Το πέρασμα του ήχου στο αυτί. Πώς ακούμε

Πολλοί από εμάς ενδιαφέρονται μερικές φορές για μια απλή φυσιολογική ερώτηση σχετικά με το πώς ακούμε. Ας δούμε από τι αποτελείται το ακουστικό μας όργανο και πώς λειτουργεί.

Πρώτα απ 'όλα, σημειώνουμε ότι ο ακουστικός αναλυτής έχει τέσσερα μέρη:

1. Εξωτερικό αυτί. Περιλαμβάνει την ακουστική κίνηση, το αυτί και το τύμπανο. Το τελευταίο χρησιμεύει για την απομόνωση του εσωτερικού άκρου του ακουστικού σύρματος από το περιβάλλον. Όσον αφορά τον ακουστικό πόρο, έχει εντελώς κυρτό σχήμα, μήκους περίπου 2,5 εκατοστών. Στην επιφάνεια του ακουστικού πόρου υπάρχουν αδένες, και καλύπτεται επίσης με τρίχες. Αυτοί οι αδένες είναι που εκκρίνουν το κερί του αυτιού, το οποίο καθαρίζουμε το πρωί. Επίσης, ο ακουστικός πόρος είναι απαραίτητος για τη διατήρηση της απαραίτητης υγρασίας και θερμοκρασίας μέσα στο αυτί.
2. Μέσο αυτί. Αυτό το εξάρτημα του ακουστικού αναλυτή, το οποίο βρίσκεται πίσω από το τύμπανο και είναι γεμάτο με αέρα, ονομάζεται μέσο αυτί. Συνδέεται μέσω της ευσταχιανής σάλπιγγας με τον ρινοφάρυγγα. Η ευσταχιανή σάλπιγγα είναι ένας αρκετά στενός χόνδρινος σωλήνας που κανονικά είναι κλειστός. Όταν κάνουμε κινήσεις κατάποσης, ανοίγει και μέσω αυτού εισέρχεται αέρας στην κοιλότητα. Μέσα στο μέσο αυτί υπάρχουν τρία μικρά ακουστικά οστάρια: ο αμόνις, ο σφυρός και ο αναβολέας. Το σφυρί, με τη βοήθεια του ενός άκρου, συνδέεται με τον αναβολέα, και είναι ήδη με χύτευση στο εσωτερικό αυτί. Υπό την επίδραση των ήχων, η τυμπανική μεμβράνη βρίσκεται σε συνεχή κίνηση και τα ακουστικά οστάρια μεταδίδουν περαιτέρω τις δονήσεις της προς τα μέσα. Είναι ένα από τα πιο σημαντικά στοιχεία που πρέπει να μελετηθεί όταν εξετάζουμε ποια δομή του ανθρώπινου αυτιού
3. Εσωτερικό αυτί. Σε αυτό το τμήμα του ακουστικού συνόλου, υπάρχουν πολλές δομές ταυτόχρονα, αλλά μόνο μία από αυτές, ο κοχλίας, ελέγχει την ακοή. Πήρε το όνομά του λόγω του σπειροειδούς σχήματός του. Έχει τρία κανάλια που είναι γεμάτα με λεμφικά υγρά. Στο μεσαίο κανάλι, το υγρό διαφέρει σημαντικά στη σύνθεση από τα υπόλοιπα. Το όργανο που είναι υπεύθυνο για την ακοή ονομάζεται όργανο του Corti και βρίσκεται στο μεσαίο κανάλι. Αποτελείται από πολλές χιλιάδες τρίχες που συλλαμβάνουν τους κραδασμούς που δημιουργούνται από το υγρό που κινείται μέσα από το κανάλι. Παράγει επίσης ηλεκτρικά ερεθίσματα, τα οποία στη συνέχεια μεταδίδονται στον εγκεφαλικό φλοιό. Ένα συγκεκριμένο τριχωτό κύτταρο ανταποκρίνεται σε ένα συγκεκριμένο είδος ήχου. Εάν συμβεί ότι το τριχωτό κύτταρο πεθάνει, τότε το άτομο παύει να αντιλαμβάνεται αυτόν ή αυτόν τον ήχο. Επίσης, για να κατανοήσει κανείς πώς ακούει ένα άτομο, θα πρέπει να λάβει υπόψη του και τα ακουστικά μονοπάτια.

ακουστικά μονοπάτια

Είναι μια συλλογή ινών που μεταφέρουν νευρικές ώσεις από τον ίδιο τον κοχλία στα ακουστικά κέντρα του κεφαλιού σας. Είναι μέσα από τα μονοπάτια που ο εγκέφαλός μας αντιλαμβάνεται έναν συγκεκριμένο ήχο. Τα ακουστικά κέντρα βρίσκονται στους κροταφικούς λοβούς του εγκεφάλου. Ο ήχος που ταξιδεύει μέσω του εξωτερικού αυτιού στον εγκέφαλο διαρκεί περίπου δέκα χιλιοστά του δευτερολέπτου.

