Odbiór dźwięku przez ucho. Fizjologiczny mechanizm percepcji dźwięku

Po rozważeniu teorii propagacji i mechanizmów powstawania fal dźwiękowych przydatne jest zrozumienie, w jaki sposób dźwięk jest „interpretowany” lub odbierany przez człowieka. Za percepcję fal dźwiękowych w ludzkim ciele odpowiada sparowany narząd, ucho. Ludzkie ucho- bardzo złożony narząd, który spełnia dwie funkcje: 1) odbiera impulsy dźwiękowe 2) pełni funkcję aparatu przedsionkowego całego ciała człowieka, określa położenie ciała w przestrzeni i zapewnia niezbędną zdolność utrzymania równowagi. Przeciętne ludzkie ucho jest w stanie wykryć wibracje o częstotliwości od 20 do 20 000 Hz, ale występują odchylenia w górę lub w dół. Idealnie słyszalny zakres częstotliwości wynosi 16–20 000 Hz, co odpowiada również długości fali 16 m–20 cm. Ucho dzieli się na trzy części: ucho zewnętrzne, środkowe i wewnętrzne. Każdy z tych „podziałów” pełni swoją funkcję, ale wszystkie trzy działy są ze sobą ściśle powiązane i faktycznie przekazują sobie nawzajem fale dźwiękowe.

Ucho zewnętrzne (zewnętrzne).

Ucho zewnętrzne składa się z małżowiny usznej i przewodu słuchowego zewnętrznego. Małżowina uszna jest elastyczną chrząstką o złożonym kształcie, pokrytą skórą. W dolnej części małżowiny usznej znajduje się płat, który składa się z tkanki tłuszczowej i jest również pokryty skórą. Małżowina uszna pełni rolę odbiornika fal dźwiękowych z otaczającej przestrzeni. Specjalna forma budowy małżowiny usznej pozwala lepiej wychwytywać dźwięki, zwłaszcza dźwięki z zakresu średnich częstotliwości, które odpowiadają za przekazywanie informacji mowy. Fakt ten wynika w dużej mierze z konieczności ewolucyjnej, ponieważ człowiek spędza większość swojego życia w komunikacji ustnej z przedstawicielami swojego gatunku. Ludzkie małżowiny uszne są praktycznie nieruchome, w przeciwieństwie do dużej liczby przedstawicieli gatunków zwierząt, którzy wykorzystują ruchy uszu, aby dokładniej dostroić się do źródła dźwięku.

Fałdy małżowiny usznej człowieka są zaprojektowane w taki sposób, że wprowadzają poprawki (niewielkie zniekształcenia) dotyczące pionowego i poziomego położenia źródła dźwięku w przestrzeni. Dzięki tej unikalnej cesze człowiek jest w stanie dość wyraźnie określić położenie obiektu w przestrzeni względem siebie, kierując się jedynie dźwiękiem. Ta funkcja jest również dobrze znana pod pojęciem „lokalizacji dźwięku”. Główną funkcją małżowiny usznej jest wychwytywanie jak największej liczby dźwięków w słyszalnym zakresie częstotliwości. O dalszym losie „złapanych” fal dźwiękowych decyduje kanał słuchowy, którego długość wynosi 25-30 mm. W nim chrzęstna część małżowiny usznej zewnętrznej przechodzi do kości, a powierzchnia skóry kanału słuchowego jest wyposażona w gruczoły łojowe i siarkowe. Na końcu przewodu słuchowego znajduje się elastyczna błona bębenkowa, do której docierają drgania fal dźwiękowych, powodując w ten sposób reakcję drganiową. Z kolei błona bębenkowa przenosi powstałe wibracje do ucha środkowego.

Ucho środkowe

Przenoszone wibracje błona bębenkowa, wpadają w obszar ucha środkowego zwany „obszarem bębenkowym”. Jest to obszar o objętości około jednego centymetra sześciennego, w którym znajdują się trzy kosteczki słuchowe: młotek, kowadełko i strzemiączek. To właśnie te „pośrednie” elementy pełnią najważniejszą funkcję: przenoszą fale dźwiękowe do ucha wewnętrznego i jednocześnie je wzmacniają. Kosteczki słuchowe stanowią niezwykle złożony łańcuch transmisji dźwięku. Wszystkie trzy kości są ściśle połączone ze sobą, a także z błoną bębenkową, dzięki czemu wibracje przenoszone są „wzdłuż łańcucha”. Na podejściu do okolicy ucha wewnętrznego znajduje się okno przedsionka, które jest zasłonięte podstawą strzemiączka. Aby wyrównać ciśnienie po obu stronach błony bębenkowej (na przykład w przypadku zmian ciśnienia zewnętrznego), obszar ucha środkowego łączy się z nosogardłem za pomocą trąbki Eustachiusza. Wszyscy znamy efekt zatkanych uszu, który pojawia się właśnie z powodu tak precyzyjnego dostrojenia. Z ucha środkowego wibracje dźwiękowe, już wzmocnione, dostają się do obszaru ucha wewnętrznego, najbardziej złożonego i wrażliwego.

Ucho wewnętrzne

Najbardziej złożoną formą jest ucho wewnętrzne, zwane z tego powodu labiryntem. Labirynt kostny obejmuje: przedsionek, ślimak i kanały półkoliste, a także aparat przedsionkowy odpowiedzialny za równowagę. To ślimak jest bezpośrednio powiązany ze słuchem w tym pakiecie. Ślimak jest spiralnym, błoniastym kanałem wypełnionym płynem limfatycznym. Wewnątrz kanał jest podzielony na dwie części kolejną błoniastą przegrodą zwaną „membraną główną”. Membrana ta składa się z włókien o różnej długości ( Łączna ponad 24 000), rozciągniętych jak struny, a każda struna rezonuje z własnym, specyficznym dźwiękiem. Kanał jest podzielony błoną na górną i dolną łopatkę, łącząc się na wierzchołku ślimaka. Na przeciwległym końcu kanał łączy się z aparatem receptorowym analizatora słuchowego, który jest pokryty maleńkimi komórkami włoskowatymi. To urządzenie analizatora słuchowego nazywane jest również organem Cortiego. Kiedy wibracje z ucha środkowego przedostają się do ślimaka, płyn limfatyczny wypełniający kanał również zaczyna wibrować, przenosząc wibracje na błonę główną. W tym momencie zaczyna działać aparat analizatora słuchowego, którego komórki rzęsate, umieszczone w kilku rzędach, przekształcają wibracje dźwiękowe w elektryczne impulsy „nerwowe”, które przekazywane są wzdłuż nerwu słuchowego do strefy skroniowej kory mózgowej. W tak złożony i ozdobny sposób osoba ostatecznie usłyszy pożądany dźwięk.

Cechy percepcji i tworzenia mowy

Mechanizm powstawania mowy kształtował się u człowieka na całym etapie ewolucji. Znaczenie tej zdolności polega na przekazywaniu informacji werbalnych i niewerbalnych. Pierwszy niesie ładunek werbalny i semantyczny, drugi odpowiada za przekazanie komponentu emocjonalnego. Na proces tworzenia i postrzegania mowy składa się: sformułowanie przekazu; kodowanie na elementy zgodnie z zasadami obowiązującego języka; przejściowe działania nerwowo-mięśniowe; ruchy strun głosowych; emisja sygnału akustycznego; Następnie do akcji wkracza słuchacz, który dokonuje: analizy widmowej odebranego sygnału akustycznego i selekcji cech akustycznych w obwodowym układzie słuchowym, transmisji wybranych cech poprzez sieci neuronowe, rozpoznania kodu języka (analiza językowa), zrozumienia języka znaczenie wiadomości.
Aparat do generowania sygnałów mowy można porównać do złożonego instrumentu dętego, jednak wszechstronność i elastyczność konfiguracji oraz możliwość odtworzenia najdrobniejszych subtelności i szczegółów nie ma w naturze analogii. Mechanizm tworzenia głosu składa się z trzech nierozerwalnych elementów:

Generator- płuca jako zbiornik objętości powietrza. Energia nadciśnienia magazynowana jest w płucach, następnie poprzez kanał wydalniczy za pomocą układu mięśniowego energia ta jest usuwana poprzez tchawicę połączoną z krtani. Na tym etapie strumień powietrza zostaje przerwany i zmodyfikowany;
Wibrator- składa się ze strun głosowych. Na przepływ wpływają również turbulentne strumienie powietrza (tworzące tony brzegowe) i źródła impulsowe (eksplozje);
Rezonator- obejmuje jamy rezonansowe o złożonym kształcie geometrycznym (gardło, jama ustna i nosowa).

Całość indywidualnego układu tych elementów tworzy niepowtarzalną i indywidualną barwę głosu każdej osoby indywidualnie.

Energia słupa powietrza wytwarzana jest w płucach, które wytwarzają pewien przepływ powietrza podczas wdechu i wydechu ze względu na różnicę ciśnienia atmosferycznego i śródpłucnego. Proces akumulacji energii odbywa się poprzez wdech, proces uwalniania charakteryzuje się wydechem. Dzieje się tak poprzez ucisk i rozszerzanie klatki piersiowej, które odbywa się za pomocą dwóch grup mięśni: międzyżebrowej i przepony; przy głębokim oddychaniu i śpiewie mięśnie również kurczą się mięśnie brzucha, klatka piersiowa i szyja. Podczas wdechu przepona kurczy się i przesuwa w dół, skurcz zewnętrznych mięśni międzyżebrowych unosi żebra i przesuwa je na boki, a mostek do przodu. Zwiększenie klatki piersiowej prowadzi do spadku ciśnienia w płucach (w stosunku do ciśnienia atmosferycznego), a przestrzeń ta szybko wypełnia się powietrzem. Podczas wydechu mięśnie odpowiednio się rozluźniają i wszystko wraca do poprzedniego stanu (klatka piersiowa pod wpływem własnej grawitacji powraca do pierwotnego stanu, przepona podnosi się, zmniejsza się objętość wcześniej powiększonych płuc, wzrasta ciśnienie śródpłucne). Wdychanie można określić jako proces wymagający wydatku energii (aktywnej); wydech to proces akumulacji energii (bierny). Kontrola procesu oddychania i powstawania mowy odbywa się nieświadomie, jednak podczas śpiewania ustawienie oddechu wymaga świadomego podejścia i długotrwałego dodatkowego treningu.

Ilość energii, która jest następnie zużywana na tworzenie mowy i głosu, zależy od objętości zmagazynowanego powietrza i jego wielkości dodatkowe ciśnienie w płucach. Maksymalne ciśnienie wytworzone przez wyszkolonego śpiewaka operowego może osiągnąć 100-112 dB. Modulacja przepływu powietrza poprzez drgania strun głosowych i wytworzenie nadciśnienia podgardłowego, procesy te zachodzą w krtani, która jest rodzajem zastawki znajdującej się na końcu tchawicy. Zawór pełni podwójną funkcję: chroni płuca przed ciałami obcymi i utrzymuje wysokie ciśnienie. To krtań jest źródłem mowy i śpiewu. Krtań to zbiór chrząstek połączonych mięśniami. Krtań ma dość złożoną strukturę, której głównym elementem jest para strun głosowych. Dokładnie struny głosowe- główne (ale nie jedyne) źródło powstawania głosu lub „wibrator”. Podczas tego procesu struny głosowe poruszają się, czemu towarzyszy tarcie. Aby się przed tym zabezpieczyć, wydzielana jest specjalna wydzielina śluzowa, która działa jak środek poślizgowy. Powstawanie dźwięków mowy jest determinowane przez wibracje więzadeł, co prowadzi do powstania strumienia powietrza wydychanego z płuc, do pewnego rodzaju charakterystyki amplitudy. Pomiędzy fałdami głosowymi znajdują się małe wgłębienia, które w razie potrzeby działają jak filtry akustyczne i rezonatory.

Cechy percepcji słuchowej, bezpieczeństwo słuchania, progi słyszenia, adaptacja, prawidłowy poziom głośności

Jak widać z opisu budowy ludzkiego ucha, narząd ten jest bardzo delikatny i ma dość złożoną budowę. Biorąc ten fakt pod uwagę, nietrudno stwierdzić, że ten niezwykle cienki i czuły aparat ma szereg ograniczeń, progów itp. Układ słuchowy człowieka jest przystosowany do odbierania dźwięków cichych, a także dźwięków o średnim natężeniu. Długotrwała ekspozycja głośne dzwięki pociąga za sobą nieodwracalne zmiany progów słyszenia i inne problemy ze słuchem, aż do całkowitej głuchoty. Stopień uszkodzenia jest wprost proporcjonalny do czasu ekspozycji w głośnym otoczeniu. W tym momencie wchodzi w życie także mechanizm adaptacyjny – tj. pod wpływem długotrwałych głośnych dźwięków czułość stopniowo maleje, zmniejsza się postrzegana głośność, słuch dostosowuje się.

Adaptacja początkowo ma na celu ochronę narządu słuchu przed zbyt głośnymi dźwiękami, jednakże to właśnie wpływ tego procesu najczęściej powoduje, że człowiek w sposób niekontrolowany zwiększa poziom głośności systemu audio. Ochronę zapewnia mechanizm ucha środkowego i wewnętrznego: strzemię jest wysuwane z owalnego okienka, chroniąc w ten sposób przed nadmiernie głośnymi dźwiękami. Ale mechanizm zabezpieczający nie jest idealny i ma opóźnienie czasowe, wyzwalając dopiero 30-40 ms po rozpoczęciu nadejścia dźwięku, co więcej, pełna ochrona nie jest osiągnięta nawet przy czasie trwania 150 ms. Mechanizm ochronny aktywuje się, gdy poziom głośności przekroczy poziom 85 dB, ponadto sama ochrona wynosi do 20 dB.
Za najgroźniejsze w tym przypadku można uznać zjawisko „przesunięcia progu słyszenia”, które w praktyce najczęściej występuje na skutek długotrwałego narażenia na dźwięki o natężeniu powyżej 90 dB. Proces przywracania układu słuchowego po takim Szkodliwe efekty może trwać do 16 godzin. Przesunięcie progu rozpoczyna się już przy poziomie natężenia 75 dB i wzrasta proporcjonalnie wraz ze wzrostem poziomu sygnału.

Rozważając problem prawidłowego poziomu natężenia dźwięku, najgorszą rzeczą, z jaką można sobie poradzić, jest fakt, że problemy (nabyte lub wrodzone) związane ze słuchem są w dobie dość zaawansowanej medycyny praktycznie nieuleczalne. Wszystko to powinno skłonić każdą rozsądną osobę do zastanowienia się nad dbaniem o swój słuch, chyba że planuje się zachować jego pierwotną integralność i zdolność słyszenia całego zakresu częstotliwości tak długo, jak to możliwe. Na szczęście wszystko nie jest tak straszne, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka, a stosując się do szeregu środków ostrożności, można łatwo uratować słuch nawet w starszym wieku. Przed rozważeniem tych środków należy przypomnieć jedną ważną cechę ludzkiej percepcji słuchowej. Aparat słuchowy odbiera dźwięki w sposób nieliniowy. Podobne zjawisko polega na tym, że: jeśli wyobrazimy sobie dowolną częstotliwość czystego tonu, na przykład 300 Hz, to nieliniowość objawia się, gdy alikwoty tej częstotliwości podstawowej pojawiają się w małżowinie usznej zgodnie z zasadą logarytmiczną (jeśli częstotliwość podstawowa wynosi przyjmowane jako f, wówczas podteksty częstotliwości będą wynosić 2f, 3f itd. w kolejności rosnącej). Ta nieliniowość jest również łatwiejsza do zrozumienia i jest znana wielu osobom pod nazwą „zniekształcenia nieliniowe”. Ponieważ takie harmoniczne (podteksty) nie występują w oryginalnym czystym tonie, okazuje się, że ucho samo dokonuje własnych poprawek i podtekstów do oryginalnego dźwięku, ale można je określić jedynie jako subiektywne zniekształcenia. Przy poziomach intensywności poniżej 40 dB subiektywne zniekształcenia nie występują. Wraz ze wzrostem natężenia od 40 dB poziom subiektywnych harmonicznych zaczyna rosnąć, ale już na poziomie 80-90 dB ich negatywny udział w dźwięku jest stosunkowo niewielki (dlatego dany poziom intensywność można warunkowo uznać za swego rodzaju „złoty środek” w dziedzinie muzyki).

