pyörivän liikkeen suunnan. .

6. Vestibulaarijärjestelmän vaikutus kehon eri toimintoihin

Vestibulaarinen sensorijärjestelmä liittyy moniin selkäytimen ja aivojen keskuksiin ja aiheuttaa useita vestibulosomaattisia ja vestibulo-vegetatiivisia refleksejä (kuva 34). Tärkeimmät näistä reaktioista ovat vestibulospinaaliset.

Vestibulaariset ärsytykset aiheuttavat lihasjänteen muutosten säätelyrefleksejä, nostorefleksejä sekä erityisiä silmän liikkeitä, joiden tarkoituksena on säilyttää kuva verkkokalvolla - nystagmus (silmämunien liikkeet pyörimisnopeudella , mutta päinvastaiseen suuntaan , sitten nopea paluu lähtöasentoon ja uusi kierto taaksepäin) .

Riisi. 34. Vestibulaarilaitteen afferentit liitännät :

G - silmä; TK - ohutsuoli; M - lihas; Pm - medulla oblongata;

G - vatsa; Katso - selkäydin

Vestibulo-vegetatiiviset reaktiot koskevat sydän- ja verisuonijärjestelmää, maha-suolikanavaa ja muita elimiä. Vestibulaarilaitteen voimakkailla ja pitkittyneillä kuormituksilla esiintyy "matkapahoinvointia" (josta esimerkkinä on merisairaus), joka ilmenee sydämen sykkeen ja verenpaineen muutoksena, ajantajun heikkenemisenä, henkisten toimintojen muutoksena. - tarkkaavaisuus, operatiivinen ajattelu, lyhytaikainen muisti, tunneilmiöitä. Vakavissa tapauksissa esiintyy huimausta, pahoinvointia ja oksentelua. Lisääntynyttä taipumusta "matkapahoinvointiin" voidaan vähentää erityisharjoittelulla (kierto, keinu) ja useiden lääkkeiden käytöllä.

Painottomuuden olosuhteissa (kun henkilön vestibulaariset vaikutukset on kytketty pois päältä) kehon avaruudellista sijaintia koskevat käsitykset menetetään. Kävely- ja juoksutaitojen menetys. Hermoston tila huononee, ärtyneisyys lisääntyy, mielialan epävakaus. Siten ihmisen asennon ja liikkeiden ohjaamisen kannalta tärkeän pääanalysaattoritoiminnon lisäksi vestibulaarisella sensorilla on monia sivuvaikutuksia moniin kehon toimintoihin, jotka syntyvät virityksen säteilytyksen seurauksena muihin hermokeskuksiin. .

Motivaatio toimintaan

Toimintasuunnitelma

Tarkoituksenmukaisten liikkeiden suunnitelmat

(hankittu ja synnynnäinen)

Asennon säätely

Mono- ja polysynaptiset refleksit

Lihaspituus Lihasjännitys

Ohjelmoida

Esitys

Riisi. 35. Yleissuunnitelma motorisen sensorisen järjestelmän järjestämiseksi

Luento 22

MOOTTORIN ANTURIJÄRJESTELMÄ .

IHON ANTORIJÄRJESTELMÄT , MAKU JA HAJU

1. Motorisen sensorisen järjestelmän organisaation merkitys ja yleissuunnitelma

Moottorin sensorijärjestelmää käytetään moottorilaitteen tilan analysointiin – hänen liikkeensä ja asentonsa . Tietoa luustolihasten supistumisasteesta, jänteiden jännityksestä, nivelkulmien muutoksista tarvitaan motoristen toimien ja asentojen säätelyyn.

Motorinen sensorijärjestelmä koostuu seuraavista osastoista:

1. perifeerinen, jota edustavat lihaksissa, jänteissä ja nivelpusseissa sijaitsevat proprioseptorit;

2. lanka , joka alkaa bipolaarisista soluista (ensimmäiset neuronit), joiden kehot sijaitsevat keskushermoston ulkopuolella – selkäydinganglioneissa yksi niiden prosesseista liittyy reseptoreihin, toinen menee selkäytimeen ja välittää impulsseja toisille neuroneille ytimessä (osa proprioreseptoreista lähtevistä reiteistä menee pikkuaivokuoreen) ja sitten kolmannet neuronit - talamuksen välitysytimet;

3. aivokuoren, joka sijaitsee aivokuoren etummaisessa keskimyrskyssä.

Yleissuunnitelma motorisen sensorisen järjestelmän järjestämisestä on esitetty kuvassa. 35.

2. Proprioreseptoreiden toiminnot

Nisäkkäiden ja ihmisten lihakset sisältävät 3 tyyppisiä erikoistuneita reseptoreita: lihaskarat, jännereseptorit

Golgi- ja nivelreseptorit (nivelkapselin ja nivelsiteiden reseptorit). Kaikki nämä reseptorit reagoivat mekaanisiin ärsykkeisiin ja ovat mukana liikkeiden koordinoinnissa ja ovat tietolähteitä motorisen laitteen tilasta. Proprioreseptoreiden erityinen ärsyke on niiden venyminen.

Lihaskarat ovat pieniä pitkulaisia ​​muodostelmia (useita millimetrejä pitkiä, millimetrin kymmenesosia leveitä), jotka sijaitsevat lihaksen paksuudessa. Jokainen kara on peitetty useiden solukerrosten muodostamalla kapselilla, joka laajenee keskiosassa ja muodostaa ydinpussin (kuva 36).

Riisi. 36. Lihaskara:

1 - luurankolihaskuituun kiinnittyneen intrafusaalisen lihaskuidun proksimaalinen pää; 2 - tämän kuidun distaalinen pää kiinnitettynä faskiaan; 3 - ydinlaukku; 4 - afferentit kuidut; 5 - gammamotoriset hermosolujen kuidut; 6 - alfamoottorihermosolujen kuitu menee luustolihakseen

Kapselin sisällä on nippu (2-14) ohuita kuituja (2-3 kertaa ohuempia kuin tavalliset luurankolihassäikeet), joita kutsutaan ns. intrafusaalinen toisin kuin kaikki muut lihaskuidut (ylimääräinen).

Karat ovat yhdensuuntaiset ekstrafuusaalisten kuitujen kanssa - toinen pää on kiinnitetty jänteeseen ja toinen kuituun. Intrafusaalisia kuituja on kahta tyyppiä:

■ ydinpussieläimiä- paksumpi ja pidempi, jossa ytimet keskellä, paksuuntunut osa kuidusta - ydinpussi, jotka liittyvät paksuimpiin ja nopeimmin johtaviin afferenttisiin hermosäikeisiin - ne ilmoittavat liikkeen dynaamisesta komponentista(lihaksen pituuden muutosnopeus) ;

■ ydinketju- lyhyempi, ohuempi, ytimet ulottuvat ketjuun, kertoen staattisesta komponentista (hetkellä pidennetyn lihaksen pituus).

Afferenttien hermosäikeiden aistinvaraiset päätteet sijaitsevat spiraalimaisesti (haavat) intrafusaalisissa kuiduissa.

Kun luurankolihasta venytetään, myös lihasreseptorit venyvät ja hermosäikeiden päät vääristyvät, mikä aiheuttaa niissä hermoimpulssien ilmaantumista, jotka suuntautuvat ensisijaisesti selkäytimen motorisiin hermosoluihin. Impulssien taajuus kasvaa lihasten venymisen lisääntyessä, samoin kuin sen venytysnopeuden kasvaessa. Siten hermokeskukset saavat tietoa lihasten venytyksen nopeudesta ja sen pituudesta. Lihaskarista tuleva impulssi jatkuu koko venytystilan ylläpitoajan, mikä varmistaa, että keskukset ovat jatkuvasti tietoisia lihaksen pituudesta. Mitä hienovaraisempia ja koordinoituneempia liikkeitä lihakset suorittavat, sitä enemmän niillä on lihaksia: ihmisellä niskan syvissä lihaksissa, jotka yhdistävät selkärangan päähän, niiden keskimäärä on 63 ja reiden lihaksissa. ja lantio - alle 5 karaa 1 g lihaspainoa kohti.

Keskushermosto pystyy hienosäätelemään proprioreseptorien herkkyyttä, ts. karoilla on myös efferentti hermotus: intrafusaalisia lihassäikeitä hermottavat niihin gammamotorisista neuroneista tulevat aksonit. Alfamotoristen hermosolujen virittymiseen liittyy gammamotoristen neuronien viritys. Gammamotoristen neuronien aktivoituminen johtaa afferenttien hermosolujen herkkyyden (herkkyyden) lisääntymiseen: samalla luurankolihaspituudella hermokeskuksiin tulee suurempi määrä afferentteja impulsseja.