Πώς αντιλαμβανόμαστε τον ήχο;

Το ανθρώπινο αυτί επεξεργάζεται τους ήχους που λαμβάνονται από το περιβάλλον σε ειδικές μηχανικές δονήσεις, οι οποίες στη συνέχεια μετατρέπουν τις κινήσεις του υγρού στον κοχλία σε ηλεκτρικές ώσεις. Περνούν κατά μήκος των οδών του κεντρικού ακουστικού συστήματος στα κροταφικά μέρη του εγκεφάλου, έτσι ώστε στη συνέχεια να αναγνωρίζονται και να υποβάλλονται σε επεξεργασία. Τώρα οι ενδιάμεσοι κόμβοι και ο ίδιος ο εγκέφαλος εξάγει κάποιες πληροφορίες σχετικά με την ένταση και το ύψος του ήχου, καθώς και άλλα χαρακτηριστικά, όπως η ώρα λήψης του ήχου, η κατεύθυνση του ήχου και άλλα. Έτσι, ο εγκέφαλος μπορεί να αντιληφθεί τις πληροφορίες που λαμβάνει από κάθε αυτί με τη σειρά ή από κοινού, λαμβάνοντας μία μόνο αίσθηση.

Είναι γνωστό ότι μέσα στο αυτί μας υπάρχουν κάποια «πρότυπα» ήδη μελετημένων ήχων που έχει αναγνωρίσει ο εγκέφαλός μας. Βοηθούν τον εγκέφαλο να ταξινομήσει σωστά και να αναγνωρίσει την κύρια πηγή πληροφοριών. Εάν ο ήχος μειωθεί, τότε ο εγκέφαλος αρχίζει να λαμβάνει λανθασμένες πληροφορίες, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε παρερμηνεία των ήχων. Αλλά όχι μόνο οι ήχοι μπορούν να παραμορφωθούν, αλλά με την πάροδο του χρόνου ο εγκέφαλος υπόκειται επίσης σε εσφαλμένη ερμηνεία ορισμένων ήχων. Το αποτέλεσμα μπορεί να είναι μια εσφαλμένη αντίδραση ενός ατόμου ή μια εσφαλμένη ερμηνεία πληροφοριών. Για να ακούμε σωστά και αξιόπιστα να ερμηνεύουμε αυτά που ακούμε, χρειαζόμαστε σύγχρονη εργασία τόσο του εγκεφάλου όσο και του ακουστικού αναλυτή. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μπορεί να σημειωθεί ότι ένα άτομο ακούει όχι μόνο με τα αυτιά, αλλά και με τον εγκέφαλο.

Έτσι, η δομή του ανθρώπινου αυτιού είναι αρκετά περίπλοκη. Μόνο η συντονισμένη εργασία όλων των τμημάτων του οργάνου ακοής και του εγκεφάλου θα μας επιτρέψει να κατανοήσουμε και να ερμηνεύσουμε σωστά αυτό που ακούμε.

Η αίσθηση της ακοής είναι ένα από τα πιο σημαντικά πράγματα στη ζωή του ανθρώπου. Η ακοή και η ομιλία μαζί αποτελούν ένα σημαντικό μέσο επικοινωνίας μεταξύ των ανθρώπων, χρησιμεύουν ως βάση για τη σχέση των ανθρώπων στην κοινωνία. Η απώλεια ακοής μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα συμπεριφοράς. Τα κωφά παιδιά δεν μπορούν να μάθουν πλήρη ομιλία.

Με τη βοήθεια της ακοής, ένα άτομο παίρνει διάφορους ήχους που σηματοδοτούν τι συμβαίνει στον έξω κόσμο, τους ήχους της φύσης γύρω μας - τα θρόισμα του δάσους, το τραγούδι των πουλιών, τους ήχους της θάλασσας, καθώς και διάφορα μουσικά έργα. Με τη βοήθεια της ακοής, η αντίληψη του κόσμου γίνεται πιο φωτεινή και πιο πλούσια.

Το αυτί και η λειτουργία του. Ο ήχος, ή ένα ηχητικό κύμα, είναι μια εναλλασσόμενη αραίωση και συμπύκνωση του αέρα, που διαδίδεται προς όλες τις κατευθύνσεις από την πηγή ήχου. Μια πηγή ήχου μπορεί να είναι οποιοδήποτε δονούμενο σώμα. Οι ηχητικές δονήσεις γίνονται αντιληπτές από το όργανο ακοής μας.

Το όργανο της ακοής είναι πολύ σύνθετο και αποτελείται από το εξωτερικό, το μέσο και το εσωτερικό αυτί. Το εξωτερικό αυτί αποτελείται από τον πτερύγιο και τον ακουστικό πόρο. Τα αυτιά πολλών ζώων μπορούν να κινηθούν. Αυτό βοηθά το ζώο να πιάσει από πού προέρχεται ακόμη και ο πιο ήσυχος ήχος. Τα ανθρώπινα αυτιά χρησιμεύουν επίσης για τον προσδιορισμό της κατεύθυνσης του ήχου, αν και είναι ακίνητα. Ο ακουστικός πόρος συνδέει το εξωτερικό αυτί με το επόμενο τμήμα - το μέσο αυτί.

Ο ακουστικός πόρος είναι φραγμένος στο εσωτερικό άκρο από μια σφιχτά τεντωμένη τυμπανική μεμβράνη. Ένα ηχητικό κύμα που χτυπά το τύμπανο του αυτιού προκαλεί ταλάντωση, δόνηση. Η συχνότητα δόνησης της τυμπανικής μεμβράνης είναι μεγαλύτερη, όσο υψηλότερος είναι ο ήχος. Όσο πιο δυνατός είναι ο ήχος, τόσο περισσότερο δονείται η μεμβράνη. Αλλά αν ο ήχος είναι πολύ αδύναμος, μόλις ακούγεται, τότε αυτές οι δονήσεις είναι πολύ μικρές. Η ελάχιστη ακουστότητα ενός εκπαιδευμένου αυτιού είναι σχεδόν στα όρια εκείνων των δονήσεων που δημιουργούνται από την τυχαία κίνηση των μορίων του αέρα. Αυτό σημαίνει ότι το ανθρώπινο αυτί είναι ένα μοναδικό ακουστικό όργανο όσον αφορά την ευαισθησία.