Na podstawie tych informacji można łatwo określić bezpieczny i akceptowalny poziom głośności, który nie zaszkodzi narządom słuchu, a jednocześnie pozwoli usłyszeć absolutnie wszystkie cechy i szczegóły dźwięku, np. praca z systemem „hi-fi”. Poziom „złotego środka” wynosi około 85–90 dB. To właśnie przy takim natężeniu dźwięku można usłyszeć wszystko, co znajduje się w torze audio, a ryzyko przedwczesnego uszkodzenia i utraty słuchu jest zminimalizowane. Poziom głośności wynoszący 85 dB można uznać za niemal całkowicie bezpieczny. Aby zrozumieć, jakie niebezpieczeństwa niesie ze sobą głośne słuchanie i dlaczego zbyt niski poziom głośności nie pozwala usłyszeć wszystkich niuansów dźwięku, przyjrzyjmy się temu zagadnieniu bardziej szczegółowo. Jeśli chodzi o niski poziom głośności, brak celowości (ale częściej subiektywna chęć) słuchania muzyki na niskim poziomie wynika z następujących powodów:

Nieliniowość percepcji słuchowej człowieka;
Cechy percepcji psychoakustycznej, które zostaną omówione osobno.

Omówiona powyżej nieliniowość percepcji słuchowej ma znaczący wpływ przy każdym poziomie głośności poniżej 80 dB. W praktyce wygląda to tak: jeśli włączymy muzykę na cichym poziomie, np. 40 dB, wówczas najlepiej usłyszymy środkową część utworu muzycznego, czy to wokal wykonawcy, czy instrumenty grające w ten zakres. Jednocześnie będzie wyraźny brak niskich i wysokich częstotliwości, właśnie ze względu na nieliniowość percepcji, a także na fakt, że różne częstotliwości brzmią z różną głośnością. Oczywiste jest zatem, że aby w pełni dostrzec całość obrazu, poziom natężenia częstotliwości musi być jak najbardziej wyrównany do jednej wartości. Pomimo tego, że nawet przy poziomie głośności 85-90 dB nie ma idealnego wyrównania głośności różnych częstotliwości, poziom staje się akceptowalny dla normalnego, codziennego słuchania. Im jednocześnie mniejsza głośność, tym wyraźniej odczuje się dla ucha charakterystyczną nieliniowość, czyli wrażenie braku odpowiedniej ilości wysokich i niskich częstotliwości. Jednocześnie okazuje się, że przy takiej nieliniowości nie da się poważnie mówić o odtwarzaniu wysokiej jakości dźwięku „hi-fi”, ponieważ dokładność oryginalnego obrazu dźwiękowego będzie w tej konkretnej sytuacji wyjątkowo niska.

Jeśli zagłębisz się w te ustalenia, stanie się jasne, dlaczego słuchanie muzyki na niskim poziomie głośności, choć najbezpieczniejsze ze zdrowotnego punktu widzenia, jest niezwykle niekorzystne dla ucha ze względu na tworzenie wyraźnie nieprawdopodobnych obrazów instrumenty muzyczne i głosy, brak skali sceny dźwiękowej. Ogólnie rzecz biorąc, cicha muzyka może być używana jako podkład w tle, jednak całkowicie przeciwwskazane jest słuchanie wysokiej jakości „hi-fi” przy małej głośności, z powyższych powodów niemożliwe jest stworzenie naturalistycznych obrazów sceny dźwiękowej, która była odtwarzana. tworzony przez inżyniera dźwięku w studiu na etapie nagrywania. Ale nie tylko niski poziom głośności wprowadza pewne ograniczenia w odbiorze końcowego dźwięku, sytuacja jest znacznie gorsza przy zwiększonej głośności. Możliwe i dość proste jest uszkodzenie słuchu i wystarczające zmniejszenie czułości, jeśli przez dłuższy czas słuchasz muzyki na poziomie powyżej 90 dB. Dane te opierają się na dużej liczbie badań medycznych, z których wynika, że poziom dźwięku powyżej 90 dB powoduje rzeczywiste i prawie nieodwracalne szkody dla zdrowia. Mechanizm tego zjawiska tkwi w percepcji słuchowej i cechach strukturalnych ucha. Kiedy fala dźwiękowa o natężeniu powyżej 90 dB przedostaje się do kanału słuchowego, do akcji wkraczają narządy ucha środkowego, powodując zjawisko zwane adaptacją słuchową.

Zasada działania w tym przypadku jest następująca: strzemię jest wysuwane z okienka owalnego i chroni ucho wewnętrzne przed zbyt głośnymi dźwiękami. Proces ten nazywa się odruch akustyczny. Dla ucha jest to odbierane jako krótkotrwałe zmniejszenie wrażliwości, co może być znane każdemu, kto kiedykolwiek był na przykład na koncertach rockowych w klubach. Po takim koncercie następuje krótkotrwały spadek wrażliwości, który po pewnym czasie wraca do poprzedniego poziomu. Jednak przywrócenie wrażliwości nie zawsze będzie możliwe i zależy bezpośrednio od wieku. Za tym wszystkim kryje się ogromne niebezpieczeństwo słuchania głośnej muzyki i innych dźwięków, których natężenie przekracza 90 dB. Wystąpienie odruchu akustycznego to nie jedyne „widoczne” niebezpieczeństwo utraty wrażliwości słuchowej. Przy długotrwałym narażeniu na zbyt głośne dźwięki włosy znajdujące się w okolicy ucha wewnętrznego (które reagują na wibracje) bardzo mocno się odchylają. W tym przypadku następuje efekt polegający na tym, że włos odpowiedzialny za percepcję określonej częstotliwości ugina się pod wpływem drgań dźwiękowych o dużej amplitudzie. W pewnym momencie taki włos może odbiegać za bardzo i nigdy nie wrócić. Spowoduje to odpowiednią utratę czułości przy określonej częstotliwości!

Najstraszniejsze w tej całej sytuacji jest to, że chorób uszu praktycznie nie da się wyleczyć, nawet najnowocześniejszymi metodami znanymi medycynie. Wszystko to prowadzi do poważnych wniosków: dźwięk powyżej 90 dB jest niebezpieczny dla zdrowia i niemal na pewno spowoduje przedwczesną utratę słuchu lub znaczny spadek wrażliwości. Jeszcze bardziej frustrujące jest to, że wspomniana wcześniej właściwość adaptacji zaczyna obowiązywać z czasem. Ten proces w ludzkich narządach słuchowych zachodzi niemal niezauważalnie; osoba, która powoli traci wrażliwość, z prawdopodobieństwem bliskim 100%, nie zauważy tego aż do momentu, gdy otaczający ją ludzie zwrócą uwagę na ciągłe zadawanie pytań typu: „Co właśnie powiedziałeś?”. Wniosek na koniec jest niezwykle prosty: podczas słuchania muzyki ważne jest, aby poziom natężenia dźwięku nie przekraczał 80-85 dB! W tym samym momencie jest też pozytywna strona: poziom głośności 80-85 dB odpowiada w przybliżeniu poziomowi nagrywania dźwięku muzyki w środowisku studyjnym. Powstaje więc koncepcja „złotego środka”, powyżej którego lepiej nie wspinać się, jeśli kwestie zdrowotne mają choć jakieś znaczenie.

Nawet krótkotrwałe słuchanie muzyki na poziomie 110-120 dB może spowodować problemy ze słuchem, np. podczas koncertu na żywo. Oczywiście uniknięcie tego jest czasami niemożliwe lub bardzo trudne, ale niezwykle ważne jest, aby spróbować to zrobić, aby zachować integralność percepcji słuchowej. Teoretycznie krótkotrwałe narażenie na głośne dźwięki (nieprzekraczające 120 dB), jeszcze przed wystąpieniem „zmęczenia słuchowego”, nie prowadzi do poważnych negatywnych konsekwencji. Jednak w praktyce zwykle zdarzają się przypadki długotrwałego narażenia na dźwięk o takim natężeniu. Ludzie ogłuszają się nie zdając sobie sprawy z pełnej skali niebezpieczeństwa w samochodzie słuchając systemu audio, w domu w podobnych warunkach lub ze słuchawkami na przenośnym odtwarzaczu. Dlaczego tak się dzieje i co sprawia, że dźwięk jest coraz głośniejszy? Na to pytanie istnieją dwie odpowiedzi: 1) Wpływ psychoakustyki, który zostanie omówiony osobno; 2) Ciągła potrzeba „wykrzykiwania” zewnętrznych dźwięków wraz z głośnością muzyki. Pierwszy aspekt problemu jest dość interesujący i zostanie omówiony szczegółowo później, jednak druga strona problemu prowadzi bardziej do negatywnych myśli i wniosków na temat błędnego zrozumienia prawdziwych podstaw prawidłowego słuchania dźwięku „hi- klasa fi.

Nie wchodząc w szczegóły, ogólny wniosek dotyczący słuchania muzyki i prawidłowego poziomu głośności jest następujący: słuchanie muzyki powinno odbywać się przy poziomach natężenia dźwięku nie wyższych niż 90 dB, nie niższych niż 80 dB w pomieszczeniu, w którym występują dźwięki obce z zewnątrz. źródeł (takich jak: rozmowy sąsiadów i inne hałasy za ścianą mieszkania, hałas uliczny i hałas techniczny, jeśli jesteś w samochodzie itp.). Chciałbym raz na zawsze podkreślić, że właśnie przy spełnieniu tak zapewne rygorystycznych wymagań można osiągnąć długo wyczekiwany balans głośności, który nie spowoduje przedwczesnego, niepożądanego uszkodzenia narządów słuchowych, a przy tym przyniesie prawdziwą przyjemność od słuchania ulubionych utworów muzycznych z najdrobniejszymi szczegółami dźwiękowymi przy wysokich i niskich częstotliwościach oraz precyzją, do której dąży sama koncepcja dźwięku „hi-fi”.

Psychoakustyka i cechy percepcji

Aby w pełni odpowiedzieć na niektóre ważne pytania Jeśli chodzi o ostateczny odbiór informacji dźwiękowej przez człowieka, istnieje cała sekcja nauki, która bada ogromną różnorodność takich aspektów. Ta sekcja nazywa się „psychoakustyką”. Faktem jest, że percepcja słuchowa nie kończy się tylko na funkcjonowaniu narządów słuchowych. Po bezpośrednim odbiorze dźwięku przez narząd słuchu (ucho) wchodzi w grę najbardziej złożony i mało zbadany mechanizm analizy otrzymanych informacji, za który w całości odpowiedzialny jest ludzki mózg, który jest tak zaprojektowany że podczas pracy generuje fale o określonej częstotliwości i są one również wyrażane w hercach (Hz). Różne częstotliwości fal mózgowych odpowiadają pewnym stanom człowieka. Okazuje się zatem, że słuchanie muzyki pomaga zmienić dostrojenie częstotliwości mózgu, co należy wziąć pod uwagę podczas słuchania kompozycji muzycznych. W oparciu o tę teorię istnieje również metoda terapii dźwiękiem bezpośredni wpływ na stan psychiczny danej osoby. Istnieje pięć rodzajów fal mózgowych:

Fale delta (fale poniżej 4 Hz). Odpowiada stanowi głębokiego snu bez snów, przy całkowitym braku wrażeń cielesnych.
Fale Theta (fale 4-7 Hz). Stan snu lub głębokiej medytacji.
Fale alfa (fale 7-13 Hz). Stan odprężenia i odprężenia w czasie czuwania, senności.
Fale beta (fale 13-40 Hz). Stan aktywności, codzienne myślenie i aktywność umysłowa, podniecenie i poznanie.
Fale gamma (fale powyżej 40 Hz). Stan mocny aktywność psychiczna, strach, podekscytowanie i świadomość.

Psychoakustyka, jako dziedzina nauki, poszukuje odpowiedzi na najciekawsze pytania dotyczące ostatecznego odbioru informacji dźwiękowej przez człowieka. W procesie badania tego procesu ujawnia się ogromna liczba czynników, których wpływ niezmiennie występuje zarówno w procesie słuchania muzyki, jak i w każdym innym przypadku przetwarzania i analizowania wszelkich informacji dźwiękowych. Psychoakustyka bada niemal całą gamę możliwych wpływów, począwszy od emocjonalnych i stan psychiczny osoba w momencie słuchania, kończąc na cechach strukturalnych strun głosowych (jeśli mówimy o osobliwościach postrzegania wszystkich subtelności wykonania wokalnego) i mechanizmie przekształcania dźwięku w impulsy elektryczne mózgu. Najciekawsze i najważniejsze czynniki (które koniecznie należy wziąć pod uwagę za każdym razem, gdy słuchasz ulubionych utworów muzycznych, a także budując profesjonalny system audio) zostaną omówione dalej.

Pojęcie współbrzmienia, współbrzmienie muzyczne

Budowa układu słuchowego człowieka jest wyjątkowa przede wszystkim mechanizmem percepcji dźwięków, nieliniowością narządu słuchowego oraz możliwością grupowania dźwięków według wysokości z dość dużą dokładnością. Najciekawszą cechą percepcji jest nieliniowość układu słuchowego, która objawia się pojawieniem się dodatkowych, nieistniejących (w tonie podstawowym) harmonicznych, szczególnie często objawiających się u osób o słuchu muzycznym lub absolutnym. Jeśli zatrzymamy się bardziej szczegółowo i przeanalizujemy wszystkie subtelności percepcji dźwięku muzycznego, wówczas można łatwo rozróżnić pojęcie „współbrzmienia” i „dysonansu” różnych akordów i interwałów dźwiękowych. Pojęcie "współbrzmienie" definiuje się jako dźwięk spółgłoskowy (od francuskiego słowa „umowa”) i odpowiednio odwrotnie, "dysonans"- niezgodny, niezgodny dźwięk. Pomimo różnorodności interpretacji tych pojęć, charakterystyki interwałów muzycznych, najwygodniej jest zastosować dekodowanie „muzyczno-psychologiczne” terminów: współbrzmienie jest definiowany i odczuwany przez osobę jako przyjemny i wygodny, miękki dźwięk; dysonans z drugiej strony można go scharakteryzować jako dźwięk wywołujący irytację, niepokój i napięcie. Taka terminologia ma charakter nieco subiektywny, a ponadto w całej historii rozwoju muzyki za „spółgłoskę” przyjmowano zupełnie inne interwały i odwrotnie.

Współcześnie również te pojęcia są trudne do jednoznacznego postrzegania, gdyż istnieją różnice między ludźmi o różnych preferencjach i gustach muzycznych, a także nie ma ogólnie przyjętej i uzgodnionej koncepcji harmonii. Psychoakustyczne podstawy postrzegania różnych interwałów muzycznych jako spółgłoskowych lub dysonansowych zależą bezpośrednio od koncepcji „pasma krytycznego”. Zespół krytyczny- jest to pewne pasmo, w którym wrażenia słuchowe zmieniają się radykalnie. Szerokość pasm krytycznych zwiększa się proporcjonalnie wraz ze wzrostem częstotliwości. Zatem odczucie współbrzmień i dysonansów jest bezpośrednio związane z obecnością pasm krytycznych. Narząd słuchu człowiek (ucho), jak wspomniano wcześniej, na pewnym etapie analizy fal dźwiękowych pełni rolę filtra środkowoprzepustowego. Rolę tę przypisuje się błonie podstawnej, na której zlokalizowane są 24 pasma krytyczne o szerokościach zależnych od częstotliwości.

Zatem współbrzmienie i niespójność (konsonans i dysonans) zależą bezpośrednio od rozdzielczości układu słuchowego. Okazuje się, że jeśli dwa różne tony brzmią zgodnie lub różnica częstotliwości wynosi zero, to jest to idealna współbrzmienie. Ta sama współbrzmienie występuje, jeśli różnica częstotliwości jest większa niż pasmo krytyczne. Dysonans występuje tylko wtedy, gdy różnica częstotliwości wynosi od 5% do 50% pasma krytycznego. Najwyższy stopień dysonansu w danym segmencie słychać, gdy różnica wynosi jedną czwartą szerokości pasma krytycznego. Na tej podstawie łatwo jest przeanalizować dowolne mieszane nagranie muzyczne i kombinację instrumentów pod kątem współbrzmienia lub dysonansu dźwięku. Nietrudno zgadnąć, jak dużą rolę odgrywają w tym przypadku inżynier dźwięku, studio nagrań i inne elementy finalnej ścieżki dźwiękowej, cyfrowej lub analogowej, a to wszystko jeszcze przed próbą odtworzenia jej na sprzęcie odtwarzającym dźwięk.

