Органы слуха дают возможность человеку слышать и анализировать информацию, различать множество звуков. Эти функции заложены природой, от них зависит коммуникация и безопасность. Информация, воспринимаемая органом слуха, составляет 30% от общих данных, которые человек получает из внешнего мира. Какие особенности слуха человека и пределы звукового восприятия рассмотрим в статье.
Уникальность слуха человека
В настоящее время люди воспринимают данные преимущественно с помощью зрения, при этом способность слышать все равно остается необходимым аспектом жизнедеятельности.
Слух человека – это способность получать звуковую информацию органами слуха. Акустическое восприятие является одним из 5 биологических чувств человека. Наш вестибулярно-слуховой орган не только фиксирует звуковые волны, но и отвечает за равновесие тела в пространстве. Ученые сегодня могут без труда измерять частоту и диапазон звуковых импульсов, при этом до сих пор непросто объяснить, как полученная информация отображается в головном мозге.
Орган слуха является очень высокочувствительным и эффективным в исполнении своих функций. При этом природа, позаботилась о мере чувствительности, если бы она была еще выше, человек воспринимал бы еще больше звуков и слышал сплошное шипение и смешанные шумы. Поэтому в увеличении восприимчивости слуховых органов к звуковому влиянию нет никакой необходимости.
Уши практически не утомляются при том, что они все время выполняют свои функции. Восстановление после небольших нагрузок у здорового человека происходит через несколько минут. Оба уха взаимосвязаны, если утомляется одно, то временное снижение слуховых функций происходит и в другом.
О слухе важно знать, что при нормальной его остроте, человеческое ухо воспринимает шепот с 6–7 м. Замечено, что с возрастом происходит ухудшение слуховой функции. Пиком острого слуха считают возраст от 12 до 20 лет. Уже с наступлением 20-летнего возраста, человек незаметно для себя начинает слышать хуже. Это объясняется тем, что со временем отмирают специальные рецепторы, которые воспринимают звуковые колебания и преобразовывают их в нервные импульсы.
Выполнение простых правил гигиены слуха, регулярное прохождение профилактических обследований и своевременное лечение ЛОР-заболеваний, уменьшают риск раннего снижения его остроты.
Механизм звукового восприятия
Предполагается, что звук – это явление физической природы, который представляет собой непрекращающийся сигнал, транслирующий информацию.
Механизм его восприятия в ушах довольно сложный и представляет собой следующие этапы:
- Звуковой импульс проходит в слуховой проход и стимулирует колебания барабанной перепонки.
- Давление звука провоцирует вибрирующие движения барабанной перепонки.
- Возникающие колебания проникают в улитку.
- Жидкость, которая присутствует в улитке, поддается колебаниям, вследствие чего волосковые клетки начинают двигаться.
- Волосковые клетки производят электросигналы, которые влияют на слуховой нерв.
- Через слуховой нерв сигнал попадает в головной мозг.
Все звуки, воспринимаемые человеком, отличаются громкостью, тональностью и частотой. Громкость сигнала напрямую зависит от расстояния между органом слуха и объектом, который издает звуковой импульс.
Скорость вибрации предмета, который издает звук, обусловливает частоту звучания. На уровень тональности влияют присутствующие в звуковом сигнале обертоны, точнее, их количество и сила.
Мы можем слышать различные звуки, так как они производят разные колебания, соответственно, в мозг поступают различные импульсы.
Кроме того, человек, воспринимающий звуковые сообщения, без проблем может установить, откуда поступает сигнал. Это объясняется тем, что колебания воздуха попадают сначала в одно ухо, а затем в другое, с разницей в тысячную долю секунды. Такая последовательность дает возможность ориентироваться, с какой стороны поступает звук.
Пределы восприятия звука
Известно, что частотный диапазон слуха человека колеблется в интервале 16–20 000 Гц. Верхняя граница с возрастом снижается. Некоторыми людьми улавливаются частоты до 24 000 Гц, что является редкостью. Интересно, что животные способны улавливать более высокочастотные звуковые колебания, так собаки могут слышать сигналы с частотой до 38 000 Гц, кошки – до 70 000 Гц.