Selkäytimen pienten gammamotoristen neuronien purkaukset aiheuttavat intrafusaalisten lihassäikeiden supistumista ydinkarapussin molemmilla puolilla. Seurauksena lihaskaran keskimmäinen pelkistymätön osa venyy, ja ulos lähtevän hermosäidun muodonmuutos lisää sen kiihtyneisyyttä. Tämä mahdollistaa ensinnäkin proprioseptiivisten impulssien erottamisen muun afferentin tiedon taustalla ja toiseksi lisätä lihasten tilan analyysin tarkkuutta. Karojen herkkyys lisääntyy liikkeen aikana ja jopa esilaukaisutilassa. Tämä selittyy sillä, että gammamotoristen hermosolujen alhaisen kiihottumisen vuoksi niiden aktiivisuus levossa on heikosti ilmaistu, ja vapaaehtoisten liikkeiden ja vestibulaaristen reaktioiden aikana se aktivoituu. Proprioreseptorien herkkyys lisääntyy myös sympaattisten säikeiden kohtalaisen stimulaation ja pienten adrenaliiniannosten vapautumisen myötä.

Golgi-jännereseptorit sijaitsevat lihassäikeiden ja jänteen risteyksessä. Jännereseptorit (hermosäikeiden päät) punovat ohuita jännekuituja, joita ympäröi kapseli. Jännereseptorien peräkkäisen kiinnittymisen seurauksena lihaskuituihin (ja joissakin tapauksissa lihasten karoihin) tapahtuu jännemekanoreseptorien venymistä lihasjännityksen yhteydessä, ts. he ovat innoissaan lihasten supistumisesta. Siten toisin kuin lihaskarat, jännereseptorit tiedottavat hermokeskuksille lihaksen kehittämästä voimasta (lihaksen jännitysasteesta ja sen kehittymisnopeudesta). Selkärangan tasolla ne aiheuttavat oman lihaksensa motoristen neuronien estoa ja antagonistin motoristen neuronien kiihtymistä interneuronien kautta.

Nivelreseptorit kertovat kehon yksittäisten osien sijainnista avaruudessa ja suhteessa toisiinsa. Ne ovat vapaita hermopäätteitä tai erityiseen kapseliin suljettuja päitä. Jotkut nivelreseptorit lähettävät tietoa nivelkulman suuruudesta, ts. nivelen asennosta. Niiden impulssi jatkuu koko tämän kulman säilymisajan. Se on mitä suurempi taajuus, sitä suurempi kulmasiirtymä. Muut nivelreseptorit kiihtyvät vain nivelen liikehetkellä, ts. lähettää nopeustietoja. Niiden impulssitaajuus kasvaa nivelkulman muutosnopeuden kasvaessa.

Lihaskarojen, jänneelinten, nivelpussien ja kosketusihon reseptoreista tulevia signaaleja kutsutaan kinesteetisiksi. , nuo. tiedottaa kehon liikkeistä. Heidän osallistumisensa vapaaehtoiseen liikkeiden säätelyyn on erilaista. Nivelreseptorien signaalit aiheuttavat huomattavan reaktion aivokuoressa, ja ne ymmärretään hyvin. Niiden ansiosta ihminen näkee paremmin erot nivelliikkeissä kuin erot lihasjännityksen asteessa staattisissa asennoissa tai painonpidossa. Muiden proprioseptoreiden signaalit, jotka tulevat pääasiassa pikkuaivoille, tarjoavat tiedostamatonta säätelyä, alitajuista liikkeiden ja asentojen hallintaa.

3. Ihon aistijärjestelmät , sisäelimet , maku ja haju

Iholla ja sisäelimillä on erilaisia ​​reseptoreita, jotka reagoivat fysikaalisiin ja kemiallisiin ärsykkeisiin.

Ihon vastaanotto

Tunteen, lämpötilan ja kivun vastaanotto on edustettuna ihossa. 1 cm 2:lla ihoa on keskimäärin 12 13 kylmäpistettä, 1 2 lämpöpistettä, 25 tuntopistettä ja noin 100 kipupistettä.

Kosketusjärjestelmä tarkoitettu paine- ja kosketusanalyysiin. Sen reseptorit ovat vapaita hermopäätteitä ja kompleksisia muodostelmia (Meissner-kappaleita, Pacini-kappaleita), joissa hermopäätteet on suljettu erityiseen kapseliin. Ne sijaitsevat ihon ylemmässä ja alemmassa kerroksessa, ihon verisuonissa, hiusten tyvessä. Erityisesti niitä on paljon sormissa ja varpaissa, kämmenissä, jaloissa, huulissa. Nämä ovat mekanoreseptoreita, jotka reagoivat venytykseen, paineeseen ja tärinään. Herkin reseptori on Pacinian-korpuskkeli, joka aiheuttaa kosketuksen tunteen, kun kapseli siirtyy vain 0,0001 mm. Mitä suurempi Pacinian corpuscle on koko, sitä paksummat ja nopeammin johtavat afferentit hermot lähtevät siitä. Ne suorittavat lyhyitä purskeita (kesto 0,005 s), jotka kertovat mekaanisen ärsykkeen alkamisesta ja lopusta.

Tunteellisen tiedon polku on seuraava: reseptori - 1. neuroni selkäydinsolmuissa - 2. neuroni selkäytimessä tai pitkittäisydin - 3-th hermosolu välissä (talamuksessa) - 4-th neuroni aivokuoren takaosassa (primaarisella somatosensorisella vyöhykkeellä).

Lämpötilan vastaanotto kylmäreseptorien suorittama (Krause-pullot) ja lämpö (Ruffinin ruumiit, Golgi-Mazzoni). Ihon lämpötilassa 31 - 37 ° C nämä reseptorit ovat melkein passiivisia. Tämän rajan alapuolella kylmäreseptorit aktivoituvat suhteessa lämpötilan laskuun, sitten niiden aktiivisuus laskee ja pysähtyy kokonaan +12 °C:ssa. Yli 37 °C:n lämpötiloissa lämpöreseptorit aktivoituvat ja saavuttavat maksimiaktiivisuutensa +43 °C:ssa ja lakkaavat sitten äkillisesti reagoimasta.

Kivun vastaanotto Useimpien asiantuntijoiden mukaan sillä ei ole erityisiä havaitsevia muodostelmia. Kivuliaat ärsykkeet havaitaan vapailla hermopäätteillä, ja niitä esiintyy myös voimakkailla lämpö- ja mekaanisilla ärsykkeillä vastaavissa lämpö- ja mekanoreseptoreissa.

Lämpötila- ja kipuärsykkeet välittyvät selkäytimeen, sieltä välikalvoon ja aivokuoren somatosensoriselle alueelle.

3.2. Visseroseptiivinen ( interreseptiivinen ) aistijärjestelmä

Sisäelimissä on monia reseptoreita, jotka havaitsevat painetta - verisuonten baroreseptorit, suolistossa jne., muutokset sisäisen ympäristön kemiassa, - kemoreseptorit, sen lämpötila, - lämpöreseptorit, osmoottinen paine, kipuärsykkeet. Niiden avulla sisäisen ympäristön eri vakioiden pysyvyyttä (homeostaasin ylläpito) säädellään ehdoitta refleksi tavalla, keskushermosto saa tietoa sisäelinten muutoksista.

Tiedot interoreseptoreista vagus-, keliakian- ja lantiohermojen kautta kulkeutuvat välikalvoon (sekä talamukseen että hypotalamukseen), sekä aivokuoren ytimiin (caudate), pikkuaivoon ja sitten aivokuoren etuosaan ja muille alueille. Tämän järjestelmän toimintaa ei käytännössä toteuteta, se on huonosti paikallinen, mutta voimakkaiden ärsytysten yhteydessä se tuntuu hyvin. Se osallistuu monimutkaisten tuntemusten muodostumiseen - jano, nälkä jne.

3.3. Haju- ja makuaistijärjestelmät

Haju- ja makuaistijärjestelmät ovat vanhimpia järjestelmiä. Ne on suunniteltu havaitsemaan ja analysoimaan kemiallisia ärsykkeitä. , tulevat ulkoisesta ympäristöstä.