Πίσω από την τυμπανική μεμβράνη βρίσκεται η γεμάτη με αέρα κοιλότητα του μέσου αυτιού. Αυτή η κοιλότητα συνδέεται με τον ρινοφάρυγγα με μια στενή δίοδο - τον ακουστικό σωλήνα. Κατά την κατάποση, ο αέρας ανταλλάσσεται μεταξύ του φάρυγγα και του μέσου ωτός. Μια αλλαγή στην πίεση του εξωτερικού αέρα, για παράδειγμα, σε ένα αεροπλάνο, προκαλεί μια δυσάρεστη αίσθηση - «γεμίζει τα αυτιά». Εξηγείται από την εκτροπή της τυμπανικής μεμβράνης λόγω της διαφοράς μεταξύ της ατμοσφαιρικής πίεσης και της πίεσης στην κοιλότητα του μέσου αυτιού. Κατά την κατάποση, ο ακουστικός σωλήνας ανοίγει και η πίεση και στις δύο πλευρές του τυμπάνου εξισορροπείται.

Στο μέσο αυτί υπάρχουν τρία μικρά, διαδοχικά διασυνδεδεμένα οστά: το σφυρί, ο αμόνις και ο αναβολέας. Το σφυρί που συνδέεται με την τυμπανική μεμβράνη μεταδίδει τους κραδασμούς του πρώτα στον αμόνι και μετά οι ενισχυμένοι κραδασμοί μεταδίδονται στον αναβολέα. Στην πλάκα που χωρίζει την κοιλότητα του μέσου αυτιού από την κοιλότητα του εσωτερικού αυτιού, υπάρχουν δύο παράθυρα καλυμμένα με λεπτές μεμβράνες. Το ένα παράθυρο είναι οβάλ, ένας αναβολέας το «χτυπά» και το άλλο είναι στρογγυλό.

Το εσωτερικό αυτί ξεκινά πίσω από το μέσο αυτί. Βρίσκεται βαθιά στο κροταφικό οστό του κρανίου. Το εσωτερικό αυτί είναι ένα σύστημα από λαβύρινθους και περιελιγμένα κανάλια γεμάτα με υγρό. Υπάρχουν δύο όργανα στον λαβύρινθο ταυτόχρονα: το όργανο της ακοής - ο κοχλίας και το όργανο ισορροπίας - η αιθουσαία συσκευή. Ο κοχλίας είναι ένα σπειροειδώς στριμμένο οστικό κανάλι που έχει δυόμισι στροφές στους ανθρώπους. Οι δονήσεις της μεμβράνης του ωοειδούς τρήματος μεταδίδονται στο υγρό που γεμίζει το εσωτερικό αυτί. Και αυτό, με τη σειρά του, αρχίζει να ταλαντώνεται με την ίδια συχνότητα. Δονούμενο, το υγρό ερεθίζει τους ακουστικούς υποδοχείς που βρίσκονται στον κοχλία. Το κανάλι του κοχλία σε όλο το μήκος του χωρίζεται στο μισό με μεμβρανώδες διάφραγμα. Μέρος αυτού του χωρίσματος αποτελείται από μια λεπτή μεμβράνη - μια μεμβράνη. Στη μεμβράνη αντιλαμβάνονται κύτταρα - ακουστικοί υποδοχείς. Οι δονήσεις του υγρού που γεμίζει τον κοχλία ερεθίζουν μεμονωμένους ακουστικούς υποδοχείς. Παράγουν παρορμήσεις που μεταδίδονται κατά μήκος του ακουστικού νεύρου στον εγκέφαλο. Το διάγραμμα δείχνει όλες τις διαδοχικές διαδικασίες μετατροπής ενός ηχητικού κύματος σε νευρική σηματοδότηση. Ακουστική αντίληψη. Στον εγκέφαλο, υπάρχει μια διάκριση μεταξύ της δύναμης, του ύψους και της φύσης του ήχου, της θέσης του στο χώρο. Ακούμε με δύο αυτιά, και αυτό έχει μεγάλη σημασία για τον προσδιορισμό της κατεύθυνσης του ήχου. Αν ηχητικά κύματα φτάσουν ταυτόχρονα και στα δύο αυτιά, τότε αντιλαμβανόμαστε τον ήχο στη μέση (μπροστά και πίσω). Αν τα ηχητικά κύματα φτάνουν λίγο νωρίτερα στο ένα αυτί από ότι στο άλλο, τότε αντιλαμβανόμαστε τον ήχο είτε στα δεξιά είτε στα αριστερά.

1. Ηχοαγώγιμα και ηχολήπτη μέρη του ακουστικού βαρηκοΐας.

2. Ο ρόλος του εξωτερικού αυτιού.

3. Ο ρόλος του μέσου αυτιού.

4. Ο ρόλος του εσωτερικού αυτιού.

5. Προσδιορισμός του εντοπισμού της πηγής ήχου στο οριζόντιο επίπεδο - διφωνικό εφέ.

6. Προσδιορισμός του εντοπισμού της πηγής ήχου στο κατακόρυφο επίπεδο.

7. Ακουστικά βαρηκοΐας και προθέσεις. Τυμπανομετρία.

8. Καθήκοντα.

φήμες -αντίληψη των ηχητικών δονήσεων, η οποία πραγματοποιείται από τα όργανα ακοής.