Звуковые волны ниже 60 Гц человек может воспринимать только на уровне вибраций, колебания меньше 16 Гц (инфразвуки) не улавливаются. Они могут негативно влиять на состояние нервной и эндокринной систем, внутренних органов. Инфразвуки генерируются во время природных явлений (землетрясения, бури, ураганы, др.). Также они могут появляться вследствие работы крупного оборудования (турбины, плотины, генераторы, печи, др.).
Если частота выше 20000 Гц – это уже ультразвук, который не представляет угрозы для человека, с его помощью передают между собой информацию некоторые животные. Если сравнить, человеческая речь соответствует отметке в 300–4000 Гц.
Кроме того, существует деление диапазона на звуки низких частот – до 500 Гц, средних 500–1000 Гц и высоких – выше 10000 Гц.
На способность человека различать частоты влияют многие факторы:
- Возраст.
- Заболевания слухового аппарата.
- Усталость.
- Уровень тренированности слуха.
Восприятие звука во многом зависит от уровней громкости, его измеряют в децибелах (дБ):
- 0 дБ (нижняя граница) – ничего не слышно.
- 25–30 дБ – шепот человека.
- 40–45 дБ – обычный разговор.
- 100 дБ – оркестр, вагон метро, максимально допустимая громкость наушников.
- 120 дБ – отбойный молоток.
- 130 дБ – наступает болевой порог и контузии (самолет на старте).
- 150 дБ – травмы (старт ракеты).
- Если давление звука выше 160 дБ – возможен разрыв барабанной перепонки и легких.
- После достижения отметки в 200 дБ наступает смерть (шумовое оружие).
Редкое непродолжительное повышение давления звука до 120 дБ не вызовет негативных последствий, но, если человеческий слух будет подвергаться частым и долговременным воздействиям громкостью выше 80 дБ, наступит ухудшение или даже частичная потеря слуховой функции.
Следует защищать уши, использовать средства индивидуальной защиты (вкладыши, наушники, шлемы), если вы работаете на шумном производстве, часто бываете на охоте, занимаетесь стрельбой или используете электроинструменты (перфоратор, дрель, отбойный молоток, др.).
Представляет собой сложный специализированный орган, состоящий из трех отделов: наружного, среднего и внутреннего уха.
Наружное ухо является звукоулавливающим аппаратом. Звуковые колебания улавливаются ушными раковинами и передаются по наружному слуховому проходу к барабанной перепонке, которая отделяет наружное ухо от среднего. Улавливание звука и весь процесс слушания двумя ушами, так называемый биниуральный слух, имеют значение для определения направления звука. Звуковые колебания, идущие сбоку, доходят до ближайшего уха на несколько десятичных долей секунды (0,0006 с) раньше, чем до другого. Этой предельно малой разницы во времени прихода звука к обоим ушам достаточно, чтобы определить его направление.
Среднее ухо представляет собой воздушную полость, которая через евстахиеву трубу соединяется с полостью носоглотки. Колебания от барабанной перепонки через среднее ухо передают 3 слуховые косточки, соединенные друг с другом, - молоточек, наковальня и стремечко, а последнее через перепонку овального окна передает эти колебания жидкости, находящейся во внутреннем ухе - перилимфе. Благодаря слуховым косточкам амплитуда колебаний уменьшается, а сила их увеличивается, что позволяет приводить в движение столб жидкости во внутреннем ухе. В среднем ухе имеется особый механизм адаптации к изменениям интенсивности звука. При сильных звуках специальные мышцы увеличивают натяжение барабанной перепонки и уменьшают подвижность стремечка. Тем самым снижается амплитуда колебаний, и внутреннее ухо предохраняется от повреждений.
Внутреннее ухо с расположенной в нем улиткой находится в пирамидке височной кости. Улитка у человека образует 2,5 спиральных витка. Улитковый канал разделен двумя перегородками (основной мембраной и вестибулярной мембраной) на 3 узких хода: верхний (вестибулярная лестница), средний (перепончатый канал) и нижний (барабанная лестница). На вершине улитки имеется отверстие, соединяющее верхний и нижний каналы в единый, идущий от овального окна к вершине улитки и далее к круглому окну. Полость их заполнена жидкостью - перилимфой, а полость среднего перепончатого канала заполнена жидкостью иного состава - эндолимфой. В среднем канале расположен звуковоспринимающий аппарат - кортиев орган, в котором находятся рецепторы звуковых колебаний - волосковые клетки.