X hajureseptorit sijaitsevat ylempien nenäkanavien hajuepiteelissä. Nämä ovat kaksisuuntaisia ​​karvasoluja, jotka välittävät tietoa kallon etmoidiluun kautta aivojen hajusolujen soluihin ja edelleen hajukanavan kautta aivokuoren hajualueille (merihevoskoukku). , hippokampuksen gyrus ja muut). Eri reseptorit reagoivat selektiivisesti erilaisiin hajuaineiden molekyyleihin, ja vain ne molekyylit kiihottavat niitä, jotka ovat reseptorin pinnan peilikopioita. He havaitsevat eteerisen , kamferi , Minttu , myski ja muut tuoksut , ja joillekin aineille herkkyys on epätavallisen korkea .

Makukemoreseptorit ovat makunystyröitä, jotka sijaitsevat kielen epiteelissä, nielun takaosassa ja pehmeässä kitalaessa. Lapsilla on enemmän , ja iän myötä – vähenee . Reseptorisolujen mikrovillit työntyvät esiin sipulista kielen pintaan ja reagoivat veteen liuenneisiin aineisiin. Niiden signaalit tulevat kasvojen ja nielun hermojen kuitujen kautta talamukseen ja edelleen somatosensoriseen aivokuoreen. Kielen eri osissa olevat reseptorit havaitsevat neljä perusmakua : karvas (kielen takaosa), hapan (kielen reunat), makea (kielen etuosa) ja suolainen (kielen etuosa ja reunat). Makuaistien ja aineen kemiallisen rakenteen välillä ei ole tiukkaa vastaavuutta, koska makuaistit voivat muuttua sairauden, raskauden jne. myötä. Haju-, tunto-, kipu- ja lämpötilaherkkyys ovat mukana makuaistien muodostumisessa. Makuaistijärjestelmän tietoja käytetään ruoan hankintaan, valintaan, mieltymykseen tai hylkäämiseen liittyvän syömiskäyttäytymisen järjestämiseen, nälän ja kylläisyyden tunteen muodostumiseen.

4. Kierrätys , aistinvaraisen tiedon vuorovaikutus ja merkitys

Aistitieto välittyy reseptoreista aivojen korkeampiin osiin kahta hermoston pääreittiä pitkin - spesifistä ja epäspesifistä. . Tietyt reitit ovat visuaalisen, kuulo-, motorisen ja muiden aistijärjestelmien klassisia afferentteja polkuja, jotka muodostavat yhden aivojen kolmesta päätoiminnallisesta lohkosta - tiedon vastaanottamisen, käsittelyn ja tallentamisen lohkon (A. R. Luria, 1962, 1973). Tämän tiedon käsittelyyn osallistuu myös aivojen epäspesifinen järjestelmä, jolla ei ole suoria yhteyksiä perifeerisiin reseptoreihin, vaan se vastaanottaa impulsseja sivujen kautta kaikista nousevista spesifisistä järjestelmistä ja varmistaa niiden laajan vuorovaikutuksen.

4.1. Aistitietojen käsittely kapellimestariosastoilla

Vastaanotettujen ärsytysten analysointi tapahtuu kaikilla aistijärjestelmien osastoilla. Yksinkertaisin analyysimuoto suoritetaan jo reseptorien tasolla: kaikista kehoon kohdistuvista vaikutuksista ne erottavat (valitsevat) yhden tyyppiset ärsykkeet (valo, ääni jne.). Samanaikaisesti yhdessä sensorisessa järjestelmässä signaalin ominaisuuksien tarkempi valinta on mahdollista. ( värien erottelu kartioiden fotoreseptoreiden avulla jne. . ).

Afferentin tiedon jatkokäsittely johtumisosassa koostuu toisaalta jatkuvasta ärsykkeen ominaisuuksien analysoinnista ja toisaalta niiden synteesiprosesseista. , yhteenvedossa saaduista tiedoista. Kun afferentit impulssit välittyvät aistijärjestelmien korkeammalle tasolle, tiedonkäsittelyn monimutkaisuus lisääntyy: esimerkiksi keskiaivojen aivokuoren näkökeskuksissa on hermosoluja, jotka reagoivat vaihtelevaan valaistukseen ja havaitsevat liikettä; subkortikaalisissa kuulokeskuksissa - neuronit, jotka poimivat tietoa äänen korkeudesta ja sijainnista, mikä on odottamattomien ärsykkeiden suuntautumisrefleksin taustalla, ts. nämä neuronit reagoivat afferenttisiin signaaleihin monimutkaisemmalla tavalla kuin yksinkertaiset johtimet.

Selkäytimen ja aivokortikaalisten keskusten tasolla olevien afferenttipolkujen monien haarojen ansiosta varmistetaan afferenttien impulssien moninkertainen vuorovaikutus yhdessä aistijärjestelmässä sekä eri aistijärjestelmien välinen vuorovaikutus (erityisesti vestibulaarisen äärimmäisen laajat vuorovaikutukset). aistijärjestelmä, jossa on monia nousevia ja laskevia polkuja). Aivojen epäspesifiseen järjestelmään syntyy erityisen laajat mahdollisuudet erilaisten signaalien vuorovaikutukseen. , jossa eri alkuperää olevat (30 tuhannesta neuronista) ja kehon eri reseptoreista tulevat impulssit voivat konvergoida (konvergoida) samaan neuroniin. Tämän seurauksena epäspesifisellä järjestelmällä on tärkeä rooli kehon toimintojen integrointiprosesseissa.

Keskushermoston korkeammille tasoille tullessa tapahtuu joko yhdeltä reseptorilta tulevan tiedon pakkaamista tai laajenemista, mikä liittyy epätasaiseen määrään elementtejä viereisissä kerroksissa. Esimerkki on visuaalinen sensorijärjestelmä, jossa kummankin ihmisen verkkokalvon fotoreseptorikerroksessa on noin 130 miljoonaa elementtiä ja ulostulokerroksessa - verkkokalvon gangliosoluissa - vain 1 miljoona 250 tuhatta neuronia. Yksi verkkokalvon gangliosolu yhdistää satojen bipolaaristen solujen ja kymmenien tuhansien reseptoreiden tiedon, ts. tällainen tieto joutuu näköhermoihin merkittävän käsittelyn jälkeen lyhennetyssä muodossa. Tämä on esimerkki tiedon kaventamisesta (pakkauksesta).

Toisaalta yhden reseptorin signaalit liittyvät kymmeniin gangliosoluihin ja voivat periaatteessa välittää tietoa mille tahansa aivokuoren hermosolulle näkökuoressa. Näönaistijärjestelmän korkeammilla tasoilla tapahtuu informaation laajenemista: neuronien määrä primaarisessa näkökuoressa on tuhansia kertoja suurempi kuin aivokuoren näkökeskuksessa tai verkkokalvon ulostulokohdassa. Kuulossa ja useissa muissa aistijärjestelmissä esitetään vain laajeneva "suppilo" - suunnassa reseptoreista aivokuoreen. "Suppilon" laajentamisen fysiologinen tarkoitus on tarjota murto-osaisempi ja monimutkaisempi signaalianalyysi.

Suuri määrä rinnakkaisia ​​kanavia (900 000 näköhermossa ja 30 000 kuulohermossa) varmistaa tietyn tiedon siirron reseptoreista aivokuoreen ilman vääristymiä.

Yksi tärkeimmistä näkökohdista afferentin tiedon käsittelyssä on merkittävimpien signaalien valinta, joka suoritetaan nousevilla ja laskevilla vaikutuksilla aistijärjestelmien eri tasoilla. Tässä valinnassa tärkeä rooli on myös hermoston epäspesifisellä osalla (limbinen järjestelmä, retikulaarinen muodostus). Aktivoimalla tai estämällä monia keskushermosoluja, se myötävaikuttaa kehon tärkeimmän tiedon valintaan. Toisin kuin verkkokalvomuodostelman keskiaivoosan laajat vaikutukset , talamuksen epäspesifisistä ytimistä tulevat impulssit vaikuttavat vain rajoitetuille alueille aivokuoressa . Tällainen valikoiva lisäys pienen aivokuoren alueen aktiivisuudessa on tärkeä huomion toiminnan järjestämisessä. , nostaen esiin tämän hetken tärkeimmät viestit yleistä afferenttitaustaa vasten .

4.2. Tietojen käsittely aivokuoren tasolla

Aivokuoressa tiedonkäsittelyn monimutkaisuus lisääntyy primäärisistä kentistä toissijaisiin ja tertiaarisiin kenttiin. .