Lokalizacja dźwięku

System obuusznego słyszenia i lokalizacji przestrzennej pomaga człowiekowi dostrzec pełnię przestrzennego obrazu dźwiękowego. Ten mechanizm percepcji realizowany jest poprzez dwa odbiorniki słuchowe i dwa kanały słuchowe. Informacje dźwiękowe docierające tymi kanałami są następnie przetwarzane w peryferyjnej części układu słuchowego i poddawane analizie widmowo-czasowej. Ponadto informacje te są przekazywane do wyższych części mózgu, gdzie porównuje się różnicę między lewym i prawym sygnałem dźwiękowym i powstaje pojedynczy obraz dźwiękowy. Opisany mechanizm nazywa się słuch obuuszny. Dzięki temu osoba ma następujące unikalne zdolności:

1) lokalizacja sygnałów dźwiękowych z jednego lub więcej źródeł, tworząc w ten sposób przestrzenny obraz percepcji pola dźwiękowego
2) separacja sygnałów pochodzących z różnych źródeł
3) wyróżnianie jednych sygnałów na tle innych (np. izolowanie mowy i głosu od hałasu lub brzmienia instrumentów)

Lokalizację przestrzenną łatwo zaobserwować na prostym przykładzie. Na koncercie, na którym scena i określona liczba muzyków znajdują się w określonej odległości od siebie, można łatwo (w razie potrzeby, nawet zamykając oczy) określić kierunek dochodzenia sygnału dźwiękowego każdego instrumentu, ocenić głębokość i przestrzenność pola dźwiękowego. W ten sam sposób ceniony jest dobry system hi-fi, który jest w stanie wiarygodnie „odtworzyć” takie efekty przestrzenności i lokalizacji, w ten sposób faktycznie „oszukując” mózg, aby poczuł pełną obecność podczas występu ulubionego wykonawcy na żywo. O lokalizacji źródła dźwięku decydują zwykle trzy główne czynniki: czas, intensywność i widmo. Niezależnie od tych czynników istnieje wiele wzorców, które można wykorzystać do zrozumienia podstaw dotyczących lokalizacji dźwięku.

Największy efekt lokalizacji odbierany przez ludzki słuch występuje w obszarze średnich częstotliwości. Jednocześnie prawie niemożliwe jest określenie kierunku dźwięków o częstotliwościach powyżej 8000 Hz i poniżej 150 Hz. Ten ostatni fakt jest szczególnie szeroko stosowany w systemach hi-fi i kinie domowym przy wyborze lokalizacji subwoofera (sekcji niskich częstotliwości), którego lokalizacja w pomieszczeniu, ze względu na brak lokalizacji częstotliwości poniżej 150 Hz, jest praktycznie nieistotne, a słuchacz i tak ma całościowy obraz sceny dźwiękowej. Dokładność lokalizacji zależy od lokalizacji źródła promieniowania fali dźwiękowej w przestrzeni. Zatem największą dokładność lokalizacji dźwięku obserwuje się w płaszczyźnie poziomej, osiągając wartość 3°. W płaszczyźnie pionowej ludzki układ słuchowy znacznie gorzej określa kierunek źródła, dokładność w tym przypadku wynosi 10-15° (ze względu na specyficzną budowę uszu i skomplikowaną geometrię). Dokładność lokalizacji różni się nieznacznie w zależności od kąta ustawienia obiektów emitujących dźwięk w przestrzeni względem słuchacza, a na efekt końcowy wpływa także stopień dyfrakcji fal dźwiękowych od głowy słuchacza. Należy również zauważyć, że sygnały szerokopasmowe są lokalizowane lepiej niż szum wąskopasmowy.

Znacznie ciekawsza jest sytuacja z określeniem głębi dźwięku kierunkowego. Na przykład osoba może określić odległość do obiektu za pomocą dźwięku, jednak dzieje się tak w większym stopniu ze względu na zmiany ciśnienia akustycznego w przestrzeni. Zazwyczaj im dalej obiekt znajduje się od słuchacza, tym bardziej fale dźwiękowe w wolnej przestrzeni są tłumione (w pomieszczeniu dodawany jest wpływ odbitych fal dźwiękowych). Można zatem stwierdzić, że dokładność lokalizacji jest większa w zamkniętym pomieszczeniu właśnie ze względu na występowanie pogłosu. Fale odbite powstające w zamkniętych przestrzeniach pozwalają na uzyskanie tak ciekawych efektów jak poszerzenie sceny dźwiękowej, obwiedzenie itp. Zjawiska te są możliwe właśnie dzięki czułości trójwymiarowej lokalizacji dźwięku. Główne zależności określające poziomą lokalizację dźwięku: 1) różnica w czasie przybycia fali dźwiękowej do lewego i prawego ucha; 2) różnice w natężeniu spowodowane dyfrakcją na głowie słuchacza. Aby określić głębokość dźwięku, ważna jest różnica poziomu ciśnienia akustycznego i różnica w składzie widmowym. Lokalizacja w płaszczyźnie pionowej jest również silnie zależna od dyfrakcji w małżowinie usznej.

Sytuacja jest bardziej skomplikowana w przypadku nowoczesnych systemów dźwięku przestrzennego opartych na technologii Dolby surround i analogach. Wydawać by się mogło, że zasady konstruowania systemów kina domowego jasno regulują sposób odtworzenia dość naturalistycznego obrazu przestrzennego dźwięku 3D z nieodłączną wolumenem i lokalizacją źródeł pozornych w przestrzeni. Jednak nie wszystko jest tak trywialne, ponieważ zwykle nie bierze się pod uwagę samych mechanizmów percepcji i lokalizacji dużej liczby źródeł dźwięku. Przetwarzanie dźwięku przez narządy słuchu polega na procesie dodawania sygnałów z różnych źródeł docierających do różnych uszu. Co więcej, jeśli struktura fazowa różnych dźwięków jest mniej więcej synchroniczna, proces taki jest odbierany przez ucho jako dźwięk pochodzący z jednego źródła. Istnieje również szereg trudności, w tym specyfika mechanizmu lokalizacji, która utrudnia dokładne określenie kierunku źródła w przestrzeni.

W związku z powyższym najtrudniejszym zadaniem staje się oddzielenie dźwięków pochodzących z różnych źródeł, szczególnie jeśli te różne źródła odtwarzają sygnał o podobnej amplitudzie i częstotliwości. I tak właśnie dzieje się w praktyce w każdym nowoczesnym systemie dźwięku przestrzennego, a nawet w konwencjonalnym systemie stereo. Kiedy dana osoba słucha dużej liczby dźwięków pochodzących z różnych źródeł, pierwszym krokiem jest ustalenie, czy każdy konkretny dźwięk należy do źródła, które je tworzy (grupowanie według częstotliwości, wysokości, barwy). I dopiero w drugim etapie słuch próbuje zlokalizować źródło. Następnie przychodzące dźwięki dzielone są na strumienie w oparciu o charakterystykę przestrzenną (różnica w czasie dotarcia sygnałów, różnica w amplitudzie). Na podstawie otrzymanych informacji powstaje mniej lub bardziej statyczny i utrwalony obraz słuchowy, na podstawie którego można określić, skąd pochodzi dany konkretny dźwięk.

Bardzo wygodnie jest prześledzić te procesy na przykładzie zwykłej sceny, na której na stałe rozmieszczeni są muzycy. Jednocześnie bardzo ciekawe jest to, że jeśli wokalista/wykonawca, zajmujący początkowo określoną pozycję na scenie, zacznie płynnie poruszać się po scenie w dowolnym kierunku, wcześniej utworzony obraz słuchowy nie ulegnie zmianie! Określenie kierunku dźwięku wydobywającego się z wokalisty pozostanie subiektywnie takie samo, jakby stał w tym samym miejscu, w którym stał przed wykonaniem ruchu. Dopiero w przypadku nagłej zmiany miejsca wykonawcy na scenie, powstały obraz dźwiękowy ulegnie rozszczepieniu. Oprócz omawianej problematyki i złożoności procesów lokalizacji dźwięków w przestrzeni, w przypadku wielokanałowych systemów surround, dość dużą rolę odgrywa proces pogłosu w końcowym pomieszczeniu odsłuchowym. Zależność tę najlepiej widać, gdy ze wszystkich kierunków dochodzi duża liczba odbitych dźwięków – dokładność lokalizacji ulega znacznemu pogorszeniu. Jeżeli nasycenie energią fal odbitych jest większe (przeważające) od dźwięków bezpośrednich, kryterium lokalizacji w takim pomieszczeniu staje się niezwykle niejasne i niezwykle trudno (jeśli nie niemożliwe) jest mówić o dokładności określenia takich źródeł.

Natomiast w pomieszczeniu silnie pogłosowym teoretycznie występuje lokalizacja, w przypadku sygnałów szerokopasmowych słuchem kieruje się parametrem różnicy intensywności. W tym przypadku kierunek określa się za pomocą składowej widma o wysokiej częstotliwości. W każdym pomieszczeniu dokładność lokalizacji będzie zależała od czasu dotarcia dźwięków odbitych po dźwiękach bezpośrednich. Jeśli odstęp między tymi sygnałami dźwiękowymi jest zbyt mały, „prawo fali bezpośredniej” zaczyna działać, aby pomóc systemowi słuchowemu. Istota tego zjawiska: jeśli brzmi krótka przerwa opóźnienia czasowe pochodzą z różnych kierunków, wówczas lokalizacja całego dźwięku następuje według pierwszego dochodzącego dźwięku, tj. ucho w pewnym stopniu ignoruje dźwięk odbity, jeśli pojawia się zbyt wcześnie po dźwięku bezpośrednim. Podobny efekt pojawia się także przy określeniu kierunku dochodzenia dźwięku w płaszczyźnie pionowej, jednak w tym przypadku jest on znacznie słabszy (ze względu na zauważalnie większą wrażliwość układu słuchowego na lokalizację w płaszczyźnie pionowej).

Istota efektu pierwszeństwa jest znacznie głębsza i ma raczej charakter psychologiczny niż fizjologiczny. Przeprowadzono dużą liczbę eksperymentów, na podstawie których ustalono zależność. Efekt ten występuje przede wszystkim wtedy, gdy czas wystąpienia echa, jego amplituda i kierunek pokrywają się z niektórymi „oczekiwaniami” słuchacza co do tego, jak akustyka danego pomieszczenia kształtuje obraz dźwiękowy. Być może dana osoba miała już doświadczenie słuchowe w tym lub podobnym pomieszczeniu, co predysponuje narząd słuchowy do wystąpienia „oczekiwanego” efektu pierwszeństwa. Aby ominąć te ograniczenia tkwiące w ludzkim słuchu, w przypadku kilku źródeł dźwięku stosuje się różne triki i triki, za pomocą których ostatecznie kształtuje się mniej lub bardziej wiarygodna lokalizacja instrumentów muzycznych/innych źródeł dźwięku w przestrzeni. Ogólnie rzecz biorąc, reprodukcja obrazów dźwiękowych stereo i wielokanałowych opiera się na wielkim oszustwie i tworzeniu iluzji słuchowej.

Kiedy dwa lub więcej systemów głośnikowych (na przykład 5.1 lub 7.1, a nawet 9.1) odtwarzają dźwięk z różnych punktów pomieszczenia, słuchacz słyszy dźwięki dochodzące z nieistniejących lub wyimaginowanych źródeł, postrzegając pewną panoramę dźwiękową. Możliwość tego oszustwa leży w biologicznych cechach ludzkiego ciała. Najprawdopodobniej dana osoba nie miała czasu przyzwyczaić się do rozpoznania takiego oszustwa, ponieważ zasady „sztucznego” odtwarzania dźwięku pojawiły się stosunkowo niedawno. Ale choć proces tworzenia wyimaginowanej lokalizacji okazał się możliwy, realizacja nadal jest daleka od doskonałości. Faktem jest, że ucho tak naprawdę odbiera źródło dźwięku tam, gdzie tak naprawdę go nie ma, jednak dużym pytaniem jest poprawność i dokładność przekazania informacji dźwiękowej (w szczególności barwy). Poprzez liczne eksperymenty w rzeczywistych komorach pogłosowych i komorach bezechowych ustalono, że barwa fal dźwiękowych pochodzących ze źródeł rzeczywistych i urojonych jest inna. Wpływa to głównie na subiektywne postrzeganie głośności widmowej, w tym przypadku barwa zmienia się w sposób znaczący i zauważalny (w porównaniu z podobnym dźwiękiem odtwarzanym przez prawdziwe źródło).

W przypadku wielokanałowych systemów kina domowego poziom zniekształceń jest zauważalnie wyższy z kilku powodów: 1) Wiele sygnałów dźwiękowych o podobnych charakterystykach amplitudowo-częstotliwościowych i fazowych dociera jednocześnie z różnych źródeł i kierunków (w tym fal odbitych) do każdego ucha kanał. Prowadzi to do zwiększonych zniekształceń i pojawienia się filtracji grzebieniowej. 2) Silna separacja głośników w przestrzeni (względem siebie; w systemach wielokanałowych odległość ta może wynosić kilka metrów lub więcej) przyczynia się do wzrostu zniekształceń barwy i podbarwień dźwięku w obszarze urojonego źródła. W rezultacie można powiedzieć, że podbarwienie barwy w systemach wielokanałowych i surround w praktyce zachodzi z dwóch powodów: zjawiska filtracji grzebieniowej oraz wpływu procesów pogłosowych w konkretnym pomieszczeniu. Jeżeli za reprodukcję informacji dźwiękowej odpowiada więcej niż jedno źródło (dotyczy to również systemu stereo z dwoma źródłami), nieuniknione jest pojawienie się efektu „filtrowania grzebieniowego”, spowodowanego różnym czasem dotarcia fal dźwiękowych do każdego kanału słuchowego . Szczególne nierówności obserwujemy w zakresie wyższej średnicy 1-4 kHz.

Osoba odbiera dźwięk przez ucho (ryc.).

Na zewnątrz znajduje się zlew ucho zewnętrzne , przechodząc do kanału słuchowego o średnicy D 1 = 5 mm i długość 3 cm.

Dalej znajduje się błona bębenkowa, która wibruje pod wpływem fali dźwiękowej (rezonuje). Błona jest przymocowana do kości ucho środkowe , przenosząc wibracje na inną membranę i dalej do ucha wewnętrznego.

Ucho wewnętrzne wygląda jak skręcona rurka („ślimak”) z płynem. Średnica tej rurki D 2 = 0,2 mm długość 3 – 4 cm długi.

Ponieważ wibracje powietrza w fali dźwiękowej są słabe, aby bezpośrednio wzbudzić płyn w ślimaku, układ ucha środkowego i wewnętrznego wraz z ich membranami pełni rolę wzmacniacza hydraulicznego. Powierzchnia błony bębenkowej ucha wewnętrznego jest mniejsza niż powierzchnia błony bębenkowej ucha środkowego. Ciśnienie wywierane przez dźwięk na błony bębenkowe jest odwrotnie proporcjonalne do powierzchni:

Dlatego nacisk na ucho wewnętrzne znacznie wzrasta:

W uchu wewnętrznym na całej długości rozciągnięta jest kolejna błona (podłużna), twarda na początku ucha i miękka na końcu. Każda sekcja tej podłużnej membrany może wibrować z własną częstotliwością. W części twardej wzbudzane są oscylacje o wysokiej częstotliwości, a w części miękkiej oscylacje o niskiej częstotliwości. Wzdłuż tej błony przebiega nerw przedsionkowo-ślimakowy, który wyczuwa wibracje i przekazuje je do mózgu.

Najniższa częstotliwość drgań źródła dźwięku 16-20 Hz jest odbierany przez ucho jako dźwięk o niskim basie. Region najwyższa czułość słuchu przechwytuje część podzakresów średnich częstotliwości i część podzakresów wysokich częstotliwości i odpowiada zakresowi częstotliwości od 500 Hz zanim 4-5 kHz . Ludzki głos i dźwięki wytwarzane przez większość ważnych dla nas procesów zachodzących w przyrodzie mają częstotliwość w tym samym przedziale. W tym przypadku dźwięki o częstotliwościach od 2 kHz zanim 5 kHz słyszalny przez ucho jako dźwięk dzwonienia lub gwizdania. Innymi słowy, najważniejsze informacje są przesyłane przy częstotliwościach audio do ok 4-5 kHz.

Podświadomie dzielimy dźwięki na „pozytywne”, „negatywne” i „neutralne”.