Механизм восприятия звука. Физиологический механизм восприятия звука основан на двух процессах, происходящих в улитке: 1) разделение звуков различной частоты по месту их наибольшего воздействия на основную мембрану улитки и 2) преобразование рецепторными клетками механических колебаний в нервное возбуждение. Звуковые колебания, поступающие во внутреннее ухо через овальное окно, передаются перилимфе, а колебания этой жидкости приводят к смещениям основной мембраны. От высоты звука зависит высота столба колеблющейся жидкости и, соответственно, место наибольшего смещения основной мембраны. Таким образом, при различных по высоте звуках возбуждаются разные волосковые клетки и разные нервные волокна. Увеличение силы звука приводит к увеличению числа возбужденных волосковых клеток и нервных волокон, что позволяет различать интенсивность звуковых колебаний.
Преобразование колебаний в процесс возбуждения осуществляется специальными рецепторами - волосковыми клетками. Волоски этих клеток погружены в покровную мембрану. Механические колебания при действии звука приводят к смещению покровной мембраны относительно рецепторных клеток и изгибанию волосков. В рецепторных клетках механическое смещение волосков вызывает процесс возбуждений.
Проводимость звука. Различают воздушную и костную проводимость. В обычных условиях у человека преобладает воздушная проводимость: звуковые волны улавливаются наружным ухом, и воздушные колебания передаются через наружный слуховой проход в среднее и внутреннее ухо. В случае костной проводимости звуковые колебания передаются через кости черепа непосредственно улитке. Этот механизм передачи звуковых колебаний имеет значение при погружениях человека под воду.
Человек обычно воспринимает звуки с частотой от 15 до 20 000 Гц (в диапазоне 10-11 октав). У детей верхний предел достигает 22 000 Гц, с возрастом он понижается. Наиболее высокая чувствительность обнаружена в области частот от 1000 до 3000 Гц. Эта область соответствует наиболее часто встречающимся частотам человеческой речи и музыки.
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ МЕДИЦИНЫ
ФИЗИОЛОГИЯ
Как ухо воспринимает звуки
Ухо - это орган, преобразующий звуковые волны в нервные импульсы, которые способен воспринимать мозг. Взаимодействуя друг с другом, элементы внутреннего уха дают
нам возможность различать звуки.
Анатомически делится на три части:
□ Наружное ухо - предназначено для направления звуковых волн во внутренние структуры уха. Оно состоит из ушной раковины, представляющей собой эластичный хрящ, покрытый кожей с подкожной клетчаткой, соединенный с кожей черепа и с наружным слуховым проходом - слуховой трубкой, покрытой ушной серой. Эта трубка заканчивается барабанной перепонкой.
□ Среднее ухо - полость, внутри которой находятся мелкие слуховые косточки (молоточек, наковальня, стремя) и сухожилия двух небольших мышц. Расположение стремени позволяет ему ударять по овальному окну, которое является входом в улитку.
□ Внутреннее ухо состоит:
■ из полукружных каналов костного лабиринта и преддверия лабиринта, которые являются частью вестибулярного аппарата;
■ из улитки - собственно органа слуха. Улитка внутреннего уха очень напоминает раковину живой улитки. В поперечном
сечении можно увидеть, что она состоит из трех продольных частей: барабанной лестницы, вестибулярной лестницы и канала улитки. Все три структуры заполнены жидкостью. В канале улитки находится спиральный кортиев орган. Он состоит из 23 500 чувствительных, снабженных волосками клеток, которые фактически улавливают звуковые волны и дальше через слуховой нерв передают их в головной мозг.
Анатомия уха
Наружное ухо
Состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода.
Среднее ухо
Содержит три мелкие косточки: молоточек, наковальню и стремя.
Внутреннее ухо
Содержит полукружные каналы костного лабиринта, преддверие лабиринта и улитку.