Aivokuoren ensisijaiset kentät analysoivat tietyntyyppisiä ärsykkeitä, jotka tulevat niihin liittyvistä erityisistä reseptoreista. Nämä ovat niin sanottuja analysaattoreiden ydinvyöhykkeitä (I. P. Pavlovin mukaan) - visuaalisia, kuuloisia jne. Niiden toiminta on aistimien syntymisen taustalla .

Niiden ympärillä olevat toissijaiset kentät (analysaattoreiden reuna) vastaanottavat tiedonkäsittelyn tulokset primäärikentiltä ja muuttavat ne monimutkaisempiin muotoihin. Toissijaisissa kentissä on vastaanotetun tiedon ymmärtäminen , hänen tunnustuksensa , tarjotaan tämän tyyppisten ärsytysten havaitsemisprosesseja. Yksittäisten aistijärjestelmien toissijaisista kentistä tiedot saapuvat posteriorisiin tertiäärisiin kenttiin - assosiatiivisiin alempiin parietaalisiin vyöhykkeisiin, joissa tapahtuu erilaisten modaliteettien signaalien integrointi, jolloin voit luoda täydellisen kuvan ulkomaailmasta kaikkine hajuineen, äänineen. , värejä jne. Tässä kehon oikean ja vasemman puoliskon eri osista tulevien afferenttiviestien perusteella muodostuu monimutkaisia ​​esityksiä henkilöstä tilakaaviosta ja kehokaaviosta, jotka tarjoavat liikkeiden avaruudellisen orientaation ja motoristen komentojen tarkan osoittamisen erilaisia ​​luurankolihaksia. Nämä vyöhykkeet ovat myös erityisen tärkeitä vastaanotetun tiedon tallentamisessa.

Aivokuoren posteriorisessa tertiaarisessa kentässä käsitellyn tiedon analysoinnin ja synteesin perusteella tavoitteet muodostuvat sen anteriorisille tertiaarikentäille (anterior frontal area). , ihmisen käyttäytymisen tehtäviä ja ohjelmia.

Tärkeä piirre aivokuoren organisoinnissa aistijärjestelmissä on toimintojen näyttö eli somatotooppinen (lat. somaticus - kehollinen, topicus - paikallinen) esitys. Aivokuoren primäärikenttien herkät aivokuoren keskukset muodostavat ikään kuin näytön , heijastaa reseptorien sijaintia reunalla , nuo. on pisteestä pisteeseen -ennusteita. Joten takaosassa (somatosensorisella vyöhykkeellä) tuntohermosolut, lämpötila ja ihon herkkyys ovat samassa järjestyksessä kuin kehon pinnalla olevat reseptorit, jotka muistuttavat miehen kopiota (homunculus); näkökuoressa - kuin verkkokalvon reseptorien näyttö; kuulokuoressa - tietyssä järjestyksessä neuronit, jotka reagoivat tiettyyn äänenkorkeuteen. Samaa informaation avaruudellisen esittämisen periaatetta havaitaan talamuksen vaihtoytimissä, pikkuaivokuoressa, mikä helpottaa suuresti keskushermoston eri osien vuorovaikutusta.

Kortikaalisen sensorisen edustuksen alue koossa heijastaa yhden tai toisen afferentin tiedon osan toiminnallista merkitystä. Siten sormien kinesteetisistä reseptoreista ja puheenmuodostuslaitteista tulevan tiedon analysoinnin erityisen merkityksen vuoksi ihmisillä niiden aivokuoren edustuksen alue ylittää merkittävästi muiden kehon osien aistinvaraisen esityksen. . Kuten tämä , verkkokalvon fovea pinta-alayksikköä kohti muodostaa lähes 500 kertaa suuri alue näkökuoresta , kuin verkkokalvon reunan sama yksikköpinta-ala .

Keskushermoston korkeammat osastot etsivät aktiivisesti aistitietoa. Tämä näkyy selvästi visuaalisen aistijärjestelmän toiminnassa. Erityiset tutkimukset silmien liikkeistä ovat osoittaneet , että katse ei kiinnitä kaikkia avaruuden pisteitä , mutta vain informatiivisimmat merkit , erityisen tärkeää päätettäessä mitä - tai tehtäviä tällä hetkellä. Silmien hakutoiminto on osa ihmisen aktiivista käyttäytymistä ulkoisessa ympäristössä, hänen tietoista toimintaansa. Sitä hallitsevat aivokuoren korkeammat analysoivat ja integroivat alueet - otsalohkot, joiden hallinnassa on aktiivinen havainto ulkomaailmasta.

Aivokuori tarjoaa laajimman vuorovaikutuksen eri aistijärjestelmille ja niiden osallistumiselle ihmisen motoristen toimintojen järjestämiseen, mm. urheilutoimintansa aikana.

4.3. Aistijärjestelmien toiminnan arvo urheilussa

Urheiluharjoituksen tehokkuus riippuu aistitietojen havainnointi- ja käsittelyprosesseista.

Selkeän tilan havainnoinnin ja liikkeiden avaruudellisen suuntautumisen tarjoavat visuaalisen, kuulo-, vestibulaari- ja kinesteettisen vastaanoton toiminta. Aikavälien arviointi ja liikkeiden aikaparametrien hallinta perustuu proprioseptiivisiin ja kuuloaistimuksiin. Vestibulaarinen ärsytys käännösten, pyörien, kallistumien jne. aikana. vaikuttavat merkittävästi liikkeiden koordinaatioon ja fyysisten ominaisuuksien ilmenemiseen, erityisesti vestibulaarilaitteen alhaisella vakaudella. Yksittäisten sensoristen afferentaatioiden kokeellinen kytkeminen pois päältä urheilijoilla (liikkeiden suorittaminen erityisessä kauluksessa , kohdunkaulan proprioseptorien aktivoitumista lukuun ottamatta ; lasien käyttöä , peittää keski- tai perifeerisen näkökentän ) johti harjoituksen arvosanan jyrkkään laskuun tai sen suorittamisen täydelliseen mahdottomuuteen. Sitä vastoin lisätietojen välittäminen urheilijalle (erityisesti kiireellisesti - liikeprosessissa) auttoi teknisten toimien nopeaa parantamista. Aistijärjestelmien vuorovaikutuksen perusteella urheilijat kehittävät monimutkaisia ​​esityksiä, jotka liittyvät heidän toimintaansa valitsemassaan lajissa - jään, lumen, veden jne. "tunne". Samanaikaisesti jokaisessa urheilulajissa on tärkeimmät - johtavat aistijärjestelmät, joiden toiminnasta urheilijan suorituskyvyn menestys riippuu eniten.

1. Kuka loi analysaattoreiden opin?

2. Mitä kutsutaan analysaattoriksi?

3. Nimeä aistijärjestelmien rakenteen yleiset periaatteet.

4. Mikä on kerrostuksen periaate? monikanavaiset sensorijärjestelmät?

5. Mihin osastoon aistijärjestelmät on jaettu?

6. Mitä reseptorit ovat?

Materiaalit itseopiskeluun Kollokvion ja itsekontrollin kysymykset

1 Kuka loi analysaattoreiden opin?

2 Mikä analysaattori on?

3 Nimeä aistijärjestelmien rakenteen yleiset periaatteet.

4 Mikä on kerrostuksen periaate; monikanavaiset sensorijärjestelmät?

5 Mihin osastoon aistijärjestelmät on jaettu?

6 Mitä reseptorit ovat?

7. Nimeä aistijärjestelmien päätoiminnot.

Korkeimmat herkkyystyypit syntyivät evoluution aikana - äänien (kuulo) ja valon () havaitseminen. Kuulon ja näön poikkeuksellinen merkitys on siinä, että ne signaloivat jo kaukaa tietyistä ympäristön esineistä ja ilmiöistä. Siksi niitä kutsutaan fysiologiassa etäanalysaattoreiksi. Korkein tyyppinen kemiallinen herkkyys - myös hajuaistilla on tämä ominaisuus suuressa määrin. Se saavuttaa kuitenkin erityisen kehitysasteen juuri kuulo- ja näköelimissä.

Syntyi mekaanisen ärsytyksen herkkyyden perusteella. Tässä ei kuitenkaan enää havaita tiettyjen esineiden kosketusta, vaan vertaansa vailla hienovaraisempia ilmiöitä - ilmavärähtelyjä. Ilman värähtelyjen havaitseminen on valtavan tärkeää.