4.1. Τα μέρη του ακουστικού βαρηκοΐας που μεταφέρουν και δέχονται τον ήχο

Το ανθρώπινο όργανο ακοής είναι ένα πολύπλοκο σύστημα που αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία:

1 - αυτί? 2 - εξωτερικό ακουστικό κρέας. 3 - τύμπανο? 4 - σφυρί? 5 - αμόνι? 6 - αναβολέας? 7 - οβάλ παράθυρο. 8 - αιθουσαία σκάλα? 9 - στρογγυλό παράθυρο. 10 - σκάλες τυμπάνου. 11 - κοχλιακό κανάλι. 12 - η κύρια (βασιλική) μεμβράνη.

Η δομή του ακουστικού βαρηκοΐας φαίνεται στο σχ. 4.1.

Σύμφωνα με το ανατομικό χαρακτηριστικό, στο ανθρώπινο ακουστικό βαρηκοΐας διακρίνονται το εξωτερικό αυτί (1-3), το μέσο αυτί (3-7) και το έσω αυτί (7-13). Ανάλογα με τις λειτουργίες που εκτελούνται στο ανθρώπινο ακουστικό βαρηκοΐας, διακρίνονται τα μέρη που αγωγίζουν τον ήχο και τα μέρη λήψης ήχου. Αυτή η διαίρεση φαίνεται στο Σχ. 4.2.

Ρύζι. 4.1.Η δομή του ακουστικού βαρηκοΐας (α) και τα στοιχεία του οργάνου ακοής (β)

Ρύζι. 4.2.Σχηματική αναπαράσταση των κύριων στοιχείων του ανθρώπινου ακουστικού βαρηκοΐας

4.2. Ο ρόλος του εξωτερικού αυτιού

Λειτουργία του εξωτερικού αυτιού

Το έξω αυτί αποτελείται από το αυτί, τον ακουστικό πόρο (με τη μορφή στενού σωλήνα) και την τυμπανική μεμβράνη. Το αυτί παίζει ρόλο συλλέκτη ήχου, συγκεντρώνοντας τον ήχο

κύματα στον ακουστικό πόρο, με αποτέλεσμα η ηχητική πίεση στο τύμπανο να αυξάνεται σε σύγκριση με την ηχητική πίεση στο προσπίπτον κύμα κατά περίπου 3 φορές. Ο έξω ακουστικός πόρος, μαζί με το αυτί, μπορεί να συγκριθεί με ένα αντηχείο τύπου σωλήνα. Η τυμπανική μεμβράνη, η οποία χωρίζει το εξωτερικό αυτί από το μέσο αυτί, είναι μια πλάκα που αποτελείται από δύο στρώματα ινών κολλαγόνου προσανατολισμένες με διαφορετικούς τρόπους. Το πάχος της μεμβράνης είναι περίπου 0,1 mm.

Ο λόγος για τη μεγαλύτερη ευαισθησία του αυτιού στην περιοχή των 3 kHz

Ο ήχος εισέρχεται στο σύστημα μέσω του εξωτερικού ακουστικού πόρου, ο οποίος είναι ένας ακουστικός σωλήνας κλειστός στη μία πλευρά με μήκος L = 2,5 εκ. Το ηχητικό κύμα διέρχεται από τον ακουστικό πόρο και ανακλάται εν μέρει από το τύμπανο. Ως αποτέλεσμα, τα προσπίπτοντα και τα ανακλώμενα κύματα παρεμβαίνουν και σχηματίζουν ένα στάσιμο κύμα. Εμφανίζεται ακουστικός συντονισμός. Προϋποθέσεις για την εκδήλωσή του: το μήκος κύματος είναι 4 φορές το μήκος της στήλης αέρα στον ακουστικό πόρο. Σε αυτή την περίπτωση, η στήλη αέρα μέσα στο κανάλι θα αντηχεί σε ήχο με μήκος κύματος ίσο με τέσσερα από τα μήκη του. Στον ακουστικό πόρο, όπως σε έναν σωλήνα, θα αντηχεί ένα κύμα μήκους λ = 4L = 4x0,025 = 0,1 m. Η συχνότητα στην οποία εμφανίζεται ο ακουστικός συντονισμός προσδιορίζεται ως εξής: ν = v /λ = 340/(4x0,025) = 3,4 kHz. Αυτό το ηχητικό φαινόμενο εξηγεί το γεγονός ότι το ανθρώπινο αυτί είναι πιο ευαίσθητο στα 3 kHz περίπου (βλ. Καμπύλες ίσης έντασης στη Διάλεξη 3).

4.3. Ο ρόλος του μέσου αυτιού

Η δομή του μέσου αυτιού

Το μέσο αυτί είναι μια συσκευή σχεδιασμένη να μεταδίδει ηχητικές δονήσεις από τον αέρα του εξωτερικού αυτιού στο υγρό μέσο του εσωτερικού αυτιού. Το μέσο αυτί (βλ. Εικόνα 4.1) περιέχει την τυμπανική μεμβράνη, τα οβάλ και στρογγυλά παράθυρα και τα ακουστικά οστάρια (σφυρί, αμόνι, αναβολέα). Είναι ένα είδος τυμπάνου (0,8 cm 3 σε όγκο), το οποίο χωρίζεται από το εξωτερικό αυτί με την τυμπανική μεμβράνη και από το έσω αυτί με οβάλ και στρογγυλά παράθυρα. Το μέσο αυτί είναι γεμάτο με αέρα. Οποιαδήποτε διαφορά

Η πίεση μεταξύ του έξω και του μέσου αυτιού οδηγεί σε παραμόρφωση της τυμπανικής μεμβράνης. Η τυμπανική μεμβράνη είναι μια μεμβράνη σε σχήμα χοάνης που πιέζεται στο μέσο αυτί. Από αυτό μεταδίδονται ηχητικές πληροφορίες στα οστά του μέσου αυτιού (το σχήμα της τυμπανικής μεμβράνης εξασφαλίζει την απουσία φυσικών δονήσεων, κάτι που είναι πολύ σημαντικό, αφού οι φυσικές δονήσεις της μεμβράνης θα δημιουργούσαν ένα υπόβαθρο θορύβου).