< Наружная, видимая часть уха называется ушной раковиной. Она служит для передачи звуковых волн в слуховой канал, а оттуда в среднее и внутреннее ухо.
А Наружное, среднее и внутреннее ухо играют важную роль в проведении и передаче звука из внешней среды в головной мозг.
Что такое звукГ
Звук распространяется в атмосфере, перемещаясь из области высокого давления в область низкого.
Звуковая волна
с большей частотой (голубая) соответствует высокому звуку. Зеленым обозначен низкий звук.
Большинство звуков, которые мы слышим, представляют собой комбинацию звуковых волн различной частоты и амплитуды.
Звук - это вид энергии; звуковая энергия передается в атмосфере в виде колебаний молекул воздуха. При отсутствии молекулярной среды (воздушной или какой-либо иной) звук не может распространяться.
ДВИЖЕНИЕ МОЛЕКУЛ В атмосфере, в которой распространяется звук, имеются области высокого давления, в которых молекулы воздуха располагаются ближе друг к другу. Они чередуются с областями низкого давления, где молекулы воздуха находятся на большем расстоянии друг от друга.
Некоторые молекулы при столкновении с соседними передают им свою энергию. Создается волна, которая может распространяться на большие расстояния.
Таким образом происходит передача звуковой энергии.
Когда волны высокого и низкого давления распределяются равномерно, считается, что тон чистый. Такую звуковую волну создает камертон.
Звуковые волны, возникающие при воспроизведении речи, распределяются неравномерно и являются комбинированными.
ВЫСОТА И АМПЛИТУДА Высота звука определяется частотой колебания звуковой волны. Она измеряется в герцах (Гц).Чем больше частота, тем выше звук. Громкость звука определяется амплитудой колебаний звуковой волны. Человеческое ухо воспринимает звуки, частота которых находится в диапазоне от 20 до 20 ООО Гц.
< Полный диапазон слышимости человека составляет от 20 до 20 ООО Гц. Человеческое ухо может дифференцировать примерно 400 ООО различных звуков.
Эти две волы иие-ют од>*«коеую часто- 1 ту, но разную a^vviy-ду (вогна голубого цвета соответствует более громкому звуку).
Слух - вид чувствительности, обусловливающий восприятие звуковых колебаний. Его значение неоценимо в психическом развитии полноценной личности. Благодаря слуху познается звуковая часть окружающей действительности, познаются звуки природы. Без звука невозможны звуковые речевые общения между людьми, людьми и животными, между людьми и природой, без него не могли появиться и музыкальные произведения.
Острота слуха у людей неодинакова. У одних она понижена или нормальная, у других повышена. Бывают люди с абсолютным слухом. Они способны узнавать по памяти высоту заданного тона. Музыкальный слух позволяет точно определять интервалы между звуками различной высоты, узнавать мелодии. Индивидуумы с музыкальным слухом при исполнении музыкальных произведений отличаются чувством ритма, умеют точно повторить заданный тон, музыкальную фразу.
Пользуясь слухом, люди в состоянии определять направление звука и по нему - его источник. Это свойство позволяет ориентироваться в пространстве, на местности, различать говорящего среди нескольких других. Слух вместе с другими видами чувствительности (зрением) предупреждает об опасностях, возникающих во время труда, пребывания на улице, среди природы. В целом слух, как и зрение, делает жизнь человека духовно богатой.
Человек воспринимает звуковые волны с помощью слуха с частотой колебаний от 16 до 20 000 герц. С возрастом восприятие высоких частот снижается. Снижается слуховое восприятие и при действии звуков большой силы, высоких и особенно низких частот.
Одна из частей внутреннего уха - вестибулярная - обусловливает чувство положения тела в пространстве, поддерживает равновесие тела, обеспечивает прямохождение человека.
Как устроено ухо человека
Наружное, среднее и внутреннее — основные отделы уха
Височная кость человека является костным вместилищем органа слуха. Он состоит из трех основных отделов: наружного, среднего и внутреннего. Первые два служат для проведения звуков, третий содержит звукочувствительный аппарат и аппарат равновесия.