Kaikilla ympärillämme olevilla esineillä - kiinteillä aineilla, nesteillä ja kaasuilla - on tietty elastisuus. Siksi, kun yksi keho joutuu kosketuksiin toisen kanssa, ja varsinkin kun ne osuvat toisiinsa, nämä kehot tekevät sarjan värähteleviä liikkeitä - yksinkertaisesti sanottuna ne tärisevät, vapisevat. Meitä suoraan ympäröivässä luonnossa ei ole tyhjyyttä. Siksi mikä tahansa esineen liike johtaa sen kosketukseen toisen kanssa - esineet tärisevät ja nämä värähtelyt välittyvät ilmaan. Tämän seurauksena kuulemme ääntä - tietoa ympärillämme olevasta liikkeestä. Vapiseeko alasin vasaran iskujen alla, värähteleekö vesi siihen heitetystä kivestä, tärisevätkö laulajan äänihuulet ilmasuihkun paineessa, tärisevätkö kirjan sivut niiden päällä kääntyvän käden alla - kaikki tämä aiheuttaa ilmavärähtelyt, jotka leviävät nopeudella 340 m sekunnissa tai 1 km 3 sekunnissa ja kuulemme äänen. Miten se havaitaan?

Ilmavärähtely vaikuttaa ohueen mutta joustavaan kalvoon, jota vasten ulkoinen kuulokäytävä lepää; Tämä kalvo on tärykalvo. Sen paksuus on 0,1 mm. Siitä kolmen pienen luun ketjun kautta, jotka vähentävät värähtelyaluetta 50-kertaisesti, mutta lisäävät niiden voimakkuutta 50-kertaisesti, värähtelyt välittyvät sisäkorvan nesteeseen. Vasta tästä alkaa itse asiassa äänen havaitseminen. Koska tärykalvo on vain yksi linkeistä äänen välittämisessä sisäkorvaan, sen eheyden rikkominen ei johda kuulon heikkenemiseen, vaikka se tietysti vähentää sitä jonkin verran.

Sisäkorvan pääosa on putki, joka on kierretty simpukan muodossa ja jota kutsutaan siksi simpuksi. Sen seinämien väliin venytetään noin 24 tuhatta hienoimpia kuituja, lankoja, joiden pituus pienenee vähitellen simpukan yläosasta sen tyveen. Nämä ovat meidän kielemme. Jos lausumme äänen kovaa pianon edessä, piano vastaa meille. Jos soitimme bassoa, piano vastaa matalalla äänellä. Jos vinkuimme, kuulemme vastauksena korkean äänen. Tätä ilmiötä kutsutaan resonanssiksi. Jokainen pianon kieli on viritetty tietyn korkeuden äänelle, eli värähtelemään tietyllä taajuudella (mitä enemmän värinää, sitä korkeammalta ääni näyttää). Jos kieleen vaikuttaa ilmavärähtely, jonka taajuus on sama kuin taajuus, jolle se on viritetty, merkkijono resonoi, reagoi.

Korvamme äänen havaitseminen perustuu samaan periaatteeseen. Kuitujen eri pituuksista johtuen jokainen niistä on viritetty tietylle värähtelytaajuudelle - 16 - 20 000 sekunnissa. Sisäkorvan yläosassa olevat pitkät kuidut havaitsevat matalataajuisia värähtelyjä, eli matalia ääniä, ja simpukan pohjan lyhyet kuidut havaitsevat toistuvia värähtelyjä. Tämän todisti I. P. Pavlovin opiskelija, hienovarainen kokeilija L. A. Andreev. Menetelmällä saatiin lopulta selville, kuuleeko eläin tiettyjä ääniä, kun yksi tai toinen simpukan osa tuhoutuu. Todettiin, että jos tuhoat koiran simpukan yläosan, riippumatta siitä, kuinka monta kertaa annat matalia ääniä ennen ruokintaa, ehdollista refleksiä ei muodostu niihin. Tämä todistaa kiistattomasti, että eläin ei nyt havaitse näitä ääniä. Tällä tavalla "tutkittiin" useita sisäkorvan osastoja. Vain L. A. Andreevin kokeet osoittivat lopulta, että simpukan kuidut ovat todellakin resonaattoreitamme. Kuuluisalla G. Helmholtzilla, joka esitti viime vuosisadalla resonoivan kuuloteorian, ei ollut mahdollisuutta todistaa sitä kokeellisesti.

Jos ilma värähtelee yli 20 000 kertaa sekunnissa, emme enää havaitse näitä värähtelyjä korvalla. Niitä kutsutaan ultraääniksi. Koiralla, kuten ehdollisten refleksien menetelmällä tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, kuuloraja saavuttaa 40 000 Hz. Tämä tarkoittaa, että koira kuulee ultraääniä, joihin ihminen ei pääse. Sirkuksen kouluttajat voivat muuten käyttää tätä antamaan eläimelle salaisia ​​signaaleja.

Kuuloanalysaattorin rakenteelliset ja toiminnalliset ominaisuudet

Yleiset käsitteet kuuloanalysaattorin fysiologiasta

KUULANONALYSOINTI

Kuuloanalysaattorin avulla ihminen orientoituu ympäristön äänisignaaleissa, muodostaa sopivia käyttäytymisreaktioita, kuten puolustavia tai ruokaa hankkivia. Ihmisen kyky havaita puhuttua ja äänellistä puhetta, musiikkiteoksia tekee kuuloanalysaattorista välttämättömän kommunikaatio-, kognitio- ja sopeutumisvälineen komponentin.

Riittävä ärsyke kuuloanalysaattorille on ääniä , eli elastisten kappaleiden hiukkasten värähtelevät liikkeet, jotka etenevät aaltoina useissa eri väliaineissa, mukaan lukien ilma, ja jotka korva havaitsee .

Ääniaaltojen värähtelyille (ääniaalloille) on tunnusomaista taajuus ja amplitudi .

Ääniaaltojen taajuus määrää äänen korkeuden. Ihminen erottaa ääniaallot, joiden taajuus on 20-20 000 Hz. Ääniä, joiden taajuus on alle 20 Hz - infraäänet ja yli 20 000 Hz (20 kHz) - ultraäänet, henkilö ei tunne. Ääniaaltoja, joissa on sinimuotoisia tai harmonisia värähtelyjä, kutsutaan sävy.

Ääntä, joka koostuu toisistaan ​​riippumattomista taajuuksista, kutsutaan meluksi.. Korkealla ääniaaltojen taajuudella ääni on korkea, matalalla taajuudella matala.

Toinen äänen ominaisuus, jonka kuuloaistijärjestelmä erottaa, on se pakottaa, riippuen ääniaaltojen amplitudista. Äänen voimakkuus havaitaan äänen voimakkuudeksi .

Äänenvoimakkuuden tunne lisääntyy äänen vahvistuessa ja riippuu myös äänen värähtelytaajuudesta, ts. Äänen voimakkuuden määrää äänen intensiteetin (voimakkuuden) ja äänenkorkeuden (taajuuden) välinen vuorovaikutus. Äänenvoimakkuuden mittausyksikkö on valkoinen , yleisesti käytössä käytännössä desibeli(dB), ts. 0,1 bela. Ihminen erottaa myös äänet toisistaan sointi, tai "väri". Äänisignaalin sointi riippuu spektristä, ts. lisätaajuuksien koostumuksesta - ylisävyjä jotka seuraavat päätaajuutta - sävy . Äänisävyn perusteella voidaan erottaa samankorkuiset ja -voimakkaat äänet, joihin ihmisten äänentunnistus perustuu.

Kuuloanalysaattorin herkkyys määritellään äänen vähimmäisvoimakkuudeksi, joka riittää tuottamaan kuuloaistin. Äänivärähtelyjen alueella 1000-3000 sekunnissa, mikä vastaa ihmisen puhetta, korvalla on suurin herkkyys. Tätä taajuuksien joukkoa kutsutaan puhealue .

Kuuloanalysaattorin reseptori (perifeerinen) osa, muuntaa ääniaaltojen energian hermostuneen virityksen energiaksi, jota edustavat Cortin elimen reseptorikarvasolut (Cortin urut) sijaitsee etanassa. Kuuloreseptorit (fonoreseptorit) ovat mekanoreseptoreita, ovat toissijaisia ​​ja niitä edustavat sisä- ja ulkokarvasolut. Ihmisellä on noin 3 500 sisä- ja 20 000 ulkokarvasolua, jotka sijaitsevat sisäkorvan keskikanavan sisällä olevalla basilaarisella kalvolla.