Διείσδυση ηχητικών κυμάτων μέσω της διεπαφής αέρα-υγρού

Για να κατανοήσετε τον σκοπό του μέσου ωτός, σκεφτείτε απευθείαςη μετάβαση του ήχου από τον αέρα στο υγρό. Στη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων, το ένα μέρος του προσπίπτοντος κύματος ανακλάται και το άλλο μέρος περνά στο δεύτερο μέσο. Το μερίδιο της ενέργειας που μεταφέρεται από το ένα μέσο στο άλλο εξαρτάται από την τιμή της μετάδοσης β (βλ. τύπο 3.10).

Δηλαδή, κατά τη μετακίνηση από αέρα σε νερό, το επίπεδο έντασης του ήχου μειώνεται κατά 29 dB. Από ενεργειακή άποψη, μια τέτοια μετάβαση είναι απολύτως ανεπαρκής.Για το λόγο αυτό, υπάρχει ένας ειδικός μηχανισμός μετάδοσης - ένα σύστημα ακουστικών οστών, που εκτελούν τη λειτουργία αντιστοίχισης των αντιστάσεων κυμάτων του αέρα και των υγρών μέσων για τη μείωση των απωλειών ενέργειας.

Η φυσική βάση της λειτουργίας των ακουστικών οστών

Το οστεοειδές σύστημα είναι ένας διαδοχικός σύνδεσμος, η αρχή του οποίου (σφυρί)συνδέεται με την τυμπανική μεμβράνη του εξωτερικού αυτιού και το άκρο (εσώτατο οστάριον του ωτός)- με ωοειδές παράθυρο του εσωτερικού αυτιού (Εικ. 4.3).

Ρύζι. 4.3.Διάγραμμα διάδοσης ηχητικών κυμάτων από το εξωτερικό αυτί μέσω του μέσου αυτιού στο εσωτερικό αυτί:

1 - τύμπανο? 2 - σφυρί? 3 - αμόνι? 4 - αναβολέας? 5 - οβάλ παράθυρο. 6 - στρογγυλό παράθυρο. 7 - χτύπημα τυμπάνου. 8 - κίνηση σαλιγκαριού. 9 - αιθουσαία πορεία

Ρύζι. 4.4.Σχηματική αναπαράσταση της θέσης της τυμπανικής μεμβράνης και του ωοειδούς παραθύρου: S bp - η περιοχή της τυμπανικής μεμβράνης. S oo - περιοχή του οβάλ παραθύρου

Η περιοχή της τυμπανικής μεμβράνης είναι ίση με Bbp = 64 mm 2 και η περιοχή του ωοειδούς παραθύρου S oo = 3 mm 2. Σχηματικά τους

η αμοιβαία διευθέτηση φαίνεται στο σχ. 4.4.

Η ηχητική πίεση P 1 δρα στο τύμπανο, δημιουργώντας μια δύναμη

Το σύστημα Bones λειτουργεί σαν μοχλός με αναλογία ώμων

L 1 /L 2 \u003d 1,3, που δίνει κέρδος στη δύναμη από την πλευρά του εσωτερικού αυτιού κατά 1,3 φορές (Εικ. 4.5).

Ρύζι. 4.5.Σχηματική αναπαράσταση της λειτουργίας του οστικού συστήματος ως μοχλού

Επομένως, μια δύναμη F 2 \u003d 1.3F 1 δρα στο οβάλ παράθυρο, δημιουργώντας μια ηχητική πίεση P 2 στο υγρό μέσο του εσωτερικού αυτιού, η οποία είναι ίση με

Οι υπολογισμοί που πραγματοποιήθηκαν δείχνουν ότι όταν ο ήχος διέρχεται από το μέσο αυτί, το επίπεδο έντασής του αυξάνεται κατά 28 dB. Η απώλεια του επιπέδου της έντασης του ήχου κατά τη μετάβαση από τον αέρα στο υγρό είναι 29 dB. Η συνολική απώλεια έντασης είναι μόνο 1 dB αντί για 29 dB, κάτι που θα ίσχυε αν δεν υπήρχε το μέσο αυτί.

Μια άλλη λειτουργία του μέσου αυτιού είναι να μειώνει τη μετάδοση κραδασμών σε περίπτωση ήχου μεγάλης έντασης. Με τη βοήθεια των μυών, η σύνδεση μεταξύ των οστών μπορεί να εξασθενήσει αντανακλαστικά σε πολύ υψηλές εντάσεις ήχου.

Μια μεγάλη αλλαγή στην πίεση στο περιβάλλον (για παράδειγμα, που σχετίζεται με μια αλλαγή στο υψόμετρο) μπορεί να προκαλέσει τέντωμα του τυμπάνου, συνοδευόμενη από πόνο ή ακόμα και ρήξη. Για την προστασία από τέτοιες πτώσεις πίεσης, ένα μικρό Ευσταχιανή σάλπιγγα,που συνδέει την κοιλότητα του μέσου αυτιού με το άνω μέρος του φάρυγγα (με την ατμόσφαιρα).