Do dźwięków negatywnych zaliczają się dźwięki, które wcześniej były nieznane, dziwne i niewytłumaczalne. Powodują strach i niepokój. Należą do nich również dźwięki o niskiej częstotliwości, na przykład niskie uderzenie bębna lub wycie wilka, ponieważ budzą strach. Ponadto strach i przerażenie budzą niesłyszalne dźwięki o niskiej częstotliwości (infradźwięki). Przykłady:

W latach 30. XX wieku w jednym z londyńskich teatrów wykorzystano ogromną piszczałkę organową jako efekt sceniczny. Infradźwięki tej fajki wprawiły cały budynek w drżenie, a w ludziach zapanował strach.

Pracownicy National Physics Laboratory w Anglii przeprowadzili eksperyment, dodając ultraniskie częstotliwości (infradźwięki) do brzmienia konwencjonalnych instrumentów akustycznych muzyki klasycznej. Słuchacze odczuli spadek nastroju i uczucie strachu.

Na Wydziale Akustyki Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego prowadzono badania nad wpływem muzyki rockowej i popowej na organizm człowieka. Okazało się, że częstotliwość głównego rytmu utworu „Deep People” powoduje niekontrolowane podekscytowanie, utratę kontroli nad sobą, agresywność wobec innych lub negatywne emocje wobec siebie. Piosenka „The Beatles”, na pierwszy rzut oka eufoniczna, okazała się szkodliwa, a nawet niebezpieczna, ponieważ ma podstawowy rytm około 6,4 Hz. Częstotliwość ta rezonuje z częstotliwościami klatki piersiowej, Jama brzuszna i jest zbliżona do częstotliwości naturalnej mózgu (7 Hz). Dlatego podczas słuchania tej kompozycji tkanki brzucha i klatki piersiowej zaczynają boleć i stopniowo zapadać się.

Infradźwięki powodują drgania w różnych układach w organizmie człowieka, w szczególności w układzie sercowo-naczyniowym. Ma to niekorzystne skutki i może prowadzić np. do nadciśnienia. Oscylacje o częstotliwości 12 Hz mogą, jeśli ich intensywność przekroczy próg krytyczny, spowodować śmierć organizmów wyższych, w tym człowieka. Ta i inne częstotliwości infradźwiękowe występują w hałasie przemysłowym, hałasie drogowym i innych źródłach.

Komentarz: U zwierząt rezonans częstotliwości muzycznych i częstotliwości naturalnych może prowadzić do zaburzenia funkcji mózgu. Kiedy brzmi „metal rock”, krowy przestają dawać mleko, ale świnie wręcz przeciwnie, uwielbiają metal rock.

Pozytywne są odgłosy strumienia, przypływu morza lub śpiewu ptaków; przynoszą ulgę.

Poza tym rock nie zawsze jest zły. Na przykład muzyka country grana na banjo pomaga w powrocie do zdrowia, choć już na samym początku choroby źle wpływa na zdrowie.

Pozytywne dźwięki obejmują klasyczne melodie. Na przykład amerykańscy naukowcy umieszczali wcześniaki w pudełkach, aby słuchać muzyki Bacha i Mozarta, a dzieci szybko wracały do zdrowia i przybierały na wadze.

Dzwonienie ma korzystny wpływ na zdrowie człowieka.

Każdy efekt dźwiękowy jest wzmocniony w półmroku i ciemności, ponieważ zmniejsza się proporcja informacji otrzymywanych za pomocą wzroku

Pochłanianie dźwięku w powietrzu i otaczających powierzchniach

Pochłanianie dźwięku w powietrzu

W każdym momencie w dowolnym punkcie pomieszczenia natężenie dźwięku jest równe sumie natężenia dźwięku bezpośredniego wydobywającego się bezpośrednio ze źródła i natężenia dźwięku odbitego od otaczających powierzchni pomieszczenia:

Kiedy dźwięk rozchodzi się w powietrzu atmosferycznym i jakimkolwiek innym ośrodku, następuje utrata natężenia. Straty te są spowodowane absorpcją energii dźwiękowej w powietrzu i otaczających powierzchniach. Rozważ zastosowanie pochłaniania dźwięku teoria fal .

Wchłanianie dźwięk to zjawisko nieodwracalnej przemiany energii fali dźwiękowej w inny rodzaj energii, przede wszystkim w energię ruchu termicznego cząstek ośrodka. Pochłanianie dźwięku następuje zarówno w powietrzu, jak i wtedy, gdy dźwięk odbija się od otaczających powierzchni.

Pochłanianie dźwięku w powietrzu towarzyszy spadek ciśnienia akustycznego. Pozwól, aby dźwięk płynął wzdłuż kierunku R ze źródła. Następnie w zależności od odległości R w stosunku do źródła dźwięku amplituda ciśnienia akustycznego maleje wraz ze wzrostem prawo wykładnicze :

, (63)

Gdzie P 0 to początkowe ciśnienie akustyczne przy R = 0

 – współczynnik absorpcji dźwięk. Wzór (63) wyraża prawo pochłaniania dźwięku .

znaczenie fizyczne współczynnik  jest to, że współczynnik pochłaniania jest liczbowo równy odwrotności odległości, o jaką maleje ciśnienie akustyczne mi = 2,71 raz:

Jednostka SI:

Ponieważ siła dźwięku (intensywność) jest proporcjonalna do kwadratu ciśnienia akustycznego, to jest taka sama prawo pochłaniania dźwięku można zapisać jako:

, (63*)

Gdzie I 0 – siła (natężenie) dźwięku w pobliżu źródła dźwięku, tj. przy R = 0 :

Wykresy zależności P dźwięk (R) I I(R) są przedstawione na ryc. 16.

Z wzoru (63*) wynika, że dla poziomu natężenia dźwięku obowiązuje równanie:

. (64)

Dlatego jednostką współczynnika absorpcji w SI jest: neper na metr

Ponadto można to obliczyć w bela na metr (b/m) Lub decybeli na metr (dB/m).

Komentarz: Można scharakteryzować pochłanianie dźwięku współczynnik straty , co jest równe

, (65)

Gdzie  – długość fali dźwiękowej, produkt  – l ogarytmiczny współczynnik tłumienia dźwięk. Wartość równa odwrotności współczynnika strat

zwany współczynnik jakości .

Nie ma jeszcze pełnej teorii pochłaniania dźwięku w powietrzu (atmosferze). Liczne szacunki empiryczne podają różne wartości współczynnika absorpcji.

Pierwsza (klasyczna) teoria pochłaniania dźwięku została stworzona przez Stokesa i opiera się na uwzględnieniu wpływu lepkości (tarcia wewnętrznego pomiędzy warstwami ośrodka) i przewodności cieplnej (wyrównanie temperatur pomiędzy warstwami ośrodka). Uproszczony Formuła Stokesa ma postać:

, (66)

Gdzie  – lepkość powietrza,  – Współczynnik Poissona,  0 – gęstość powietrza w temperaturze 0 0 C,  – prędkość dźwięku w powietrzu. W normalnych warunkach wzór ten będzie miał postać:

. (66*)

Jednakże wzór Stokesa (63) lub (63*) obowiązuje tylko dla jednoatomowy gazy, których atomy mają trzy translacyjne stopnie swobody, tj. kiedy  =1,67 .

Dla gazy o cząsteczkach 2, 3 lub wieloatomowych oznaczający  znacznie więcej, ponieważ dźwięk wzbudza rotacyjne i wibracyjne stopnie swobody cząsteczek. W przypadku takich gazów (w tym powietrza) wzór jest dokładniejszy

, (67)

Gdzie T N = 273,15 tys. – temperatura bezwzględna topnienia lodu (punkt potrójny), P N = 1,013 . 10 5 Tata – normalne ciśnienie atmosferyczne, T I P– rzeczywista (mierzona) temperatura i ciśnienie atmosferyczne,  =1,33 dla gazów dwuatomowych,  =1,33 dla gazów trój- i wieloatomowych.

Pochłanianie dźwięku przez otaczające powierzchnie

Pochłanianie dźwięku przez otaczające powierzchnie występuje, gdy dźwięk odbija się od nich. W tym przypadku część energii fali dźwiękowej zostaje odbita i powoduje pojawienie się stojących fal dźwiękowych, a pozostała część energii zostaje zamieniona na energię ruchu termicznego cząstek przeszkody. Procesy te charakteryzują się współczynnikiem odbicia i współczynnikiem absorpcji otaczającej struktury.

Współczynnik odbicia dźwięk z bariery jest bezwymiarowa wielkość równa stosunkowi części energii faliW negatywny , odbitego od przeszkody, na całą energię faliW Podkładka upadek na przeszkodę

Pochłanianie dźwięku przez przeszkodę charakteryzuje się współczynnik absorpcji – bezwymiarowa wielkość równa stosunkowi części energii faliW absorbujący pochłonięty przez przeszkodę(i przekształcona w energię wewnętrzną substancji barierowej), do całej energii falW Podkładka upadek na przeszkodę

Średni współczynnik absorpcji dźwięk docierający do wszystkich otaczających powierzchni jest równy

, (68*)

Gdzie  I – współczynnik pochłaniania dźwięku przez materiał I przeszkoda, S i – obszar I przeszkody, S– całkowita powierzchnia przeszkód, N- liczba różnych przeszkód.

Z tego wyrażenia możemy wywnioskować, że średni współczynnik absorpcji odpowiada pojedynczemu materiałowi, który mógłby pokryć wszystkie powierzchnie przegród pomieszczenia, zachowując przy tym całkowite pochłanianie dźwięku (A ), równy

. (69)

Fizyczne znaczenie całkowitego pochłaniania dźwięku (A): jest liczbowo równy współczynnikowi pochłaniania dźwięku otwartego otworu o powierzchni 1 m2.

Nazywa się jednostką pochłaniania dźwięku Sabina:

Percepcja dźwięku opiera się na dwóch procesach zachodzących w ślimaku:

■ separacja dźwięków różne częstotliwości w zależności od miejsca ich największego oddziaływania na błonę główną ślimaka;

■ transformacja komórki receptorowe drgań mechanicznych w pobudzenie nerwowe.

Wibracje dźwiękowe dochodzące do ucha wewnętrznego przez okienko owalne przekazywane są do przychłonki, a drgania tego płynu prowadzą do przemieszczeń błony głównej, na której znajdują się receptorowe komórki rzęsate: wewnętrznej i zewnętrznej, oddzielonych od siebie łukami Cortiego . Włosy komórek receptorowych są myte przez endolimfę i wchodzą w kontakt z błoną powłokową, która znajduje się nad komórkami włoskowatymi na całym odcinku kanału błonowego. Pod wpływem dźwięków błona główna zaczyna wibrować, włoski komórek receptorowych dotykają błony powłokowej i ulegają mechanicznemu podrażnieniu. W rezultacie zachodzi w nich proces wzbudzenia, który jest wysyłany włóknami doprowadzającymi do neuronów zwoju spiralnego ślimaka i dalej do centralnego układu nerwowego.

Wysokość słupa oscylującej cieczy i odpowiednio miejsce największego przemieszczenia membrany głównej zależą od wysokości dźwięku: dźwięki o wysokiej częstotliwości dają największy efekt na początku membrany głównej membrany , i niskie częstotliwości – dotrzeć do szczytu ślimaka . Zatem , dźwięki o różnych częstotliwościach pobudzają różne komórki rzęsate i różne włókna . Wzrost natężenia dźwięku prowadzi do wzrostu liczby pobudzonych komórek włoskowatych i włókien nerwowych, co pozwala na rozróżnienie natężenia drgań dźwiękowych.

Istnieje przewodzenie dźwięku w kości i powietrzu. W normalnych warunkach u człowieka dominuje przewodzenie powietrzne - przewodzenie wibracji dźwiękowych przez ucho zewnętrzne i środkowe do receptorów ucha wewnętrznego . W przypadku przewodnictwa kostnego wibracje dźwiękowe przenoszone są przez kości czaszki bezpośrednio do ślimaka (na przykład podczas nurkowania, nurkowania).

Osoba zwykle odbiera dźwięki o częstotliwości od 15 do 20 000 Hz. U dzieci górna granica sięga 22 000 Hz, z wiekiem maleje. Największą czułość stwierdzono w zakresie częstotliwości od 1 000 zanim 3 000 Hz . Obszar ten odpowiada najczęściej występującym częstotliwościom w ludzkiej mowie i muzyce. .

4. Znaczenie i ogólny plan organizacji przedsionka system wykrywania

Przedsionkowy układ sensoryczny służy do analizy położenia i ruchu ciała w przestrzeni. To jeden z najstarszych systemów sensorycznych , powstały pod wpływem grawitacji na Ziemi . Wraz z wizualnym układem sensorycznym i analizatorem kinestetycznym odgrywa wiodącą rolę w orientacji przestrzennej człowieka. Impulsy z przedsionków wykorzystywane są w organizmie do utrzymania równowagi ciała, regulacji i utrzymania postawy oraz do przestrzennej organizacji ruchów człowieka. Przy równomiernym ruchu lub w spoczynku receptory przedsionkowego układu sensorycznego nie są wzbudzone. .

Przedsionkowy układ sensoryczny składa się z następujących części:

1. obwodowy, który obejmuje dwie formacje zawierające mechanoreceptory układu przedsionkowego - przedsionek (kieszeń i macica) oraz kanały półkoliste;

2. przewodzący , który zaczyna się od receptorów przy włóknach komórki dwubiegunowej ( pierwszy neuron ) węzeł przedsionkowy zlokalizowany w kości skroniowej, aksony tych neuronów tworzą nerw przedsionkowy i wraz z nerwem słuchowym, jako część 8. pary nerwów czaszkowych, wchodzą do rdzenia przedłużonego; w jądrach przedsionkowych rdzenia przedłużonego znajdują się drugie

3. neurony, z których impulsy wędrują do trzecich neuronów - we wzgórzu. Sygnały z jąder przedsionkowych wysyłane są nie tylko do wzgórza (nie jest to jedyny sposób), ale są wysyłane do wielu części ośrodkowego układu nerwowego: rdzenia kręgowego, móżdżku, formacji siatkowej i zwojów autonomicznych. 3. korowy, reprezentowany przez czwarte neurony, z których niektóre znajdują się w pierwotnym polu układu przedsionkowego w obszarze skroniowym kory, a inne - w pobliżu neuronów piramidalnych kory ruchowej i w słupku zakręt centralny. Dokładna lokalizacja ludzkiej kory przedsionkowej nie została jeszcze w pełni wyjaśniona.

5. Funkcjonowanie aparatu przedsionkowego

Tak więc obwodową częścią przedsionkowego układu czuciowego jest aparat przedsionkowy, umiejscowiony w uchu wewnętrznym w labiryncie piramidy kości skroniowej. Składa się z przedsionka i trzech kanałów półkolistych.

1. Kanały i jamy w kości skroniowej tworzą labirynt kostny aparatu przedsionkowego, który jest częściowo wypełniony labiryntem błoniastym. Pomiędzy labiryntem kostnym a błoniastym znajduje się płyn – perilimfa, a wewnątrz labiryntu błoniastego – endolimfa.

2. Aparat przedsionkowy przeznaczony jest do analizy wpływu grawitacji na zmiany położenia ciała w przestrzeni i przyspieszenia ruch prostoliniowy. Jest podzielony na 2 wnęki - worek i łagiewkę, zawierające urządzenia otolitowe, których mechanoreceptorami są komórki rzęsate. Część komórki receptorowej wystająca do jamy kończy się jednym dłuższym włosem ruchomym i 60–80 sklejonymi włosami nieruchomymi. Włosy te przenikają przez galaretowatą błonę otolityczną, która zawiera kryształy węglanu wapnia - otolity (ryc. 33).

3. W macicy błona otolityczna znajduje się w płaszczyźnie poziomej , a w torebce jest zgięty i umiejscowiony w płaszczyźnie czołowej i strzałkowej .

4. Kiedy zmienia się pozycja głowy i ciała, a także podczas przyspieszeń pionowych lub poziomych, błony otolitowe poruszają się swobodnie pod wpływem grawitacji we wszystkich trzech płaszczyznach (tj. przesuwają się po włosach), deformując w ten sposób włosy mechanoreceptorów . Im większe odkształcenie włosów, tym wyższa częstotliwość impulsów doprowadzających we włóknach nerwu przedsionkowego.