Sisäkorva (ääntä vastaanottava laite) sekä välikorva (ääntä välittävä laite) ja ulkokorva (ääntä sieppaava laite) yhdistetään konseptiin kuuloelin (Kuva 2.6).

ulkoinen korva korvarenkaan ansiosta se vangitsee äänet, keskittää ne ulkoisen kuulokäytävän suuntaan ja lisää äänien voimakkuutta. Lisäksi ulkokorvan rakenteet suorittavat suojaavan toiminnon, joka suojaa tärykalvoa ulkoisen ympäristön mekaanisilta ja lämpövaikutuksilta.

Riisi. 2.6. kuuloelin

Keskikorva(ääntä johtavaa osastoa) edustaa täryontelo, jossa sijaitsee kolme kuuloluun luuta: vasara, alasin ja jalustin. Välikorva on erotettu ulkoisesta kuulokäytävästä tärykalvolla. Malleuksen kahva on kudottu tärykalvoon, sen toinen pää on nivelletty alasimen kanssa, joka puolestaan ​​on nivelletty jalustimella. Jalustin on soikean ikkunan kalvon vieressä. tärykalvon pinta-ala (70 mm 2) on paljon suurempi kuin soikean ikkunan pinta-ala (3,2 mm 2), minkä vuoksi ääniaaltojen paine soikean ikkunan kalvoon kasvaa noin 25 ajat. Koska ossikkelin vipumekanismi vähentää ääniaaltojen amplitudia noin 2 kertaa, niin sama ääniaaltojen vahvistus tapahtuu soikeassa ikkunassa. Siten keskikorvan äänen yleinen vahvistus on noin 60-70-kertainen. Jos otamme huomioon ulkokorvan vahvistavan vaikutuksen, tämä arvo saavuttaa 180 - 200 kertaa. Välikorvassa on erityinen suojamekanismi, jota edustaa kaksi lihasta: tärykalvoa venyttävä lihas ja jalustimen kiinnittävä lihas. Näiden lihasten supistumisaste riippuu äänivärähtelyjen voimakkuudesta. Voimakkaalla äänivärähtelyllä lihakset rajoittavat tärykalvon amplitudia ja jalustimen liikettä ja suojaavat siten sisäkorvan reseptorilaitetta liialliselta virittymiseltä ja tuhoutumiselta. Välittömän voimakkaan ärsytyksen (kellon lyöminen) yhteydessä tällä suojamekanismilla ei ole aikaa toimia. Tympanon molempien lihasten supistuminen tapahtuu ehdottoman refleksin mekanismin mukaisesti, joka sulkeutuu aivorungon tasolla. Tympanion ontelossa säilyy ilmakehän painetta vastaava paine, mikä on erittäin tärkeää äänien riittävän havaitsemisen kannalta. Tämän toiminnon suorittaa Eustachian-putki, joka yhdistää keskikorvan ontelon nieluun. Nielemisen yhteydessä letku avautuu tuulettamalla välikorvan onteloa ja tasaamalla sen paineen ilmanpaineella. Jos ulkoinen paine muuttuu nopeasti (nopea nousu korkeuteen) ja nielemistä ei tapahdu, ilmakehän ilman ja täryontelon ilman välinen paine-ero johtaa tärykalvon jännitykseen ja epämiellyttävien tuntemusten ilmaantumiseen, alenemiseen. äänien havaitseminen.

sisäkorva edustaa simpukka - spiraalimaisesti kierretty luukanava, jossa on 2,5 kiharaa, joka on jaettu pääkalvolla ja Reissnerin kalvolla kolmeen kapeaan osaan (tikkaat). Ylempi kanava (scala vestibularis) alkaa foramen ovalesta ja yhdistyy alempaan kanavaan (scala tympani) helicotreman (apikaalisen aukon) kautta ja päättyy pyöreään ikkunaan. Molemmat kanavat ovat yksi kokonaisuus ja ne ovat täynnä perilymfiä, joka on koostumukseltaan samanlainen kuin aivo-selkäydinneste. Ylemmän ja alemman kanavan välissä on keskimmäinen (keskiportaikko). Se on eristetty ja täynnä endolymfiä. Keskikanavan sisällä, pääkalvolla, on varsinainen äänen havaitsemislaite - Cortin elin (Cortin elin) reseptorisoluineen edustaen kuuloanalysaattorin reunaosaa (kuva 2.7).

Soikean fenestran lähellä oleva pääkalvo on 0,04 mm leveä, sitten se levenee vähitellen kärkeä kohti ja on 0,5 mm lähellä helicotremaa. Cortin elimen yläpuolella on sidekudosta peräisin oleva tektoriaalinen (integumentaarinen) kalvo, jonka toinen reuna on kiinteä, toinen vapaa. Ulko- ja sisäkarvasolujen karvat ovat kosketuksissa tektoriaalikalvoon. Tällöin reseptori- (hius)solujen ionikanavien johtavuus muuttuu ja muodostuu mikrofoni- ja summausreseptoripotentiaalit.

Riisi. 2.7. Cortin urut

Välittäjä asetyylikoliini muodostuu ja vapautuu reseptori-afferentin synapsin synaptiseen rakoon. Kaikki tämä johtaa kuulohermosäikeen virittymiseen, toimintapotentiaalin ilmestymiseen siinä. Näin ääniaaltojen energia muuttuu hermoimpulssiksi. Jokaisella kuulohermokuidulla on taajuuden virityskäyrä, jota kutsutaan myös nimellä taajuus-kynnyskäyrä. Tämä indikaattori kuvaa kuidun vastaanottavan kentän aluetta, joka voi olla kapea tai leveä. Se on kapea hiljaisilla äänillä, ja niiden voimakkuuden kasvaessa se laajenee.

kapellimestari osasto kuuloanalysaattoria edustaa perifeerinen kaksisuuntainen neuroni, joka sijaitsee simpukan kierteisessä gangliossa (ensimmäinen neuroni). Kuulohermon (tai sisäkorvahermon) kuidut, jotka muodostuvat spiraaliganglion hermosolujen aksoneista, päättyvät pitkittäisytimen (toinen neuroni) sisäkorvakompleksin ytimien soluihin. Sitten osittaisen decussation jälkeen kuidut menevät metatalamuksen mediaaliseen genikulaattirunkoon, jossa vaihto tapahtuu jälleen (kolmas neuroni), josta viritys tulee aivokuoreen (neljäs neuroni). Mediaalisissa (sisäisissä) geniculate-kappaleissa sekä quadrigeminan alemmissa tuberkuloissa on refleksimotoristen reaktioiden keskuksia, jotka tapahtuvat äänen vaikutuksesta.

Keski-, tai kortikaalinen, osasto kuuloanalysaattori sijaitsee suurten aivojen ohimolohkon yläosassa (ylempi temporaalinen gyrus, kentät 41 ja 42 Brodmanin mukaan). Kuuloanalysaattorin toiminnan kannalta tärkeitä ovat poikittainen temporaalinen gyrus (Geshlin gyrus).

kuuloaistijärjestelmä sitä täydentävät palautemekanismit, jotka varmistavat kuuloanalysaattorin kaikkien tasojen toiminnan säätelyn laskevien polkujen mukana. Tällaiset reitit alkavat kuulokuoren soluista ja vaihtuvat peräkkäin metatalamuksen mediaalisissa geniculate-kappaleissa, quadrigeminan posteriorisissa (alemmissa) tuberclesissa ja sisäkorvakompleksin ytimissä. Osana kuulohermoa keskipakoiset kuidut saavuttavat Cortin elimen karvasolut ja virittävät ne tiettyjen äänisignaalien havaitsemiseen.

Äänenkorkeuden, äänenvoimakkuuden ja äänilähteen sijainnin havaitseminen alkaa ääniaaltojen saapumisesta ulkokorvaan, jossa ne saavat tärykalvon liikkeelle. tärykalvon värähtelyt välittyvät välikorvan kuuloluun järjestelmän kautta soikean ikkunan kalvoon, mikä aiheuttaa vestibulaarisen (ylemmän) skallan perilymfin värähtelyjä. Nämä värähtelyt välittyvät helicotreman kautta tärykalvon (alempaan) perilymfiin ja saavuttavat pyöreän ikkunan siirtäen sen kalvoa kohti keskikorvan onteloa (kuva 2.8).