Строение наружного уха
Наружное ухо представлено ушной раковиной, наружным слуховым проходом, барабанной перепонкой. Ушная раковина улавливает и направляет звуковые волны в слуховой проход, но у человека она почти утратила свое основное назначение.
Наружный слуховой проход проводит звуки к барабанной перепонке. В его стенках имеются сальные железы, выделяющие так называемую ушную серу. Барабанная перепонка находится на границе между наружным и средним ухом. Это круглая по форме пластинка размером 9*11мм. Она принимает звуковые колебания.
Строение среднего уха
Схема строения среднего уха человека с описанием
Среднее ухо расположено между наружным слуховым проходом и внутренним ухом. Оно состоит из барабанной полости, которая расположена непосредственно за барабанной перепонкой, в которая через евстахиеву трубу сообщается с носоглоткой. Барабанная полость имеет объем около 1 куб.см.
Она содержит три слуховых косточки, соединенных между собой:
- Молоточек;
- наковальня;
- стремечко.
Эти косточки передают звуковые колебания с барабанной перепонки к овальному окну внутреннего уха. Они уменьшают амплитуду и увеличивают силу звука.
Строение внутреннего уха
Схема строения внутреннего уха человека
Внутреннее ухо, или лабиринт, представляет собой систему полостей и каналов, заполненных жидкостью. Функцию слуха здесь выполняет только улитка - спирально закрученный канал (2,5 завитка). Остальные части внутреннего уха обеспечивают сохранение равновесия тела в пространстве.
Звуковые колебания от барабанной перепонки посредством системы слуховых косточек через овальное отверстие передаются жидкости, заполняющей внутреннее ухо. Вибрируя, жидкость раздражает рецепторы, расположенные в спиральном (кортиевом) органе улитки.
Спиральный орган - это звуковоспринимающий аппарат, расположенный в улитке. Он состоит из основной мембраны (пластинки) с опорными и рецепторными клетками, а также из нависающей над ними покровной мембраны. Рецепторы (воспринимающие) клетки имеют удлиненную форму. Их один конец фиксирован на основной мембране, а противоположный содержит 30-120 волосков разной длины. Эти волоски омываются жидкостью (эндолимфой) и соприкасаются с нависающей над ними покровной пластинкой.
Звуковые колебания от барабанной перепонки и слуховых косточек передаются жидкости, заполняющей улитковые каналы. Эти колебания вызывают колебания основной мембраны вместе с волосковыми рецепторами спирального органа.
Во время колебаний волосковые клетки касаются покровной мембраны. В результате этого в них возникает разность электрических потенциалов, приводящая к возбуждению волокон слухового нерва, которые отходят от рецепторов. Получается своего рода микрофонный эффект, при котором механическая энергия колебаний эндолимфы превращается в электрическую нервного возбуждения. Характер возбуждений зависит от свойств звуковых волн. Высокие тона улавливаются узкой частью основной мембраны, у основания улитки. Низкие тона регистрируются широкой частью основной мембраны, у вершины улитки.
От рецепторов кортиева органа возбуждение распространяется по волокнам слухового нерва в подкорковые и корковые (в височной доле) центры слуха. Вся система, включающая звукопроводящие части среднего и внутреннего уха, рецепторы, нервные волокна, центры слуха в головном мозге, составляет слуховой анализатор.
Вестибулярный аппарат и ориентация в пространстве
Как уже упоминалось, внутреннее ухо выполняет двойную роль: восприятие звуков (улитка с кортиевым органом), а также регуляцию положения тела в пространстве, равновесие. Последняя функция обеспечивается вестибулярным аппаратом, который состоит из двух мешочков - округлого и овального - и трех полукружных каналов. Они соединены между собой и заполнены жидкостью. На внутренней поверхности мешочков и расширений полукружных каналов находятся чувствительные волосковые клетки. От них отходят волокна нервов.