Ryż. 33. Budowa aparatu otolitycznego :

1 – otolity; 2 – błona otolitowa; 3 – włosy komórek receptorowych;

4 – komórki receptorowe; 5 - komórki wspierające; 6 – włókna nerwowe

Aparat kanałów półkolistych służy do analizy działania siły odśrodkowej podczas ruchów obrotowych. Jej odpowiednim bodźcem jest przyspieszenie kątowe. Kanały półkoliste znajdują się w trzech wzajemnie płaszczyzny prostopadłe(przód – w płaszczyźnie czołowej , boczny – w poziomie , z powrotem – w strzałkowym ) i są wypełnione, podobnie jak cały labirynt, gęstą endolimfą (jej lepkość jest 2–3 razy większa od lepkości wody). Jeden koniec każdego kanału jest rozwinięty w „ampułkę”. Receptorowe komórki rzęsate skupiają się wyłącznie w ampułkach w postaci cristae (fałdów, grzbietów), tj. przyklejony. Gdy endolimfa porusza się (podczas przyspieszeń kątowych), gdy włosy wyginają się w jednym kierunku, komórki rzęsate są pobudzane, a gdy poruszają się w przeciwnym kierunku, ulegają zahamowaniu. Potencjał receptorowy powstający w wyniku podrażnienia komórek rzęsatych przekazuje impuls do zakończeń włókien nerwowych przedsionkowych.

Aktualnie wyświetlane , że obrót lub przechylenie w jedną stronę zwiększa impulsy doprowadzające , i w innym kierunku – Zmniejsz to . Dzięki temu możliwe jest rozróżnienie kierunku ruchu liniowego lub obrotowego .

6. Wpływ układu przedsionkowego na różne funkcje organizmu

Przedsionkowy układ czuciowy jest połączony z wieloma ośrodkami rdzenia kręgowego i mózgu i powoduje szereg odruchów przedsionkowo-wegetatywnych i przedsionkowo-wegetatywnych (ryc. 34). Najważniejsze z tych reakcji mają charakter przedsionkowo-rdzeniowy.

Podrażnienia przedsionkowe powodują odruchy regulacyjne zmian napięcia mięśniowego, odruchy windy, a także specjalne ruchy oczu mające na celu zachowanie obrazu na siatkówce - oczopląs (ruchy gałki oczne z prędkością obrotową , ale w przeciwnym kierunku , następnie szybki powrót do pozycji wyjściowej i nowy obrót w przeciwnym kierunku) .

Ryż. 34. Połączenia doprowadzające aparatu przedsionkowego :

G – oko; Tk – jelito cienkie; M – mięsień; PM – rdzeń przedłużony;

F – żołądek; Patrz – rdzeń kręgowy

Reakcje przedsionkowo-wegetatywne obejmują układ sercowo-naczyniowy, przewód pokarmowy i inne narządy. Przy silnym i długotrwałym obciążeniu aparatu przedsionkowego pojawia się „choroba lokomocyjna” (przykładem jest choroba lokomocyjna), która objawia się zmianą częstości akcji serca i ciśnienie krwi, pogorszenie poczucia czasu, zmiany w funkcjach psychicznych - uwaga, myślenie operacyjne, pamięć krótkotrwała, przejawy emocjonalne. W ciężkich przypadkach występują zawroty głowy, nudności i wymioty. Zwiększoną skłonność do „choroby lokomocyjnej” można zmniejszyć poprzez specjalny trening (rotacje, huśtawki) i stosowanie szeregu leków.

W stanie nieważkości (kiedy wpływy przedsionkowe człowieka są wyłączone) następuje utrata świadomości przestrzennego położenia ciała. Utracone zostają umiejętności chodzenia i biegania. Pogarsza się stan układu nerwowego, pojawia się zwiększona drażliwość i niestabilność nastroju. Zatem oprócz głównej funkcji analitycznej, która jest ważna dla kontrolowania postawy i ruchów człowieka, przedsionkowy układ sensoryczny ma różnorodne skutki uboczne na wiele funkcji organizmu, które powstają w wyniku napromieniowania wzbudzenia na inne osoby ośrodki nerwowe.

Zachęta do działania

Zamiar działania

Celowe wzorce ruchu

(nabyte i wrodzone)

Regulacja postawy

Odruchy mono- i polisynaptyczne

Długość mięśnia Napięcie mięśni

Program

Wydajność

Ryż. 35. Plan ogólny organizacja układu sensorycznego ruchu

Wykład 22

SYSTEM CZUJNIKÓW SILNIKA .

SYSTEMY SENSORYCZNE SKÓRY , SMAK I ZAPACH

1. Znaczenie i ogólny plan organizacji układu sensorycznego ruchu

Motoryczny układ sensoryczny służy do analizy stanu układu motorycznego – jego ruchy i pozycje . Informacje o stopniu skurczu mięśni szkieletowych, napięciu ścięgien i zmianach kątów stawowych są niezbędne do regulacji czynności motorycznych i postawy.

Układ sensoryczny silnika składa się z następujących działów:

1. obwodowy, reprezentowany przez proprioceptory zlokalizowane w mięśniach, ścięgnach i torebkach stawowych;

2. przewodzący , który zaczyna się od komórek dwubiegunowych (pierwszych neuronów), których ciała znajdują się poza centralnym układem nerwowym – w zwojach rdzeniowych jeden z ich procesów jest związany z receptorami, drugi wchodzi do rdzenia kręgowego i przekazuje impulsy do drugich neuronów w rdzeniu przedłużonym (część ścieżek z proprioceptorów trafia do kory móżdżku), a następnie do trzecich neuronów - jądra przekaźnikowe wzgórza;

3. korowy, zlokalizowany w przednim centralnym zakręcie kory mózgowej.

Ogólny plan organizacji układu sensorycznego silnika pokazano na ryc. 35.

2. Funkcje proprioreceptorów

Mięśnie ssaków i ludzi zawierają 3 rodzaje wyspecjalizowanych receptorów: wrzeciona mięśniowe, receptory ścięgniste

Golgiego i receptory stawowe (receptory torebki stawowej i więzadeł stawowych). Wszystkie te receptory reagują na pobudzenie mechaniczne i biorą udział w koordynacji ruchów, będąc źródłem informacji o stanie narządu ruchu. Specyficznym bodźcem proprioreceptorów jest ich rozciąganie.

Wrzeciona mięśniowe to małe podłużne formacje (o długości kilku milimetrów i szerokości dziesiątych milimetra) zlokalizowane w grubości mięśnia. Każde wrzeciono pokryte jest torebką utworzoną z kilku warstw komórek, która rozszerza się w części środkowej i tworzy torbę jądrową (ryc. 36).

Ryż. 36. Wrzeciono mięśniowe:

1 – koniec bliższy śródwrzecionowego włókna mięśniowego przyczepionego do włókna mięśni szkieletowych; 2 – dalszy koniec tego włókna przyczepiony do powięzi; 3 – torba nuklearna; 4 – włókna doprowadzające; 5 – włókna neuronu ruchowego gamma; 6 - włókno neuronu ruchowego alfa prowadzące do mięśni szkieletowych

Wewnątrz kapsułki znajduje się wiązka (od 2 do 14) cienkich włókien (2 do 3 razy cieńszych niż zwykłe włókna mięśni szkieletowych), zwanych dofuzowe w przeciwieństwie do wszystkich innych włókien mięśniowych (pozafuzowy).

Wrzeciona są usytuowane równolegle do włókien ekstrafuzalnych – jeden koniec jest przymocowany do ścięgna, a drugi do włókna. Istnieją dwa rodzaje włókien śródfuzowych:

■ torbacze nuklearne- grubsze i dłuższe z jądrami pośrodku, pogrubiona część włókna - kaletki jądrowe, z którymi łączą się najgrubsze i najszybciej przewodzące włókna nerwowe doprowadzające - informują o dynamicznym składniku ruchu(szybkość zmiany długości mięśni) ;

■ łańcuch nuklearny- krótszy, cieńszy, z jądrami wydłużonymi w łańcuszek, informujący o składowej statycznej (długości aktualnie trzymanego mięśnia).

Zakończenia czuciowe doprowadzających włókien nerwowych są ułożone spiralnie (nawinięte) na włóknach śródwrzecionowych.

Podczas rozciągania mięśnia szkieletowego rozciągane są również receptory mięśniowe, a zakończenia włókien nerwowych ulegają deformacji, co powoduje pojawienie się w nich impulsów nerwowych, kierowanych przede wszystkim do neuronów ruchowych rdzenia kręgowego. Częstotliwość impulsów wzrasta wraz ze wzrostem rozciągnięcia mięśnia, a także ze wzrostem prędkości jego rozciągania. W ten sposób ośrodki nerwowe są informowane o szybkości rozciągania mięśnia i jego długości. Impuls z wrzecion mięśniowych trwa przez cały okres utrzymywania stanu rozciągniętego, co sprawia, że ośrodki są stale świadome długości mięśnia. Im bardziej subtelne i skoordynowane ruchy wykonują mięśnie, tym więcej zawierają wrzecionek mięśniowych: u ludzi, w głębokich mięśniach szyi łączących kręgosłup z głową, średnio jest ich 63, a w mięśniach ud i miednicy na 1 g masy mięśniowej przypada mniej niż 5 wrzecion.

Centralny układ nerwowy potrafi precyzyjnie regulować wrażliwość proprioceptorów, tj. wrzeciona mają również unerwienie odprowadzające: śródwrzecionowe włókna mięśniowe są unerwione przez aksony docierające do nich z neuronów motorycznych gamma. Wzbudzeniu neuronów ruchowych alfa towarzyszy pobudzenie neuronów ruchowych gamma. Aktywacja neuronów ruchowych gamma prowadzi do wzrostu wrażliwości (pobudliwości) neuronów doprowadzających: przy tej samej długości mięśnia szkieletowego do ośrodków nerwowych dociera większa liczba impulsów doprowadzających.

Wyładowania z małych neuronów motorycznych gamma w rdzeniu kręgowym powodują skurcz śródwrzecionowych włókien mięśniowych po obu stronach kaletki jądrowej wrzeciona. W efekcie dochodzi do rozciągnięcia środkowej nieredukowalnej części wrzeciona mięśniowego, a odkształcenie wychodzącego stąd włókna nerwowego powoduje wzrost jego pobudliwości. Pozwala to po pierwsze na wyizolowanie impulsów proprioceptywnych z tła innych informacji aferentnych, a po drugie na zwiększenie dokładności analizy stanu mięśni. Zwiększenie czułości wrzecion następuje podczas ruchu, a nawet w stanie przed uruchomieniem. Wyjaśnia to fakt, że ze względu na niską pobudliwość neuronów ruchowych gamma, ich aktywność w spoczynku jest słabo wyrażona, a podczas ruchów dobrowolnych i reakcji przedsionkowych jest aktywowana. Czułość proprioceptorów wzrasta również przy umiarkowanej stymulacji włókien współczulnych i uwolnieniu małych dawek adrenaliny.

Receptory ścięgna Golgiego znajdują się na styku włókien mięśniowych i ścięgien. Receptory ścięgien (zakończenia włókien nerwowych) oplatają cienkie włókna ścięgien otoczone torebką. W wyniku sekwencyjnego przyłączania się receptorów ścięgnistych do włókien mięśniowych (a w niektórych przypadkach także do wrzecion mięśniowych) dochodzi do rozciągania mechanoreceptorów ścięgnistych, gdy mięśnie są napięte, tj. są podekscytowani, gdy mięsień się kurczy. Tym samym, w odróżnieniu od wrzecion mięśniowych, receptory ścięgniste informują ośrodki nerwowe o sile wytworzonej przez mięsień (stopień napięcia mięśnia i tempo jego rozwoju). Na poziomie kręgosłupa poprzez interneurony powodują hamowanie neuronów ruchowych własnych mięśni i pobudzenie neuronów ruchowych antagonisty.

Receptory stawowe informują o położeniu poszczególnych części ciała w przestrzeni i względem siebie. Są to wolne zakończenia nerwowe lub zakończenia zamknięte w specjalnej torebce. Niektóre receptory stawowe wysyłają informację o wielkości kąta stawowego, tj. o położeniu stawu. Ich impuls trwa przez cały okres utrzymywania danego kąta. Im większe przesunięcie kątowe, tym wyższa częstotliwość. Pozostałe receptory stawowe zostają pobudzone dopiero w momencie ruchu w stawie, tj. przesyłać informacje o prędkości ruchu. Częstotliwość ich impulsacji wzrasta wraz ze wzrostem szybkości zmiany kąta stawowego.

Sygnały pochodzące z receptorów wrzecion mięśniowych, narządów ścięgien, worków stawowych i dotykowych receptorów skóry nazywane są kinestetycznymi , te. informowanie o ruchu ciała. Ich udział w dobrowolnej regulacji ruchów jest zróżnicowany. Sygnały z receptorów stawowych powodują zauważalną reakcję w korze mózgowej i są dobrze poznane. Dzięki nim człowiek lepiej dostrzega różnice w ruchach stawów niż różnice w stopniu napięcia mięśni w pozycjach statycznych czy utrzymaniu wagi. Sygnały z innych proprioceptorów, docierające głównie do móżdżku, zapewniają nieświadomą regulację, podświadomą kontrolę ruchów i postawy.

3. Systemy sensoryczne skóry , narządy wewnętrzne , smak i zapach

W skórze i narządy wewnętrzne Istnieje wiele receptorów, które reagują na bodźce fizyczne i chemiczne.

Odbiór skóry

Skóra zapewnia percepcję dotyku, temperatury i bólu. Na 1 cm 2 skóry znajduje się średnio 12 13 punktów zimnych, 1 2 termiczne, 25 dotykowych i około 100 punktów bólowych.

Dotykowy system dotykowy przeznaczony do analizy nacisku i dotyku. Jego receptorami są wolne zakończenia nerwowe i złożone formacje (ciała Meissnera, ciała Paciniego), w których zakończenia nerwowe są zamknięte w specjalnej torebce. Znajdują się w górnych i dolnych warstwach skóry, w naczyniach skórnych, u nasady włosa. Jest ich szczególnie dużo na palcach rąk i nóg, dłoniach, podeszwach i ustach. Są to mechanoreceptory reagujące na rozciąganie, nacisk i wibracje. Najbardziej wrażliwym receptorem jest ciałko Paciniego, które wywołuje wrażenie dotyku w przypadku przemieszczenia torebki zaledwie o 0,0001 mm. Im większe ciałko Paciniego, tym grubsze i szybciej przewodzące nerwy doprowadzające odchodzą od niego. Wykonują krótkotrwałe salwy (czas trwania 0,005 s), informujące o rozpoczęciu i zakończeniu działania bodźca mechanicznego.

Ścieżka informacji dotykowych jest następująca: receptor - 1. neuron w zwojach kręgowych - 2. neuron w rdzeniu kręgowym lub rdzeniu przedłużonym - 3-t neuron w międzymózgowiu (wzgórzu) - 4-t neuron w tylnym centralnym zakręcie kory mózgowej (w pierwotnym obszarze somatosensorycznym).

Odbiór temperatury przeprowadzane przez receptory zimna (kolby Krause) i termiczne (ciała Ruffiniego, Golgiego-Mazzoniego). W temperaturze skóry 31 – 37°C receptory te są prawie nieaktywne. Poniżej tej granicy receptory zimna aktywują się proporcjonalnie do spadku temperatury, następnie ich aktywność maleje i całkowicie zatrzymuje się w temperaturze +12°C. W temperaturach powyżej 37°C receptory termiczne ulegają aktywacji, osiągając maksymalną aktywność w temperaturze +43°C, po czym reakcje gwałtownie ustają.

Odbiór bólu zdaniem większości ekspertów nie ma specjalnych formacji percepcyjnych. Bolesna stymulacja jest odbierana przez wolne zakończenia nerwowe, a także występuje przy silnej temperaturze i mechanicznej stymulacji odpowiednich termo- i mechanoreceptorów.

Bodźce temperaturowe i bólowe przekazywane są do rdzenia kręgowego, stamtąd do międzymózgowia i do obszaru somatosensorycznego kory mózgowej.

3.2. Wisceroceptywny ( interoceptywny ) system wykrywania

W narządach wewnętrznych znajduje się wiele receptorów odbierających ciśnienie - baroreceptory naczyniowe, przewód jelitowy itp., zmiany w chemii środowiska wewnętrznego, - chemoreceptory, jego temperatura, - termoreceptory, ciśnienie osmotyczne, stymulacja bólu. Za ich pomocą w sposób bezwarunkowy i odruchowy reguluje się stałość różnych stałych środowiska wewnętrznego (utrzymując homeostazę), centralny układ nerwowy jest informowany o zmianach w narządach wewnętrznych.