4.4. Ο ρόλος του εσωτερικού αυτιού

Το σύστημα αντίληψης ήχου του ακουστικού βαρηκοΐας είναι το έσω αυτί και ο κοχλίας που εισέρχεται σε αυτό.

Το εσωτερικό αυτί είναι μια κλειστή κοιλότητα. Η κοιλότητα αυτή, που ονομάζεται λαβύρινθος, έχει πολύπλοκο σχήμα και είναι γεμάτη με ένα ρευστό - περιλύμφο. Αποτελείται από δύο κύρια μέρη: τον κοχλία, που μετατρέπει τις μηχανικές δονήσεις σε ηλεκτρικό σήμα και το ημικύκλιο της αιθουσαίας συσκευής, που εξασφαλίζει την ισορροπία του σώματος στο πεδίο της βαρύτητας.

Η δομή του σαλιγκαριού

Ο κοχλίας είναι ένας κοίλος σχηματισμός οστού μήκους 35 mm και έχει σχήμα κωνικής σπείρας που περιέχει 2,5 μπούκλες.

Η τομή του κοχλία φαίνεται στο σχ. 4.6.

Σε όλο το μήκος του κοχλία διατρέχουν δύο μεμβρανώδη διαφράγματα κατά μήκος του, ένα από τα οποία ονομάζεται αιθουσαία μεμβράνη,και το άλλο - κύρια μεμβράνη.διάστημα μεταξύ

Ρύζι. 4.6.Σχηματική δομή των καναλιών που περιέχουν κοχλία: Β - αιθουσαίο; Β - τύμπανο? U - κοχλιακό? RM - αιθουσαία μεμβράνη (Reissner). PM - πλάκα κάλυψης. OM - κύρια (βασική) μεμβράνη. ΚΟ - όργανο του Corti

αυτά - η κοχλιακή δίοδος - είναι γεμάτη με ένα υγρό που ονομάζεται ενδολέμφος.

Ο αιθουσαίος και ο τυμπανικός σωλήνας είναι γεμάτοι με ένα ειδικό υγρό που ονομάζεται περίλεμφος. Στην κορυφή του κοχλία, συνδέονται μεταξύ τους. Οι κραδασμοί του αναβολέα μεταδίδονται στη μεμβράνη του ωοειδούς παραθύρου, από αυτήν στην περίλυμφο της αιθουσαίας διόδου, και στη συνέχεια μέσω της λεπτής αιθουσαίας μεμβράνης στην ενδολέμφο της κοχλιακής διόδου. Οι δονήσεις της ενδολέμφης μεταδίδονται στην κύρια μεμβράνη, στην οποία βρίσκεται το όργανο του Corti, που περιέχει ευαίσθητα τριχωτά κύτταρα (περίπου 24.000), στα οποία προκύπτουν ηλεκτρικά δυναμικά, που μεταδίδονται μέσω του ακουστικού νεύρου στον εγκέφαλο.

Η τυμπανική δίοδος τελειώνει με μια στρογγυλή μεμβράνη παραθύρου, η οποία αντισταθμίζει την κίνηση της λύμφης.

Το μήκος της κύριας μεμβράνης είναι περίπου 32 mm. Είναι πολύ ετερογενές στο σχήμα του: διαστέλλεται και λεπταίνει προς την κατεύθυνση από το οβάλ παράθυρο προς την κορυφή του κοχλία. Ως αποτέλεσμα, ο συντελεστής ελαστικότητας της κύριας μεμβράνης κοντά στη βάση του κοχλία είναι περίπου 100 φορές μεγαλύτερος από ό,τι στην κορυφή.

Συχνοεπιλεκτικές ιδιότητες της κύριας μεμβράνης του κοχλία

Η κύρια μεμβράνη είναι μια ετερογενής γραμμή μετάδοσης μηχανικής διέγερσης. Κάτω από τη δράση ενός ακουστικού ερεθίσματος, ένα κύμα διαδίδεται κατά μήκος της κύριας μεμβράνης, ο βαθμός εξασθένησης του οποίου εξαρτάται από τη συχνότητα: όσο χαμηλότερη είναι η συχνότητα διέγερσης, τόσο πιο μακριά από το οβάλ παράθυρο το κύμα διαδίδεται κατά μήκος της κύριας μεμβράνης. Έτσι, για παράδειγμα, ένα κύμα με συχνότητα 300 Hz θα διαδίδεται περίπου 25 mm από το οβάλ παράθυρο πριν από την εξασθένηση και ένα κύμα με συχνότητα 100 Hz θα διαδίδεται περίπου 30 mm.

Επί του παρόντος πιστεύεται ότι η αντίληψη του βήματος καθορίζεται από τη θέση της μέγιστης δόνησης της κύριας μεμβράνης.

Οι ταλαντώσεις της κύριας μεμβράνης διεγείρουν τα κύτταρα υποδοχείς που βρίσκονται στο όργανο του Corti, με αποτέλεσμα δυναμικά δράσης που μεταδίδονται από το ακουστικό νεύρο στον εγκεφαλικό φλοιό.

4.5. Προσδιορισμός του εντοπισμού της πηγής ήχου στο οριζόντιο επίπεδο - διφωνικό εφέ

διφωνικό αποτέλεσμα- τη δυνατότητα ρύθμισης της κατεύθυνσης προς την πηγή ήχου στο οριζόντιο επίπεδο. Η ουσία του αποτελέσματος απεικονίζεται στο Σχ. 4.7.