Угловые ускорения воспринимаются, главным образом, рецепторами, расположенными в полукружных каналах. Рецепторы возбуждаются при давлении жидкости каналов. Прямолинейные ускорения регистрируются рецепторами мешочков преддверия, где находится отолитовый аппарат . Он состоит из чувствительных волосков нервных клеток, погруженных в желатинообразное вещество. Вместе они образуют мембрану. Верхняя часть мембраны содержит вкрапления кристаллов бикарбоната кальция - отолиты . Под влиянием прямолинейных ускорений эти кристаллы силой своей тяжести заставляют мембрану прогибаться. При этом происходят деформации волосков и в них возникает возбуждение, транслирующееся по соответствующему нерву в центральную нервную систему.
Функцию вестибулярного аппарата в целом можно представить следующим образом. Движение жидкости, содержащейся в вестибулярном аппарате, вызываемое перемещением тела, тряской, качкой, вызывает раздражение чувствительных волосков рецепторов. Возбуждения передаются по черепномозговым нервам в продолговатый мозг, мост. Отсюда они направляются к мозжечку, а также спинному мозгу. Эта связь со спинным мозгом обусловливает рефлекторные (непроизвольные) движения мышц шеи, туловища, конечностей, благодаря чему выравнивается положение головы, туловища, предотвращается падение.
При осознанном определении положения головы возбуждение поступает из продолговатого мозга и моста через зрительные бугры в кору большого мозга. Считается, что корковые центры контроля равновесия и положения тела в пространстве находятся в теменной и височной долях мозга. Благодаря корковым концам анализатора возможен осознанный контроль равновесия и положения тела, обеспечивается прямохождение.
Гигиена слуха
- Физическими;
- химическими
- микроорганизмами.
Физические вредные факторы
Под физическими факторами следует понимать травмирующие воздействия во время ушибов, при ковырянии различными предметами в наружном слуховом проходе, а также постоянные шумы и особенно звуковые колебания ультравысоких и особенно инфранизких частот. Травмы являются несчастными случаями и их не всегда удается предотвратить, а вот травмы барабанной перепонки во время чистки ушей можно полностью избежать.
Как правильно чистить уши человеку ? Чтобы удалялась сера, достаточно ежедневно мыть уши и не будет необходимости вычищать ее грубыми предметами.
С ультразвуками и инфразвуками человек сталкивается только в условиях производства. Для предотвращения их вредного действия на органы слуха необходимо соблюдать правила техники безопасности.
Вредно сказываются на органе слуха постоянные шумы в условиях больших городов, на предприятиях. Однако медико-санитарная служба ведет борьбу с этими явлениями, а инженерно-техническая мысль направлена на разработку технологии производства со снижением уровня шума.
Хуже дело обстоит у любителей громкой игры на музыкальных инструментах. Особенно отрицательно влияние наушников на слух человека, при прослушивании громкой музыки. У таких лиц уровень восприятия звуков понижается. Рекомендация одна - приучать себя к умеренной громкости.
Химические вредные факторы
Болезни органа слуха в результате действия химических веществ бывают, главным образом, при нарушениях техники безопасности в обращении с ними. Поэтому нужно соблюдать правила работы с химическими веществами. Если же вы не знаете свойств какого-то вещества, то не следует им пользоваться.
Микроорганизмы как вредный фактор
Повреждения органа слуха болезнетворными микроорганизмами можно предотвратить своевременным оздоровлением носоглотки, из которой возбудители проникают в среднее ухо через евстахиев канал и вызывают вначале воспаление, а при запоздалом лечении - снижение и даже утрату слуха.
Для сохранения слуха немаловажны общеукрепляющие меры: организация здорового образа жизни, соблюдение режима труда и отдыха, физическая подготовка, разумное закаливание.
Для людей, страдающих слабостью вестибулярного аппарата, проявляющейся в непереносимости поездки в транспорте, желательны специальные тренировки, упражнения. Эти упражнения направлены на уменьшение возбудимости аппарата равновесия. Они проделываются на вращающихся креслах, специальных тренажерах. Наиболее доступную тренировку можно осуществлять на качелях, постепенно увеличивая ее время. Кроме того, применяются гимнастические упражнения: вращательные движения головы, тела, прыжки, кувыркания. Разумеется, тренировку вестибулярного аппарата осуществляют под медицинским контролем.
Все рассмотренные анализаторы обусловливают гармоничное развитие личности только при тесном взаимодействии.