Informacje z interoreceptorów poprzez nerw błędny, trzewny i miednicy docierają do międzymózgowia (zarówno wzgórza, jak i podwzgórza), a także do jąder podkorowych (ciało ogoniaste), móżdżku i dalej do czołowych i innych obszarów kory mózgowej. Działanie tego systemu praktycznie nie jest realizowane, jest słabo zlokalizowane, ale kiedy poważne podrażnienia to dobre uczucie. Bierze udział w powstawaniu złożonych wrażeń - pragnienia, głodu itp.

3.3. Układy sensoryczne węchowe i smakowe

Do najstarszych należą systemy zmysłów węchowego i smakowego. Mają za zadanie wykrywać i analizować podrażnienia chemiczne , pochodzących ze środowiska zewnętrznego.

X Emoreceptory węchowe zlokalizowane są w nabłonku węchowym górnych dróg nosowych. Są to dwubiegunowe komórki rzęsate, które przekazują informacje kość sitowa czaszki do komórek opuszki węchowej mózgu i dalej drogą węchową do stref węchowych kory mózgowej (haczyk konika morskiego , zakręt hipokampa i inne). Różne receptory selektywnie reagują na różne cząsteczki substancji zapachowych, wzbudzając się tylko przez te cząsteczki, które są lustrzanym odbiciem powierzchni receptora. Postrzegają to, co eteryczne , kamfora , Mennica , piżmowe i inne zapachy , a wrażliwość na niektóre substancje jest niezwykle wysoka .

Chemoreceptory smaku to kubki smakowe zlokalizowane w nabłonku języka, tylnej ścianie gardła i podniebieniu miękkim. Dzieci mają ich więcej , i z wiekiem – maleje . Mikrokosmki komórek receptorowych wystają z opuszki na powierzchnię języka i reagują na substancje rozpuszczone w wodzie. Ich sygnały docierają przez włókna nerwu twarzowego i językowo-gardłowego do wzgórza i dalej do obszaru somatosensorycznego kory. Receptory znajdujące się w różnych częściach języka odbierają cztery podstawowe smaki : gorzki ( tył język), kwaśny (krawędzie języka), słodki (przód języka) i słony (przód i krawędzie języka). Nie ma ścisłej zgodności między wrażeniami smakowymi a strukturą chemiczną substancji, ponieważ doznania smakowe mogą ulec zmianie z powodu choroby, ciąży itp. Kształtowanie wrażeń smakowych obejmuje zmysł węchu, dotyku, bólu i wrażliwość na temperaturę. Informacje pochodzące ze zmysłu smaku wykorzystywane są do organizowania zachowań żywieniowych związanych z pozyskiwaniem, wyborem, preferowaniem lub odrzucaniem pożywienia oraz wywoływaniem uczucia głodu i sytości.

4. Recykling , interakcja i znaczenie informacji zmysłowych

Informacje sensoryczne przekazywane są z receptorów do wyższych partii mózgu dwiema głównymi drogami układu nerwowego – specyficzną i nieswoistą . Ścieżki specyficzne to klasyczne drogi doprowadzające układu wzrokowego, słuchowego, motorycznego i innych zmysłów, które stanowią jeden z trzech głównych bloków funkcjonalnych mózgu – blok odbioru, przetwarzania i przechowywania informacji (A. R. Luria, 1962, 1973). . W przetwarzaniu tej informacji uczestniczy także niespecyficzny układ mózgowy, który nie ma bezpośrednich połączeń z receptorami obwodowymi, lecz odbiera impulsy poprzez zabezpieczenia ze wszystkich wznoszących się specyficznych układów i zapewnia ich szeroką interakcję.

4.1. Przetwarzanie informacji sensorycznej w obszarach przewodzących

Analiza otrzymanych podrażnień następuje we wszystkich częściach układów sensorycznych. Najprostszą formę analizy przeprowadza się na poziomie receptorów: ze wszystkich wpływów padających na organizm izolują (wybierają) bodźce jednego rodzaju (światło, dźwięk itp.). Jednocześnie możliwa jest bardziej szczegółowa identyfikacja charakterystyki sygnału w jednym systemie czujnikowym ( rozróżnianie kolorów przez fotoreceptory czopkowe itp. . ).

Dalsze przetwarzanie informacji aferentnej w odcinku przewodzenia polega z jednej strony na bieżącej analizie właściwości bodźca, z drugiej zaś na procesach ich syntezy , podsumowując otrzymane informacje. W miarę przekazywania impulsów doprowadzających na wyższe poziomy układów sensorycznych wzrasta złożoność przetwarzania informacji: na przykład w podkorowych ośrodkach wzrokowych śródmózgowia znajdują się neurony, które reagują na różny stopień oświetlenia i wykrywają ruch; w podkorowych ośrodkach słuchowych – neurony wydobywające informacje o wysokości i lokalizacji dźwięku, co leży u podstaw odruchu orientującego na nieoczekiwane bodźce, tj. neurony te reagują na sygnały doprowadzające w bardziej złożony sposób niż proste przewodniki.

Dzięki wielu rozgałęzieniom dróg doprowadzających na poziomie rdzenia kręgowego i ośrodków podkorowych zapewnione jest wielokrotne oddziaływanie impulsów doprowadzających w obrębie jednego układu sensorycznego, a także interakcja pomiędzy różnymi układami zmysłowymi (w szczególności można zauważyć niezwykle rozbudowane oddziaływania przedsionkowego układu czuciowego z wieloma drogami wstępującymi i zstępującymi). Szczególnie bogate możliwości interakcji różne sygnały powstają w niespecyficznym układzie mózgowym , gdzie impulsy różnego pochodzenia (z 30 tysięcy neuronów) i z różnych receptorów ciała mogą zbiegać się do tego samego neuronu. W rezultacie układ niespecyficzny odgrywa dużą rolę w procesach integracji funkcji w organizmie.

Przy wejściu na wyższe poziomy ośrodkowego układu nerwowego następuje kompresja lub ekspansja informacji pochodzących z jednego receptora, co wiąże się z nierówną liczbą elementów w sąsiednich warstwach. Przykładem jest wzrokowy układ czuciowy, gdzie warstwa fotoreceptorów w każdej z dwóch siatkówek człowieka liczy około 130 milionów elementów, a w warstwie wyjściowej – komórkach zwojowych siatkówki – zaledwie 1 milion 250 tysięcy neuronów. Jedna komórka zwojowa siatkówki integruje informacje z setek komórek dwubiegunowych i dziesiątek tysięcy receptorów, tj. takie informacje przedostają się do nerwów wzrokowych po znacznym przetworzeniu, w zredukowanej formie. Jest to przykład zawężania (kompresji) informacji.

Z drugiej strony sygnały z jednego receptora są powiązane z dziesiątkami komórek zwojowych i w zasadzie mogą przekazywać informacje do dowolnych neuronów korowych w korze wzrokowej. Aby uzyskać więcej wysoki poziom W wzrokowym układzie sensorycznym informacja ulega rozszerzeniu: liczba neuronów w pierwotnej korze wzrokowej jest tysiące razy większa niż w podkorowym ośrodku wzrokowym lub na wyjściu z siatkówki. W układzie słuchowym i wielu innych układach zmysłowych reprezentowany jest tylko rozszerzający się „lejek” - w kierunku od receptorów do kory. Fizjologiczne znaczenie rozszerzających się „lejków” polega na zapewnieniu bardziej szczegółowej i złożonej analizy sygnałów.

Duża liczba równoległych kanałów (w nerwie wzrokowym znajduje się 900 000 włókien, w nerwie słuchowym 30 000) zapewnia przekazywanie określonych informacji z receptorów do kory mózgowej bez zniekształceń.

Jeden z najważniejsze aspekty przetwarzanie informacji aferentnych polega na selekcji najważniejszych sygnałów, dokonywanej poprzez wznoszące się i opadające wpływy na różnych poziomach układów sensorycznych. W tym wyborze ważna rola Pewną rolę odgrywa także niespecyficzna część układu nerwowego (układ limbiczny, tworzenie siatkówki). Aktywując lub hamując wiele neuronów centralnych, przyczynia się do selekcji najistotniejszych dla organizmu informacji. W przeciwieństwie do rozległych wpływów części śródmózgowia formacji siatkowej , impulsy z nieswoistych jąder wzgórza wpływają tylko na ograniczone obszary kory mózgowej . Taki selektywny wzrost aktywności małego obszaru kory jest ważny w organizowaniu aktu uwagi , uwypuklenie najważniejszych w danej chwili wiadomości na ogólnym tle aferentnym .

4.2. Przetwarzanie informacji na poziomie korowym

W korze mózgowej złożoność przetwarzania informacji wzrasta z pól pierwotnych do pól drugorzędnych i trzeciorzędnych. .

Pola pierwotne kory analizują bodźce określonego typu, pochodzące od specyficznych, związanych z nimi receptorów. Są to tak zwane strefy nuklearne analizatorów (według I.P. Pavlova) - wizualne, słuchowe itp. Ich aktywność leży u podstaw pojawienia się wrażeń .

Leżące wokół nich pola wtórne (obwód analizatorów) otrzymują wyniki przetwarzania informacji z pól pierwotnych i przekształcają je w bardziej złożone formy. W polach wtórnych otrzymane informacje są rozumiane , rozpoznanie jej , zapewnione są procesy percepcji tego typu podrażnień. Z wtórnych pól poszczególnych układów sensorycznych informacja dociera do tylnych pól trzeciorzędowych - asocjacyjnych dolnych stref ciemieniowych, gdzie integrowane są sygnały o różnych modalnościach, umożliwiając stworzenie pełnego obrazu świat zewnętrzny ze wszystkimi jego zapachami, dźwiękami, kolorami itp. Tutaj, na podstawie komunikatów aferentnych z różnych części prawej i lewej połowy ciała, powstają złożone ludzkie wyobrażenia o układzie przestrzeni i układzie ciała, które zapewniają przestrzenną orientację ruchów i precyzyjne ukierunkowanie poleceń motorycznych do różnych mięśni szkieletowych. Strefy te mają także szczególne znaczenie w przechowywaniu otrzymywanych informacji.

Na podstawie analizy i syntezy informacji przetwarzanych w tylnym trzeciorzędowym polu kory, w jej przednich trzeciorzędowych polach (przednim rejon czołowy) powstają cele , zadania i programy ludzkiego zachowania.

Ważną cechą korowej organizacji układów sensorycznych jest ekranowa lub somatotopowa (łac. somaticus – cielesna, topicus – lokalna) reprezentacja funkcji. Wrażliwe ośrodki korowe głównych pól kory tworzą rodzaj ekranu , odzwierciedlające położenie receptorów na obwodzie , te. istnieją tutaj projekcje punkt-punkt. Tak więc w tylnym zakręcie centralnym (w strefie somatosensorycznej) neurony wrażliwości dotykowej, temperaturowej i skórnej są prezentowane w tej samej kolejności, co receptory na powierzchni ciała, przypominając kopię małego człowieka (homunculus); w korze wzrokowej - jak ekran receptorów siatkówki; w korze słuchowej - neurony w określonej kolejności, które reagują na określoną wysokość dźwięków. Tę samą zasadę przestrzennej reprezentacji informacji obserwuje się w jądrach przełączających wzgórza i korze móżdżku, co znacznie ułatwia interakcję różnych części ośrodkowego układu nerwowego.

Rozmiar obszaru korowej reprezentacji sensorycznej odzwierciedla funkcjonalne znaczenie tej lub innej części informacji doprowadzającej. Zatem ze względu na szczególne znaczenie analizy informacji pochodzących z receptorów kinestetycznych palców i aparatu wytwarzającego mowę u ludzi, terytorium ich reprezentacji korowej znacznie przekracza reprezentację sensoryczną innych części ciała . Podobne do tego , na jednostkę powierzchni dołka siatkówki jest prawie 500 razy większy obszar kory wzrokowej , niż przez tę samą jednostkę powierzchni obwodu siatkówki .

Wyższe partie centralnego układu nerwowego zapewniają aktywne poszukiwanie informacji zmysłowych. Przejawia się to wyraźnie w aktywności wzrokowego układu sensorycznego. Wykazano specjalne badania ruchów oczu , że spojrzenie nie skupia się na wszystkich punktach przestrzeni , ale tylko najbardziej pouczające znaki , szczególnie ważne przy podejmowaniu decyzji, które - lub zadania w danej chwili. Funkcja wyszukiwania oczu jest częścią aktywnego zachowania człowieka w środowisku zewnętrznym, jego świadomej aktywności. Kontrolują go wyższe obszary analizujące i integrujące korę – płaty czołowe, pod kontrolą których następuje aktywne postrzeganie świata zewnętrznego.

Kora mózgowa zapewnia najszerszą interakcję różnych układów sensorycznych i ich udział w organizacji działań motorycznych człowieka, m.in. podczas swoich zajęć sportowych.

4.3. Znaczenie aktywności układów sensorycznych w sporcie

Efektywność ćwiczeń sportowych zależy od procesów percepcji i przetwarzania informacji zmysłowych.

Jasne postrzeganie przestrzenie i orientację przestrzenną ruchów zapewnia funkcjonowanie odbioru wzrokowego, słuchowego, przedsionkowego, kinestetycznego. Ocena odstępów czasowych i kontrola parametrów czasowych ruchów opiera się na wrażeniach proprioceptywnych i słuchowych. Podrażnienie przedsionkowe podczas skrętów, rotacji, zginania itp. znacząco wpływają na koordynację ruchów i manifestację cechy fizyczne, zwłaszcza przy niskiej stabilności aparatu przedsionkowego. Eksperymentalne wyłączanie indywidualnych aferentacji sensorycznych u sportowców (wykonywanie ruchów w specjalnym kołnierzu , z wyłączeniem aktywacji proprioceptorów szyjnych ; używanie okularów , obejmujące centralne lub peryferyjne pole widzenia ) doprowadziło do gwałtownego obniżenia ocen za ćwiczenie lub całkowitej niemożności jego wykonania. Natomiast dostarczenie sportowcowi dodatkowych informacji (szczególnie pilnych w trakcie ruchu) pozwoliło na szybkie usprawnienie działań technicznych. W oparciu o interakcję systemów sensorycznych sportowcy opracowują złożone pomysły towarzyszące ich aktywnościom w wybranym przez nich sporcie - „uczucie” lodu, śniegu, wody itp. Ponadto w każdym sporcie istnieją najważniejsze – wiodące układy sensoryczne, od których aktywności w dużej mierze zależy powodzenie wyczynu sportowca.

1. Kto stworzył doktrynę analizatorów?

2. Co nazywa się analizatorem?

3. Imię ogólne zasady budowa systemów sensorycznych.

4. Jaka jest zasada wielowarstwowości; wielokanałowe systemy czujników?

5. Na jakie działy podzielone są systemy sensoryczne?

6. Czym są receptory?

Materiały do samokształcenie Pytania na kolokwium i do samokontroli

1 Kto stworzył doktrynę analizatorów?

2 Jak nazywa się analizator?

3 Wymień ogólne zasady budowy układów sensorycznych.

4 Jaka jest zasada wielowarstwowości; wielokanałowe systemy czujników?

5 Na jakie działy podzielone są systemy sensoryczne?

6 Czym są receptory?

7. Wymień główne funkcje układów sensorycznych.

Później w trakcie ewolucji powstały najwyższe rodzaje wrażliwości - percepcja dźwięków (słuch) i światła (). Wyjątkowe znaczenie słuchu i wzroku polega na tym, że już z daleka sygnalizują pewne przedmioty i zjawiska środowisko. Dlatego w fizjologii nazywane są one analizatorami odległymi. Najwyższy rodzaj wrażliwości chemicznej, zmysł węchu, również ma tę właściwość w dużym stopniu. Osiąga jednak szczególny stopień rozwoju właśnie w narządach słuchu i wzroku.

Powstał na bazie wrażliwości na podrażnienia mechaniczne. Tutaj jednak postrzegany jest już nie dotyk pewnych obiektów, ale nieporównywalnie bardziej subtelne zjawiska – wibracje powietrza. Postrzeganie wibracji powietrza ma ogromne znaczenie.