Αφήστε την ηχητική πηγή να τοποθετηθεί εναλλάξ στα σημεία Α, Β και Γ. Από το σημείο Α, που είναι ακριβώς μπροστά από το πρόσωπο, το ηχητικό κύμα χτυπά εξίσου και στα δύο αυτιά, ενώ η διαδρομή του ηχητικού κύματος προς τα αυτιά είναι ίδια. δηλ. Και για τα δύο αυτιά, η διαφορά διαδρομής δ και η διαφορά φάσης Δφ των ηχητικών κυμάτων είναι ίσες με μηδέν: δ = 0, Δφ = 0. Επομένως, τα εισερχόμενα κύματα έχουν την ίδια φάση και ένταση.

Από το σημείο Β, το ηχητικό κύμα φτάνει στο αριστερό και το δεξί αυτί σε διαφορετικές φάσεις και με διαφορετικές εντάσεις, αφού διανύει διαφορετικές αποστάσεις μέχρι τα αυτιά.

Εάν η πηγή βρίσκεται στο σημείο C, απέναντι από ένα από τα αυτιά, τότε στην περίπτωση αυτή η διαφορά διαδρομής δ μπορεί να ληφθεί ίση με την απόσταση μεταξύ των αυτιών: δ ≈ L ≈ 17 cm = 0,17 m. Στην περίπτωση αυτή, η φάση Η διαφορά Δφ μπορεί να υπολογιστεί με τον τύπο: Δφ = (2π/λ) δ. Για συχνότητα ν = 1000 Hz και v« 340 m/s λ = v/ν = 0,34 μ. Από εδώ παίρνουμε: Δφ = (2π/λ) δ = (2π/0,340)*0,17 = π. Σε αυτό το παράδειγμα, τα κύματα φτάνουν σε αντιφάση.

Όλες οι πραγματικές κατευθύνσεις προς την πηγή ήχου στο οριζόντιο επίπεδο θα αντιστοιχούν σε διαφορά φάσης από 0 έως π (από 0

Έτσι, η διαφορά φάσης και η ανομοιομορφία των εντάσεων των ηχητικών κυμάτων που εισέρχονται σε διαφορετικά αυτιά παρέχουν ένα διφωνικό αποτέλεσμα. Ο άντρας με το

Ρύζι. 4.7.Διαφορετική εντόπιση της πηγής ήχου (A, B, C) στο οριζόντιο επίπεδο: L - η απόσταση μεταξύ των αυτιών

με περιορισμένη ακοή, μπορεί να καθορίσει την κατεύθυνση προς την πηγή ήχου με διαφορά φάσης 6 °, η οποία αντιστοιχεί στον καθορισμό της κατεύθυνσης προς την πηγή ήχου με ακρίβεια 3 °.

4.6. Προσδιορισμός του εντοπισμού της πηγής ήχου στο κατακόρυφο επίπεδο

Ας εξετάσουμε τώρα την περίπτωση όταν η πηγή ήχου βρίσκεται σε κατακόρυφο επίπεδο προσανατολισμένο κάθετα στην ευθεία που συνδέει και τα δύο αυτιά. Σε αυτή την περίπτωση αφαιρείται εξίσου και από τα δύο αυτιά και δεν υπάρχει διαφορά φάσης. Οι τιμές έντασης του ήχου που εισέρχεται στο δεξί και στο αριστερό αυτί είναι οι ίδιες. Το σχήμα 4.8 δείχνει δύο τέτοιες πηγές (Α και Γ). Το ακουστικό βαρηκοΐας θα κάνει διάκριση μεταξύ αυτών των πηγών; Ναί. Σε αυτή την περίπτωση, αυτό θα συμβεί λόγω του ειδικού σχήματος του αυτιού, το οποίο (σχήμα) βοηθά στον προσδιορισμό του εντοπισμού της πηγής ήχου.

Ο ήχος που προέρχεται από αυτές τις πηγές πέφτει στα αυτιά σε διαφορετικές γωνίες. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι η περίθλαση των ηχητικών κυμάτων στα αυτιά συμβαίνει με διαφορετικούς τρόπους. Ως αποτέλεσμα, το φάσμα του ηχητικού σήματος που εισέρχεται στον έξω ακουστικό πόρο υπερτίθεται με μέγιστα και ελάχιστα περίθλασης, ανάλογα με τη θέση της πηγής ήχου. Αυτές οι διαφορές καθιστούν δυνατό τον προσδιορισμό της θέσης της πηγής ήχου στο κατακόρυφο επίπεδο. Προφανώς, ως αποτέλεσμα της τεράστιας εμπειρίας ακρόασης, οι άνθρωποι έχουν μάθει να συνδέουν διαφορετικά φασματικά χαρακτηριστικά με τις αντίστοιχες κατευθύνσεις. Αυτό επιβεβαιώνεται από πειραματικά δεδομένα. Συγκεκριμένα, έχει διαπιστωθεί ότι το αυτί μπορεί να «εξαπατηθεί» από μια ειδική επιλογή της φασματικής σύνθεσης του ήχου. Έτσι, ένα άτομο αντιλαμβάνεται ηχητικά κύματα που περιέχουν το κύριο μέρος της ενέργειας στην περιοχή του 1 kHz,

Ρύζι. 4.8.Διαφορετικός εντοπισμός της πηγής ήχου στο κατακόρυφο επίπεδο

εντοπισμένο «πίσω» ανεξάρτητα από την πραγματική κατεύθυνση. Ένα ηχητικό κύμα με συχνότητες κάτω των 500 Hz και στην περιοχή των 3 kHz γίνεται αντιληπτό ως εντοπισμένο "μπροστά". Οι πηγές ήχου που περιέχουν το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας στην περιοχή των 8 kHz αναγνωρίζονται ως εντοπισμένες "από πάνω".