Perilymfin värähtelyt välittyvät myös kalvomaisen (keski-) kanavan endolymfiin, mikä johtaa pääkalvon värähteleviin liikkeisiin, jotka koostuvat yksittäisistä pianokieliä venytetyistä kuiduista. Äänen vaikutuksesta kalvon kuidut tulevat värähtelevään liikkeeseen yhdessä niissä olevien Corti-elimen reseptorisolujen kanssa. Tässä tapauksessa reseptorisolujen karvat ovat kosketuksissa tektoriaalikalvoon, karvasolujen värekarvot ovat epämuodostuneet. Ensin ilmestyy reseptoripotentiaali ja sitten toimintapotentiaali (hermoimpulssi), joka kulkeutuu kuulohermoa pitkin ja välittyy kuuloanalysaattorin muihin osiin.

Sähköiset ilmiöt simpukassa. Sisäkorvaan voidaan rekisteröidä viisi erilaista sähköilmiötä.

1. Kuuloreseptorisolun kalvopotentiaali luonnehtii lepotilaa.

2. Endolymfipotentiaali eli endokokleaarinen potentiaali johtuu sisäkorvakanavien redox-prosessien eri tasoista, mikä johtaa potentiaalieroon (80 mV) sisäkorvan keskikanavan perilymfin välillä (jonka potentiaalilla on positiivinen varaus ) sekä ylemmän ja alemman kanavan sisältö. Tämä endokokleaarinen potentiaali vaikuttaa kuuloreseptorisolujen kalvopotentiaaliin luoden niihin kriittisen polarisaation tason, jolla hiusreseptorisolujen kosketuksen aikana tektoriaalikalvon kanssa esiintyvä lievä mekaaninen vaikutus johtaa niihin virittymiseen.

Riisi. 2.8. sisäkorvakanavat:

a - keski- ja sisäkorva leikkauksessa (P. Lindsayn ja D. Normanin, 1974 mukaan); b -äänivärähtelyjen leviäminen simpukassa

3. Etanan mikrofoninen vaikutus saatiin kissoilla tehdyssä kokeessa. Sisäkorvaan asetetut elektrodit yhdistettiin vahvistimeen ja kaiuttimeen. Jos kissan korvan lähellä puhuttiin erilaisia ​​sanoja, ne voidaan kuulla ollessaan kaiuttimessa toisessa huoneessa. Tämä potentiaali syntyy karvasolukalvossa hiusten muodonmuutoksen seurauksena joutuessaan kosketuksiin kalvokalvon kanssa. Mikrofonipotentiaalien taajuus vastaa äänen värähtelyjen taajuutta ja potentiaalien amplitudi tietyissä rajoissa on verrannollinen puheäänten intensiteettiin. Sisäkorvaan vaikuttavat äänivärähtelyt johtavat siihen, että tuloksena oleva mikrofoniefekti asettuu endokokleaarisen potentiaalin päälle ja aiheuttaa sen modulaation.

4. Summapotentiaali eroaa mikrofonin potentiaalista siten, että se ei heijasta ääniaallon muotoa, vaan sen verhokäyrää. Se on joukko mikrofonipotentiaalia, jotka syntyvät voimakkaiden äänien vaikutuksesta, joiden taajuus on yli 4000 - 5000 Hz. Mikrofoni- ja summauspotentiaalit liittyvät ulompien karvasolujen toimintaan ja niitä pidetään reseptoripotentiaalina.

5. Kuulohermon toimintapotentiaali kirjataan sen säikeisiin, impulssien taajuus vastaa ääniaaltojen taajuutta, jos se ei ylitä 1000 Hz. Korkeampien sävyjen vaikutuksesta impulssien taajuus hermosäikeissä ei kasva, koska 1000 imp/s on melkein suurin mahdollinen impulssin muodostumistaajuus kuulohermon kuiduissa. Hermopäätteiden toimintapotentiaali tallennetaan 0,5–1,0 ms mikrofoniefektin alkamisen jälkeen, mikä osoittaa virityksen synaptista siirtymistä karvasolusta kuulohermosäikeeseen.

Eri korkeuksien äänien havaitseminen(taajuus), Helmholtzin resonanssiteorian mukaan, johtuu siitä, että pääkalvon jokainen kuitu on viritetty tietyn taajuuden äänelle. Joten matalataajuiset äänet havaitaan pääkalvon pitkillä aalloilla, jotka sijaitsevat lähempänä simpukan yläosaa, korkeataajuiset äänet havaitaan pääkalvon lyhyillä kuiduilla, jotka sijaitsevat lähempänä simpukan pohjaa. Monimutkaisen äänen vaikutuksesta syntyy kalvon erilaisten kuitujen värähtelyjä.

Modernissa tulkinnassa taustalla on resonanssimekanismi paikkateoria, jonka mukaan koko kalvo menee värähtelytilaan. Sisäkorvakalvon suurin poikkeama tapahtuu kuitenkin vain tietyssä paikassa. Äänivärähtelyn taajuuden kasvaessa pääkalvon suurin poikkeama siirtyy simpukan tyveen, jossa pääkalvon lyhyemmät kuidut sijaitsevat - lyhyillä kuiduilla suurempi värähtelytaajuus on mahdollista. Tämän tietyn kalvon osan hiussolujen viritys välittäjän kautta välittyy kuulohermon kuiduille tietyn määrän impulsseja, joiden toistotaajuus on pienempi kuin ääniaaltojen taajuus. (hermosäikeiden labilisuus ei ylitä 800 - 1000 Hz). Aistittujen ääniaaltojen taajuus saavuttaa 20 000 Hz. Tällä tavalla suoritetaan audiosignaalien korkeuden ja taajuuden spatiaalinen koodaus.

Äänien vaikutuksesta aina noin 800 Hz asti, paitsi tila koodaus on vielä kesken väliaikainen (taajuus) koodaus, jossa tietoa välitetään myös tiettyjä kuulohermon kuituja pitkin, mutta impulssien (volleys) muodossa, jonka toistotaajuus toistaa äänen värähtelytaajuuden. Yksittäiset hermosolut kuuloaistijärjestelmän eri tasoilla on viritetty tietylle äänitaajuudelle, ts. jokaisella neuronilla on oma spesifinen taajuuskynnys, oma erityinen äänitaajuutensa, johon hermosolun vaste on maksimaalinen. Siten jokainen neuroni koko äänijoukosta havaitsee vain tietyt melko kapeita osia taajuusalueesta, jotka eivät täsmää toistensa kanssa, ja neuronijoukot havaitsevat kuultavien äänten koko taajuusalueen, mikä varmistaa täyden kuulohavainnon.

Tämän säännöksen oikeutuksen vahvistavat ihmisen kuuloproteesien tulokset, kun elektrodit istutettiin kuulohermoon ja sen säikeitä ärsyttivät eritaajuiset sähköimpulssit, jotka vastasivat tiettyjen sanojen ja lauseiden ääniyhdistelmiä. puheen semanttinen havainto.

Äänenvoimakkuuden analyysi suoritetaan myös kuuloaistijärjestelmässä. Tässä tapauksessa äänen intensiteetti on koodattu sekä impulssien taajuudella että virittyneiden reseptorien ja vastaavien neuronien lukumäärällä. Erityisesti ulko- ja sisäkarvareseptorisoluilla on erilaiset virityskynnykset. Sisäsolut virittyvät suuremmalla äänenvoimakkuudella kuin ulommat. Lisäksi sisäisten solujen virityskynnykset ovat myös erilaisia. Tässä suhteessa äänen voimakkuudesta riippuen Cortin elimen kiihtyneiden reseptorisolujen suhde ja keskushermostoon tulevien impulssien luonne muuttuvat. Kuuloaistijärjestelmän neuroneilla on erilaiset reaktiokynnykset. Heikolla äänisignaalilla vain pieni määrä hermostuneempia hermosoluja osallistuu reaktioon, ja äänen lisääntyessä hermosolut, joiden herkkyys on vähemmän kiihtynyt.

On huomattava, että ilman johtumisen lisäksi on olemassa äänen johtuminen luuhun nuo. äänen johtuminen suoraan kallon luiden läpi. Samalla äänivärähtelyt saavat kallon ja labyrintin luut värähtelemään, mikä johtaa perilymfipaineen nousuun vestibulaarikanavassa enemmän kuin tärykanavassa, koska pyöreän ikkunan peittävä kalvo on elastinen ja soikea. ikkuna suljetaan jalustimella. Tämän seurauksena pääkalvo siirtyy, aivan kuten äänen värähtelyjen ilmansiirrossa.