Wszystkie otaczające nas obiekty - ciała stałe, ciecze i gazy - mają pewną elastyczność. Dlatego też, gdy jedno ciało styka się z drugim, a tym bardziej, gdy zderzają się ze sobą, ciała te wykonują serię ruchów oscylacyjnych - mówiąc najprościej, wibrują i drżą. W bezpośrednio otaczającej nas przyrodzie nie ma pustki. Dlatego każdy ruch jednego obiektu prowadzi do jego kontaktu z drugim - przedmioty wibrują, a wibracje te przenoszone są do powietrza. Dzięki temu słyszymy dźwięk – informację o ruchu wokół nas. Czy drży kowadło pod uderzeniami młotka, czy wibruje woda od wrzuconego w nie kamienia, czy struny głosowe śpiewaka drżą pod naporem strumienia powietrza, czy drżą kartki książki pod ręką przewracającą je - wszystko to powoduje wibracje w powietrzu, rozchodzące się z prędkością 340 m na sekundę, czyli 1 km w 3 sekundy, i słyszymy dźwięk. Jak to jest postrzegane?

Wibracje powietrza wpływają na cienką, ale elastyczną membranę, na której opiera się przewód słuchowy zewnętrzny; Ta membrana to błona bębenkowa. Jego grubość wynosi 0,1 mm. Z niego poprzez łańcuch trzech maleńkich kości, które 50-krotnie zmniejszają zakres wibracji, ale zwiększają ich siłę 50-krotnie, wibracje przekazywane są do płynu znajdującego się w uchu wewnętrznym. Dopiero tutaj tak naprawdę zaczyna się percepcja dźwięku. Ponieważ błona bębenkowa jest tylko jednym z ogniw w przekazywaniu dźwięku do ucha wewnętrznego, uszkodzenie jej integralności nie prowadzi do utraty słuchu, chociaż oczywiście w pewnym stopniu ją zmniejsza.

Główną częścią ucha wewnętrznego jest rurka skręcona w kształcie ślimaka i dlatego nazywana jest ślimakiem. Pomiędzy jego ścianami rozciągniętych jest około 24 tysięcy najlepszych włókien, nici, których długość stopniowo maleje od szczytu ślimaka do podstawy. To są nasze sznurki. Jeśli głośno wymówisz dźwięk przed fortepianem, fortepian nam odpowie. Jeśli zagramy na basie, fortepian zareaguje niskim dźwiękiem. Jeśli pisniemy, w odpowiedzi usłyszymy wysoki dźwięk. Zjawisko to nazywa się rezonansem. Każda struna fortepianu jest dostrojona tak, aby brzmiała o określonej wysokości, czyli wibrowała z określoną częstotliwością (im częstsze wibracje, tym wyższy wydaje się dźwięk). Jeśli struna zostanie wystawiona na wibracje powietrza o tej samej częstotliwości, na którą jest nastrojona, struna rezonuje, reaguje.

Odbiór dźwięku przez nasze uszy opiera się na tej samej zasadzie. Ze względu na różną długość włókien, każdy z nich jest dostrojony do określonej częstotliwości oscylacji - od 16 do 20 000 na sekundę. Długie włókna u szczytu ślimaka odbierają wibracje o niskiej częstotliwości, tj. niskie dźwięki, a krótkie włókna u podstawy ślimaka odbierają częste wibracje. Udowodnił to uczeń I. P. Pavlova, subtelny eksperymentator L. A. Andreev. Metoda ta w końcu umożliwiła sprawdzenie, czy zwierzę słyszy określone dźwięki, gdy zniszczona zostanie ta czy inna część ślimaka. Stwierdzono, że jeśli górna część ślimaka zostanie zniszczona u psa, to niezależnie od tego, ile razy przed karmieniem wydawane będą niskie dźwięki, nie powstanie odruch warunkowy. To niewątpliwie świadczy o tym, że zwierzę nie odbiera już tych dźwięków. W ten sposób „sondowano” wiele odcinków ślimaka. Dopiero eksperymenty L.A. Andreeva ostatecznie udowodniły, że włókna ślimaka są rzeczywiście naszymi rezonatorami. Słynny G. Helmholtz, który już w ubiegłym wieku wysunął rezonansową teorię słuchu, nie miał możliwości jej eksperymentalnego udowodnienia.

Jeśli powietrze wibruje więcej niż 20 000 razy na sekundę, nie odbieramy już tych wibracji naszymi uszami. Nazywa się je ultradźwiękami. U psów, jak wykazały badania metodą odruchu warunkowego, granica słyszenia sięga 40 000 Hz. Oznacza to, że pies słyszy ultradźwięki niedostępne dla człowieka. Nawiasem mówiąc, trenerzy cyrkowi mogą to wykorzystać do przekazywania zwierzętom tajnych sygnałów.

Charakterystyka strukturalna i funkcjonalna analizatora słuchowego

Pojęcia ogólne fizjologia analizatora słuchowego

ANALIZATOR SŁUCHA

Za pomocą analizatora słuchowego człowiek nawiguje po sygnałach dźwiękowych otoczenia i formuje odpowiednie reakcje behawioralne, na przykład obronne lub zdobywające pożywienie. Zdolność człowieka do postrzegania mowy mówionej i wokalnej oraz dzieł muzycznych sprawia, że analizator słuchowy jest niezbędnym elementem środków komunikacji, poznania i adaptacji.

Odpowiednim bodźcem dla analizatora słuchowego jest Dźwięki , tj. ruchy oscylacyjne cząstek ciał sprężystych rozchodzące się w postaci fal w różnorodnych ośrodkach, w tym w powietrzu, i odbierane przez ucho .

Wibracje fali dźwiękowej (fale dźwiękowe) charakteryzują się częstotliwość I amplituda .

Częstotliwość fal dźwiękowych określa wysokość dźwięku. Osoba rozróżnia fale dźwiękowe o częstotliwości od 20 do 20 000 Hz. Dźwięki o częstotliwości poniżej 20 Hz – infradźwięki i powyżej 20 000 Hz (20 kHz) – ultradźwięki, nie są odczuwalne przez człowieka. Nazywa się fale dźwiękowe o drganiach sinusoidalnych lub harmonicznych ton.

Dźwięk składający się z niepowiązanych ze sobą częstotliwości nazywany jest hałasem.. Gdy częstotliwość fal dźwiękowych jest wysoka, ton jest wysoki, gdy jest niska, ton jest niski.

Drugą cechą dźwięku, którą wyróżnia słuchowy układ sensoryczny, jest jego siła, w zależności od amplitudy fal dźwiękowych. Siła dźwięku jest postrzegana przez człowieka jako głośność .

Wrażenie głośności wzrasta wraz ze wzrostem natężenia dźwięku i zależy także od częstotliwości drgań dźwięku, tj. Głośność dźwięku jest określana przez interakcję natężenia (siły) i wysokości (częstotliwości) dźwięku. Jednostką miary głośności dźwięku jest biały , w praktyce jest zwykle używany decybel(dB), tj. 0,1 bel. Osoba rozróżnia także dźwięki tembr, lub „kolorowanie”. Barwa sygnału dźwiękowego zależy od widma, tj. ze składu częstotliwości dodatkowych – podteksty , które towarzyszą częstotliwości podstawowej - ton . Dzięki barwie można rozróżnić dźwięki o tej samej wysokości i głośności, co jest podstawą rozpoznawania ludzi po głosie.

Czułość analizatora słuchowego określane na podstawie minimalnego natężenia dźwięku wystarczającego do wywołania wrażenia słuchowego. W zakresie wibracji dźwięku od 1000 do 3000 na sekundę, co odpowiada ludzkiej mowie, ucho charakteryzuje się największą wrażliwością. Ten zestaw częstotliwości nazywa się strefa mowy .

Sekcja receptorowa (obwodowa) analizatora słuchowego, zamiana energii fal dźwiękowych na energię nerwowe podniecenie, reprezentowany przez receptorowe komórki rzęsate narządu Cortiego (organy Cortiego) zlokalizowane w ślimaku. Receptory słuchowe (fonoreceptory) są mechanoreceptorami, są drugorzędne i są reprezentowane przez wewnętrzne i zewnętrzne komórki rzęsate. Człowiek ma około 3500 wewnętrznych i 20 000 zewnętrznych komórek słuchowych, które znajdują się na błonie podstawnej w kanale środkowym ucha wewnętrznego.

W ramach tej koncepcji łączy się ucho wewnętrzne (aparat odbierający dźwięk), ucho środkowe (aparat przekazujący dźwięk) i ucho zewnętrzne (aparat odbierający dźwięk) narząd słuchu (ryc. 2.6).

Ucho zewnętrzne Dzięki małżowinie zapewnia wychwytywanie dźwięków, ich koncentrację w kierunku zewnętrznego przewodu słuchowego i zwiększenie natężenia dźwięków. Ponadto struktury ucha zewnętrznego pełnią funkcję ochronną, chroniąc błonę bębenkową przed mechanicznymi i termicznymi skutkami środowiska zewnętrznego.

Ryż. 2.6. narząd słuchu

Ucho środkowe(część przewodząca dźwięk) jest reprezentowana przez jamę bębenkową, w której znajdują się trzy kosteczki słuchowe: młoteczek, kowadło i strzemiączek. Ucho środkowe jest oddzielone od przewodu słuchowego zewnętrznego błoną bębenkową. Rączka młoteczka jest wpleciona w błonę bębenkową, jej drugi koniec jest połączony przegubowo z kowadełkiem, które z kolei łączy się przegubowo ze strzemieniem. Pręcik przylega do błony owalnego okna. Powierzchnia błony bębenkowej (70 mm 2) jest znacznie większa niż powierzchnia okna owalnego (3,2 mm 2), przez co ciśnienie fal dźwiękowych na błonie okna owalnego wzrasta o około 25 czasy. Ponieważ mechanizm dźwigniowy kosteczek słuchowych zmniejsza amplitudę fal dźwiękowych około 2 razy, w rezultacie w owalnym oknie następuje takie samo wzmocnienie fal dźwiękowych. Zatem następuje ogólne wzmocnienie dźwięku przez ucho środkowe około 60-70 razy. Jeśli weźmiemy pod uwagę efekt wzmacniający ucha zewnętrznego, wartość ta sięga 180 - 200 razy. Ucho środkowe ma specjalny mechanizm ochronny, reprezentowany przez dwa mięśnie: mięsień rozciągający błonę bębenkową i mięsień mocujący strzemię. Stopień skurczu tych mięśni zależy od siły wibracji dźwiękowych. Przy silnych wibracjach dźwiękowych mięśnie ograniczają amplitudę drgań błony bębenkowej i ruch strzemienia, chroniąc w ten sposób aparat receptorowy w uchu wewnętrznym przed nadmiernym wzbudzeniem i zniszczeniem. W przypadku natychmiastowego silnego podrażnienia (uderzenia w dzwonek) ten mechanizm ochronny nie ma czasu zadziałać. Skurcz obu mięśni jamy bębenkowej odbywa się poprzez mechanizm odruchu bezwarunkowego, który zamyka się na poziomie pnia mózgu. Ciśnienie w jamie bębenkowej jest równe ciśnieniu atmosferycznemu, co jest bardzo ważne dla prawidłowego odbioru dźwięków. Funkcję tę pełni trąbka Eustachiusza, która łączy jamę ucha środkowego z gardłem. Podczas połykania rurka otwiera się, wentylując jamę ucha środkowego i wyrównując w niej ciśnienie z ciśnieniem atmosferycznym. Jeżeli ciśnienie zewnętrzne zmienia się szybko (gwałtowne wznoszenie się na wysokość), a połykanie nie następuje, to różnica ciśnień pomiędzy powietrzem atmosferycznym a powietrzem w jamie bębenkowej prowadzi do napięcia błony bębenkowej i wystąpienia nieprzyjemnych wrażeń, zmniejszenia percepcja dźwięków.

Ucho wewnętrzne reprezentowany przez ślimak - spiralnie skręcony kanał kostny z 2,5 zwojami, podzielony przez błonę główną i błonę Reissnera na trzy wąskie części (schody). Kanał górny (scala westibularis) rozpoczyna się od okna owalnego i łączy się z kanałem dolnym (scala tympani) poprzez helicotremę (otwór w wierzchołku) i kończy się okienkiem okrągłym. Obydwa kanały stanowią jedną całość i są wypełnione perilimfą o składzie podobnym do płynu mózgowo-rdzeniowego. Pomiędzy górnym i dolnym kanałem znajduje się środkowy (środkowe schody). Jest izolowany i wypełniony endolimfą. Wewnątrz kanału środkowego na błonie głównej znajduje się właściwy aparat odbierający dźwięk - narząd Cortiego (narząd Cortiego) z komórkami receptorowymi, reprezentujący obwodową część analizatora słuchowego (ryc. 2.7).

Błona główna w pobliżu okienka owalnego ma szerokość 0,04 mm, następnie w kierunku wierzchołka stopniowo się rozszerza, osiągając w helikotremie 0,5 mm. Nad narządem Cortiego znajduje się błona tectorialna (powłokowa) pochodzenia tkanki łącznej, której jedna krawędź jest nieruchoma, a druga wolna. Włosy zewnętrznych i wewnętrznych komórek rzęsatych stykają się z błoną tectorial. W tym przypadku zmienia się przewodność kanałów jonowych komórek receptora (włosów) i powstają potencjały mikrofonu i receptora sumującego.

Ryż. 2.7. Narząd korty

Powstaje mediator acetylocholina, który jest uwalniany do szczeliny synaptycznej synapsy receptorowo-aferentnej. Wszystko to prowadzi do pobudzenia włókna nerwu słuchowego, do pojawienia się w nim potencjału czynnościowego. W ten sposób energia fal dźwiękowych przekształca się w impuls nerwowy. Każde włókno nerwu słuchowego ma krzywą strojenia częstotliwości, zwaną także krzywa progowa częstotliwości. Wskaźnik ten charakteryzuje obszar pola recepcyjnego światłowodu, który może być wąski lub szeroki. Zwęża się, gdy dźwięki są ciche, a gdy ich intensywność wzrasta, rozszerza się.

Dział okablowania analizator słuchowy jest reprezentowany przez obwodowy neuron dwubiegunowy zlokalizowany w zwoju spiralnym ślimaka (pierwszy neuron). Włókna nerwu słuchowego (lub ślimakowego), utworzone przez aksony neuronów zwoju spiralnego, kończą się na komórkach jąder kompleksu ślimakowego rdzenia przedłużonego (drugi neuron). Następnie, po częściowym omówieniu, włókna trafiają do przyśrodkowego ciała kolankowatego śródwzgórza, gdzie następuje ponowne przełączenie (trzeci neuron), stąd pobudzenie wchodzi do kory (czwarty neuron). W przyśrodkowych (wewnętrznych) ciałach kolankowatych, a także w dolnych guzowatościach kości czworobocznej znajdują się ośrodki odruchowych reakcji motorycznych, które zachodzą pod wpływem dźwięku.

Centralny, Lub korowy, wydział Analizator słuchowy znajduje się w górnej części płata skroniowego mózgu (zakręt skroniowy górny, obszary Brodmanna 41 i 42). Zakręt poprzeczny skroniowy (zakręt Heschla) jest ważny dla funkcjonowania analizatora słuchowego.

słuchowy układ sensoryczny uzupełnione mechanizmami sprzężenia zwrotnego, które zapewniają regulację aktywności wszystkich poziomów analizatora słuchowego z udziałem zstępujące ścieżki. Takie ścieżki rozpoczynają się od komórek kory słuchowej, przełączając się kolejno w przyśrodkowych ciałach kolankowatych śródwzgórza, tylnym (dolnym) wzgórku i w jądrach kompleksu ślimakowego. Jako część nerwu słuchowego włókna odśrodkowe docierają do komórek rzęsatych narządu Cortiego i dostosowują je do odbierania określonych sygnałów dźwiękowych.

Postrzeganie wysokości, natężenia dźwięku i lokalizacji źródła dźwięku rozpoczyna się, gdy fale dźwiękowe dostają się do ucha zewnętrznego, gdzie wprawiają błonę bębenkową w wibracje. Drgania błony bębenkowej poprzez układ kosteczek słuchowych ucha środkowego przenoszone są na błonę okienka owalnego, co powoduje drgania perilimfy kości przedsionkowej (górnej). Drgania te przenoszone są poprzez helicotremę na perylifę scala tympani (dolną) i docierają do okrągłego okienka, przemieszczając jego błonę w stronę jamy ucha środkowego (ryc. 2.8).

Drgania perilimfy przenoszone są także na endolimfę kanału błoniastego (środkowego), co powoduje wibrację błony głównej, składającej się z pojedynczych włókien rozciągniętych jak struny fortepianu. Pod wpływem dźwięku włókna membrany zaczynają wibrować wraz z znajdującymi się na nich komórkami receptorowymi narządu Cortiego. W tym przypadku włosy komórek receptorowych stykają się z błoną tectorialną, a rzęski komórek rzęsatych ulegają deformacji. Najpierw pojawia się potencjał receptorowy, a następnie potencjał czynnościowy (impuls nerwowy), który następnie jest przenoszony wzdłuż nerwu słuchowego i przekazywany do innych części analizatora słuchowego.