Määritelmä äänilähteen lokalisointi mahdollista kanssa binauraalinen kuulo, eli kyky kuulla molemmilla korvilla samaan aikaan. Binauraalisen kuulon ansiosta ihminen pystyy paikantamaan tarkemmin äänen lähteen kuin monokuulossa ja määrittämään äänen suunnan. Korkeiden äänien osalta niiden lähteen määrittely johtuu molempiin korviin tulevan äänen voimakkuuden erosta, joka johtuu niiden erilaisesta etäisyydestä äänilähteestä. Matalaille äänille ääniaallon samojen vaiheiden molempiin korviin saapumisen aikaero on tärkeä.

Kuuluvan kohteen sijainnin määrittäminen suoritetaan joko havaitsemalla äänet suoraan kuulostavasta kohteesta - ensisijainen lokalisointi tai havaitsemalla esineestä heijastuneita ääniaaltoja - toissijainen lokalisaatio tai kaikulokaatio. Kaikulokaation avulla jotkut eläimet (delfiinit, lepakot) suuntautuvat avaruuteen.

kuulon mukauttaminen on kuuloherkkyyden muutos äänen toiminnan aikana. Se koostuu vastaavista muutoksista kuuloanalysaattorin kaikkien osastojen toiminnallisessa tilassa. Hiljaisuuteen sopeutuneen korvan herkkyys ääniärsykkeille on korkeampi (audioherkistys). Pitkään kuunnellen kuulon herkkyys heikkenee. Tärkeä rooli kuulon mukautumisessa on retikulaarisella muodostuksella, joka ei vain muuta kuuloanalysaattorin johtavien ja aivokuoren osien aktiivisuutta, vaan myös säätelee kuuloreseptorien herkkyyttä keskipakoisvaikutuksista johtuen määrittäen niiden "viritystason" ” kuuloärsykkeiden havaitsemiseen.

Kuuloelimessä on:

ulkona,

Keskimääräinen

Sisäkorva.

Ulkokorva sisältää korvarenkaan ja ulkokorvakäytävän, joka on rajattu välikorvasta tärykalvolla. Äänien sieppaamiseen soveltuva korvakalvo muodostuu iholla peittävistä elastisista rustoista. Korvan alaosa (lohko) on ihopoimu, joka ei sisällä rustoa. Auricle on kiinnitetty ohimoluun nivelsiteiden avulla.

Ulkokorukäytävässä on rustoisia ja luisia osia. Paikassa, jossa rustoosa siirtyy luuhun, kuulolihas on kapentunut ja taipunut. Ulkokorukäytävän pituus aikuisella on noin 33-35 mm, sen luumenin halkaisija vaihtelee eri osissa 0,8 - 0,9 cm Ulkokorukäytävä on vuorattu iholla, jossa on putkimaisia ​​rauhasia (muunnettu hiki rauhaset), jotka tuottavat kellertävää salaisuutta - korvavahaa.

tärykalvo erottaa ulkokorvan välikorvasta. Se on sidekudoslevy, joka on peitetty ulkopuolelta ohuella iholla ja sisäpuolelta täryontelon puolelta limakalvolla. tärykalvon keskellä on jäljennös (tympaniumkalvon napa) - paikka, joka on kiinnittynyt yhden kuuloluun kalvoon - Malli. tärykalvossa erottuu ylempi ohut, vapaa, löysä, kollageenikuituton osa ja alempi joustava, venytetty osa. Kalvo sijaitsee vinosti, se muodostaa 45-55 kulman vaakasuoran tason kanssa, avoin sivulle.

Välikorva sijaitsee ohimoluun pyramidin sisällä, se sisältää täryontelon ja kuuloputken, joka yhdistää täryontelon nieluun. Tärykalvo, jonka tilavuus on noin 1 cm 3, sijaitsee ulkopuolisen tärykalvon ja mediaalisen sisäkorvan välissä. Limakalvolla vuoratussa täryontelossa on kolme kuuloluun luuta, jotka ovat liikkuvasti yhteydessä toisiinsa (vasara, alasin ja jalustin), jotka välittävät tärykalvon värähtelyn sisäkorvaan.

Kuuloluun liikettä hillitsevät niihin kiinnitetyt pienoislihakset - jalustinlihas ja tärykalvoa venyttävä lihas.

Tympaniontelossa on kuusi seinää. Yläseinä (rengas) erottaa täryontelon kalloontelosta. Alaseinä (kaula) on ohimoluun kaulakuopan vieressä. Mediaalinen seinä (labyrintti) erottaa täryontelon sisäkorvasta.

Tässä seinässä on eteisen soikea ikkuna, joka on suljettu jalustimen pohjalla, ja sisäkorvan pyöreä ikkuna, jota kiristää toissijainen tärykalvo. Sivuseinämä (kalvomainen) muodostuu tärykalvosta ja ohimoluun sitä ympäröivistä osista. Takaosassa (mastoid) seinässä on reikä - sisäänkäynti mastoid-luolaan. Tämän aukon alapuolella on pyramidin muotoinen kohouma, jonka sisällä stapedius-lihas sijaitsee. Kaulavaltimon etuseinä erottaa täryontelon sisäisen kaulavaltimon kanavasta. Tällä seinällä avautuu kuuloputken täryaukko, jossa on luu- ja rustoosat. Luuosa on kuuloputken puolikanava, joka on lihas-tubaalikanavan alaosa. Yläpuolikanavassa on lihas, joka rasittaa tärykalvoa.

Sisäkorva sijaitsee ohimoluun pyramidissa täryontelon ja sisäisen kuuloluun välissä. Se on kapeiden luuonteloiden (labyrintien) järjestelmä, joka sisältää reseptorilaitteita, jotka havaitsevat äänen ja kehon asennon muutokset.

Luuonteloissa, joita reunustavat perioste, on kalvomainen labyrintti, joka toistaa luulabyrintin muodon. Kalvoisen labyrintin ja luun seinämien välissä on kapea rako - nesteellä täytetty perilymfaattinen tila - perilymfa.

Luinen labyrintti koostuu eteisestä, kolmesta puoliympyrän muotoisesta kanavasta ja simpukoista. Luinen eteinen on muodoltaan soikea onkalo, joka on yhteydessä puoliympyrän muotoisiin kanaviin. Luisen eteisen sivuseinässä on soikea eteisen ikkuna, jonka sulkee jalustimen pohja. Simpukan alun tasolla on sisäkorvan pyöreä ikkuna, joka on kiristetty elastisella kalvolla, kolme luista puoliympyränmuotoista kanavaa on kolmessa keskenään kohtisuorassa tasossa. Anteriorinen puoliympyrän muotoinen kanava sijaitsee sagitaalistasossa, lateraalinen kanava on vaakatasossa ja posteriorinen kanava on etutasossa. Jokaisella puoliympyrän muotoisella kanavalla on kaksi jalkaa, joista toinen (ampulaariluujalka) muodostaa jatkeen, ampullan, ennen kuin se virtaa eteiseen. Anteriorisen ja posteriorisen puoliympyrän muotoisen kanavan jalat yhdistyvät ja muodostavat yhteisen luisen pedicleen, joten kolme kanavaa avautuvat eteiseen viidellä aukolla.

Luisessa simpukassa on 2,5 kierukkaa vaakasuorassa olevan sauvan ympärillä. Tangon ympärille on kierretty ruuvin tapaan luuspiraalilevy, jonka läpi kulkevat ohuet tubulukset, joiden läpi vestibulokokleaarisen hermon sisäkorvaosan kuidut kulkevat. Levyn pohjassa on spiraalikanava, jossa spiraaliganglio sijaitsee. Levy yhdessä siihen liittyvän kalvomaisen sisäkorvakanavan kanssa jakaa sisäkorvakanavan ontelon kahteen spiraalimaisesti kiertyneeseen onteloon - portaisiin (eteinen ja tärykalvo), jotka ovat yhteydessä toisiinsa simpukan kupolin alueella.

Kalvoisen labyrintin seinät muodostuvat sidekudoksesta. Kalvomainen labyrintti on täynnä nestettä - endolymfiä, joka virtaa endolymfaattisen kanavan läpi eteisen vesihuollon kautta endolymfaattiseen pussiin, joka sijaitsee kovakalvon paksuudessa pyramidin takapinnalla. Perilymfaattisesta tilasta perilymfa virtaa perilymfaattisen kanavan kautta, joka kulkee simpukan kanavan läpi, subarachnoidaaliseen tilaan ohimoluun pyramidin alapinnalla.