Zjawiska elektryczne w ślimaku. W ślimaku można zarejestrować pięć różnych zjawisk elektrycznych.

1. Potencjał błonowy komórki receptora słuchowego charakteryzuje stan spoczynku.

2. Potencjał endolimfy, czyli potencjał śródślimakowy, wynika z różnego poziomu procesów redoks w kanałach ślimaka, w wyniku czego powstaje różnica potencjałów (80 mV) pomiędzy perylimfą kanału środkowego ślimaka (której potencjał ma ładunek dodatni) oraz zawartość kanałów górnego i dolnego. Ten potencjał śródślimakowy wpływa na potencjał błonowy komórek receptorów słuchowych, tworząc w nich krytyczny poziom polaryzacji, przy którym niewielki efekt mechaniczny podczas kontaktu komórek receptorów włosowych z błoną tectorial prowadzi do ich wzbudzenia.

Ryż. 2.8. Kanały ślimakowe:

A - przekrój ucha środkowego i wewnętrznego (wg P. Lindsaya i D. Normana, 1974); B - propagacja drgań dźwiękowych w ślimaku

3. Efekt mikrofonowy ślimaka uzyskano w eksperymencie na kotach. Elektrody wprowadzone do ślimaka zostały podłączone do wzmacniacza i głośnika. Jeśli kot mówił przy uchu różne słowa, to można je usłyszeć stojąc przy głośniku w innym pokoju. Potencjał ten powstaje na błonie komórkowej włosa w wyniku odkształcenia włosa w kontakcie z błoną nakrywkową. Częstotliwość potencjałów mikrofonu odpowiada częstotliwości drgań dźwięku, a amplituda potencjałów w określonych granicach jest proporcjonalna do natężenia dźwięków mowy. Wibracje dźwięku oddziałujące na ucho wewnętrzne powodują powstanie efektu mikrofonowego, który nakłada się na potencjał wewnątrzślimakowy i powoduje jego modulację.

4. Potencjał sumowania różni się od potencjału mikrofonu tym, że odzwierciedla nie kształt fali dźwiękowej, ale jej obwiednię. Jest to zespół potencjałów mikrofonowych, które powstają pod wpływem silnych dźwięków o częstotliwości powyżej 4000 – 5000 Hz. Potencjały mikrofonowe i sumacyjne są powiązane z aktywnością zewnętrznych komórek rzęsatych i uważane są za potencjały receptorowe.

5. W jego włóknach rejestruje się potencjał czynnościowy nerwu słuchowego, częstotliwość impulsów odpowiada częstotliwości fal dźwiękowych, jeśli nie przekracza 1000 Hz. Pod wpływem wyższych tonów częstotliwość impulsów we włóknach nerwowych nie wzrasta, ponieważ 1000 impulsów/s to prawie maksymalna możliwa częstotliwość generowania impulsów we włóknach nerwu słuchowego. Potencjał czynnościowy w zakończeniach nerwowych rejestruje się 0,5–1,0 ms po rozpoczęciu efektu mikrofonu, co wskazuje na synaptyczną transmisję pobudzenia z komórki włoskowatej do włókna nerwu słuchowego.

Percepcja dźwięków o różnej wysokości(częstotliwość), zgodnie z teorią rezonansu Helmholtza, wynika z faktu, że każde włókno membrany głównej jest dostrojone do dźwięku o określonej częstotliwości. Zatem dźwięki o niskiej częstotliwości są odbierane przez długie fale błony głównej, położone bliżej wierzchołka ślimaka, natomiast dźwięki o wysokiej częstotliwości są odbierane przez krótkie włókna błony głównej, położone bliżej podstawy ślimaka. Pod wpływem złożonego dźwięku powstają wibracje różnych włókien membrany.

We współczesnej interpretacji leży u podstaw mechanizmu rezonansowego teorie miejsca, zgodnie z którym cała membrana wchodzi w stan oscylacji. Jednak maksymalne odchylenie błony głównej ślimaka występuje tylko w określonym miejscu. Wraz ze wzrostem częstotliwości drgań dźwięku maksymalne ugięcie membrany głównej przesuwa się do podstawy ślimaka, gdzie znajdują się krótsze włókna membrany głównej – krótkie włókna mogą mieć wyższą częstotliwość drgań. Wzbudzenie komórek rzęsatych tego konkretnego odcinka błony przekazywane jest za pośrednictwem mediatora do włókien nerwu słuchowego w postaci określonej liczby impulsów, których częstotliwość powtarzania jest mniejsza niż częstotliwość fal dźwiękowych (labilność nerwu włókien nie przekracza 800 – 1000 Hz). Częstotliwość odbieranych fal dźwiękowych sięga 20 000 Hz. W ten sposób realizowany jest przestrzenny rodzaj kodowania wysokości i częstotliwości sygnałów dźwiękowych.

Pod wpływem tonów do około 800 Hz, z wyjątkiem przestrzenny kodowanie nadal trwa tymczasowe (częstotliwość) kodowanie, w którym informacja jest przekazywana również wzdłuż niektórych włókien nerwu słuchowego, ale w postaci impulsów (salsk), których częstotliwość powtarzania powtarza częstotliwość wibracji dźwiękowych. Poszczególne neurony na różnych poziomach narządu słuchowego dostrojone są do określonej częstotliwości dźwięku, tj. Każdy neuron ma swój własny, specyficzny próg częstotliwości, swoją własną, specyficzną częstotliwość dźwięku, na którą odpowiedź neuronu jest maksymalna. Zatem każdy neuron z całego zestawu dźwięków odbiera tylko pewne, raczej wąskie odcinki zakresu częstotliwości, które nie pokrywają się ze sobą, a zestawy neuronów odbierają cały zakres częstotliwości słyszalnych dźwięków, co zapewnia pełnoprawną percepcję słuchową.

Słuszność tego stanowiska potwierdzają wyniki protez słuchu człowieka, kiedy do nerwu słuchowego wszczepiono elektrody, a jego włókna drażniono impulsami elektrycznymi o różnych częstotliwościach, które odpowiadały dźwiękowym kombinacjom określonych słów i wyrażeń, zapewniając semantyczny odbiór przemówienie.

Analiza natężenia dźwięku występuje również w słuchowym układzie sensorycznym. W tym przypadku siła dźwięku jest kodowana zarówno przez częstotliwość impulsów, jak i liczbę wzbudzonych receptorów i odpowiadających im neuronów. W szczególności zewnętrzne i wewnętrzne komórki receptorów włosa mają różne progi pobudzenia. Komórki wewnętrzne są wzbudzane przy większym natężeniu dźwięku niż komórki zewnętrzne. Ponadto progi wzbudzenia komórek wewnętrznych są również różne. Pod tym względem, w zależności od intensywności dźwięku, zmienia się stosunek wzbudzonych komórek receptorowych narządu Cortiego i charakter impulsów docierających do ośrodkowego układu nerwowego. Neurony w słuchowym układzie sensorycznym mają różne progi reakcji. Przy słabym sygnale dźwiękowym w reakcję zaangażowana jest tylko niewielka liczba bardziej pobudliwych neuronów, a przy podwyższonym dźwięku pobudzone są neurony o mniejszej pobudliwości.

Należy zauważyć, że oprócz przewodnictwa powietrznego istnieje kostne przewodzenie dźwięku, te. przewodzenie dźwięku bezpośrednio przez kości czaszki. W tym przypadku wibracje dźwiękowe powodują wibracje kości czaszki i błędnika, co prowadzi do wzrostu ciśnienia perilimfy w kanale przedsionkowym bardziej niż w kanale bębenkowym, ponieważ błona pokrywająca okrągłe okno jest elastyczna i owalne okno zamykają strzemiączka. W wyniku tego następuje przemieszczenie membrany głównej, podobnie jak w przypadku przenoszenia wibracji dźwiękowych przez powietrze.

Definicja lokalizacja źródła dźwięku możliwe z słuch obuuszny, tj. zdolność słyszenia dwojgiem uszu jednocześnie. Dzięki słyszeniu obuusznemu człowiek jest w stanie dokładniej zlokalizować źródło dźwięku niż w przypadku słyszenia monofonicznego i określić kierunek dźwięku. W przypadku dźwięków wysokich o ich źródle decyduje różnica w natężeniu dźwięku docierającego do obu uszu, wynikająca z różnej odległości tych dźwięków od źródła dźwięku. W przypadku niskich dźwięków istotna jest różnica w czasie pomiędzy dotarciem tych samych faz fali dźwiękowej do obu uszu.

Określenie lokalizacji obiektu sondującego odbywa się albo poprzez percepcję dźwięków bezpośrednio z obiektu sondującego - lokalizacja pierwotna, albo poprzez percepcję fal dźwiękowych odbitych od obiektu - lokalizacja wtórna, czyli echolokacja. Niektóre zwierzęta (delfiny, nietoperze) poruszają się w przestrzeni kosmicznej za pomocą echolokacji.

Adaptacja słuchowa- Jest to zmiana wrażliwości słuchowej podczas działania dźwięku. Składa się z odpowiednich zmian stan funkcjonalny wszystkie działy analizatora słuchowego. Ucho przystosowane do ciszy charakteryzuje się większą wrażliwością na bodźce dźwiękowe (uczulenie słuchowe). Przy dłuższym słuchaniu wrażliwość słuchu maleje. Ważną rolę w adaptacji słuchowej odgrywa tworzenie siatkowe, które nie tylko zmienia aktywność sekcji przewodzącej i korowej analizatora słuchowego, ale także reguluje wrażliwość receptorów słuchowych na skutek wpływów odśrodkowych, określając poziom ich „dostrojenia” ”do percepcji bodźców słuchowych.

W narządzie słuchu znajdują się:

Zewnętrzny,

Przeciętny

Ucho wewnętrzne.

Ucho zewnętrzne obejmuje małżowinę uszną i kanał słuchowy zewnętrzny, oddzielone od ucha środkowego błoną bębenkową. Małżowinę uszną przystosowaną do wychwytywania dźwięków tworzy elastyczna chrząstka pokryta skórą. Dolna część małżowiny usznej (płatek) jest fałd skórny, nie zawiera chrząstki. Małżowina uszna jest połączona z kością skroniową za pomocą więzadeł.

Kanał słuchowy zewnętrzny składa się z części chrzęstnej i kostnej. W miejscu przejścia części chrzęstnej do kości przewód słuchowy ulega zwężeniu i zakrzywieniu. Długość zewnętrznego przewodu słuchowego u osoby dorosłej wynosi około 33-35 mm, średnica jego światła waha się w różnych obszarach od 0,8 do 0,9 cm Zewnętrzny kanał słuchowy jest wyłożony skórą, w której znajdują się gruczoły rurkowe (modyfikowane potowe gruczoły), które wytwarzają żółtawy sekret - woskowinę.

Bębenek oddziela ucho zewnętrzne od ucha środkowego. Jest to płytka tkanki łącznej, pokryta od zewnątrz cienką skórą, a od wewnątrz, od strony jamy bębenkowej, błoną śluzową. W centrum błony bębenkowej znajduje się wycisk (pępek błony bębenkowej) - miejsce przyczepu do błony jednego z kosteczek słuchowych - młoteczka. Na błonie bębenkowej wyróżnia się część górną cienką, wolną, luźną, niezawierającą włókien kolagenowych oraz część dolną elastyczną, rozciągniętą. Membrana jest ułożona ukośnie, tworzy z płaszczyzną poziomą kąt 45-55, jest otwarta na stronę boczną.

Ucho środkowe położone jest wewnątrz piramidy kości skroniowej, obejmuje jamę bębenkową i trąbkę słuchową, która łączy jamę bębenkową z gardłem. Jama bębenkowa o objętości około 1 cm 3 położona jest pomiędzy błoną bębenkową na zewnątrz a uchem wewnętrznym po stronie przyśrodkowej. W wyłożonej błoną śluzową jamie bębenkowej znajdują się trzy kosteczki słuchowe, połączone ze sobą ruchomo (młotek, kowadełko i strzemię), przenoszące drgania błony bębenkowej do ucha wewnętrznego.

Ruch kosteczek słuchowych jest ograniczany przez przyczepione do nich miniaturowe mięśnie - mięsień strzemionowy i mięsień rozciągający błonę bębenkową.

Jama bębenkowa ma sześć ścian. Ściana górna (nakrywkowa) oddziela jamę bębenkową od jamy czaszki. Dolna ściana (szyjna) przylega do dołu szyjnego kości skroniowej. Ściana przyśrodkowa (błędnik) oddziela jamę bębenkową od ucha wewnętrznego.

W ścianie tej znajduje się owalne okienko przedsionka, zamykane nasadą strzemienia, oraz okrągłe okienko ślimaka, uszczelnione błoną bębenkową wtórną. Ścianę boczną (błoniastą) tworzy błona bębenkowa i otaczające ją części kości skroniowej. Na tylnej (wyrostkowej) ścianie znajduje się otwór - wejście do jaskini wyrostka sutkowatego. Poniżej tej dziury znajduje się piramidalna wzniesienie, wewnątrz której znajduje się mięsień strzemiączkowy. Ściana przednia (szyjna) oddziela jamę bębenkową od kanału tętnicy szyjnej wewnętrznej. Na tej ścianie otwiera się otwór bębenkowy tuba słuchowa posiadające części kostne i chrzęstne. Część kostna to półkanał trąbki słuchowej, będący dolną częścią kanału mięśniowo-jajowodowego. W górnym półkanale znajduje się mięsień napinający błonę bębenkową.

Ucho wewnętrzne znajduje się w piramidzie kości skroniowej, pomiędzy jamą bębenkową a kanałem słuchowym wewnętrznym. Jest to system wąskich jam kostnych (labiryntów), w których znajdują się aparaty receptorowe odbierające dźwięk i zmiany pozycji ciała.

W jamach kostnych wyłożonych okostną znajduje się labirynt błoniasty, powtarzający kształt labiryntu kostnego. Pomiędzy błoniastym labiryntem a ścianami kości znajduje się wąska szczelina - przestrzeń perilimfatyczna, wypełniona płynem - perilimfa.

Labirynt kostny składa się z przedsionka, trzech kanałów półkolistych i ślimaka. Przedsionek kostny ma kształt owalnej jamy połączonej z kanałami półkolistymi. Na bocznej ścianie przedsionka kostnego znajduje się owalne okno przedsionka, zamknięte podstawą strzemiączków. Na poziomie początku ślimaka znajduje się okrągłe okienko ślimaka, pokryte elastyczną błoną.Trzy kostne kanały półkoliste leżą w trzech wzajemnie prostopadłych płaszczyznach. Kanał półkolisty przedni położony jest w płaszczyźnie strzałkowej, kanał boczny w płaszczyźnie poziomej, a kanał tylny w płaszczyźnie czołowej. Każdy kanał półkolisty ma dwie nogi, z których jedna (szypułka kości ampulowej) tworzy przedłużenie - bańkę - przed wpłynięciem do przedsionka. Szypułki przedniego i tylnego kanału półkolistego łączą się i tworzą wspólną szypułkę kostną, dlatego trzy kanały otwierają się do przedsionka z pięcioma otworami.

Ślimak kostny ma 2,5 zwoju wokół poziomo leżącego trzonu. Wokół pręta niczym śruba owinięta jest spiralna płytka kostna, przebita cienkimi kanalikami, przez które przechodzą włókna części ślimakowej nerwu przedsionkowo-ślimakowego. U podstawy płytki znajduje się spiralny kanał, w którym leży zwój nerwu spiralnego. Płytka wraz z łączącym się z nią błoniastym przewodem ślimakowym dzieli jamę kanału ślimakowego na dwie spiralnie skręcone jamy - łuski (przedsionkową i bębenkową), komunikujące się ze sobą w obszarze kopuły ślimaka.

Tworzą się ściany błoniastego labiryntu tkanka łączna. Labirynt błoniasty jest wypełniony płynem - endolimfą, która przepływa przez przewód endolimfatyczny przechodzący w wodociągu przedsionka do worka endolimfatycznego, który leży w grubości opony twardej na tylnej powierzchni piramidy. Z przestrzeni okołochłonnej perilimfa przepływa przez przewód perilimfatyczny przechodząc przez kanał ślimakowy do przestrzeni podpajęczynówkowej na dolnej powierzchni piramidy kości skroniowej.