4.7. Ακουστικά βαρηκοΐας και προθέσεις. Τυμπανομετρία

Η απώλεια ακοής λόγω μειωμένης αγωγιμότητας του ήχου ή μερικής βλάβης στην αντίληψη του ήχου μπορεί να αντισταθμιστεί με τη βοήθεια ακουστικών-ενισχυτών. Τα τελευταία χρόνια, έχει σημειωθεί μεγάλη πρόοδος στον τομέα αυτό, που σχετίζεται με την ανάπτυξη της ακοολογίας και την ταχεία εισαγωγή επιτευγμάτων στον ηλεκτροακουστικό εξοπλισμό που βασίζεται στη μικροηλεκτρονική. Έχουν δημιουργηθεί μικροσκοπικά ακουστικά βαρηκοΐας που λειτουργούν σε μεγάλο εύρος συχνοτήτων.

Ωστόσο, σε ορισμένες σοβαρές μορφές απώλειας ακοής και κώφωσης, τα ακουστικά βαρηκοΐας δεν βοηθούν τους ασθενείς. Αυτό συμβαίνει, για παράδειγμα, όταν η κώφωση σχετίζεται με βλάβη στη συσκευή υποδοχέα του κοχλία. Σε αυτή την περίπτωση, ο κοχλίας δεν παράγει ηλεκτρικά σήματα όταν υποβάλλεται σε μηχανικούς κραδασμούς. Τέτοιες βλάβες μπορεί να προκληθούν από λανθασμένη δόση φαρμάκων που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία ασθενειών που δεν σχετίζονται καθόλου με ασθένειες ΩΡΛ. Επί του παρόντος, η μερική αποκατάσταση της ακοής είναι δυνατή σε τέτοιους ασθενείς. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να εμφυτευθούν ηλεκτρόδια στον κοχλία και να εφαρμοστούν ηλεκτρικά σήματα σε αυτά που αντιστοιχούν σε αυτά που προκύπτουν όταν εκτίθενται σε μηχανικό ερέθισμα. Τέτοια προσθετικά της κύριας λειτουργίας του κοχλία πραγματοποιείται με τη βοήθεια κοχλιακών προθέσεων.

Τυμπανομετρία -μια μέθοδος για τη μέτρηση της συμμόρφωσης της ηχοαγώγιμης συσκευής του ακουστικού συστήματος υπό την επίδραση αλλαγών υλικού στην πίεση του αέρα στον ακουστικό πόρο.

Αυτή η μέθοδος σας επιτρέπει να αξιολογήσετε τη λειτουργική κατάσταση της τυμπανικής μεμβράνης, την κινητικότητα της οστεοειδούς αλυσίδας, την πίεση στο μέσο αυτί και τη λειτουργία του ακουστικού σωλήνα.

Ρύζι. 4.9.Προσδιορισμός της συμμόρφωσης της ηχοαγώγιμης συσκευής με τυμπανομετρία

Η μελέτη ξεκινά με την εγκατάσταση ενός καθετήρα με ένα καλούπι αυτιού, το οποίο καλύπτει σφιχτά τον ακουστικό πόρο στην αρχή του εξωτερικού ακουστικού πόρου. Δημιουργείται υπερβολική (+) ή ανεπαρκής (-) πίεση μέσω του καθετήρα στον ακουστικό πόρο και στη συνέχεια εφαρμόζεται ένα ηχητικό κύμα ορισμένης έντασης. Έχοντας φτάσει στο τύμπανο, το κύμα ανακλάται μερικώς και επιστρέφει στον καθετήρα (Εικ. 4.9).

Η μέτρηση της έντασης του ανακλώμενου κύματος σάς επιτρέπει να κρίνετε τις ικανότητες αγωγής ήχου του μέσου αυτιού. Όσο μεγαλύτερη είναι η ένταση του ανακλώμενου ηχητικού κύματος, τόσο μικρότερη είναι η κινητικότητα του συστήματος αγωγιμότητας του ήχου. Ένα μέτρο της μηχανικής συμμόρφωσης του μέσου αυτιού είναι παράμετρος κινητικότητας,μετράται σε συμβατικές μονάδες.

Κατά τη διάρκεια της μελέτης, η πίεση στο μέσο αυτί αλλάζει από +200 σε -200 dPa. Σε κάθε τιμή πίεσης, προσδιορίζεται η παράμετρος κινητικότητας. Το αποτέλεσμα της μελέτης είναι ένα τυμπανόγραμμα που αντανακλά την εξάρτηση της παραμέτρου κινητικότητας από την ποσότητα της υπερβολικής πίεσης στον ακουστικό πόρο. Ελλείψει παθολογίας του μέσου ωτός, η μέγιστη κινητικότητα παρατηρείται απουσία υπερβολικής πίεσης (P = 0) (Εικ. 4.10).

Ρύζι. 4.10.Τυμπανογράμματα με διάφορους βαθμούς κινητικότητας του συστήματος

Η αυξημένη κινητικότητα υποδηλώνει ανεπαρκή ελαστικότητα του τυμπανικού υμένα ή εξάρθρωση των ακουστικών οστών. Η μειωμένη κινητικότητα υποδηλώνει υπερβολική ακαμψία του μέσου αυτιού που σχετίζεται, για παράδειγμα, με την παρουσία υγρού.

Με την παθολογία του μέσου ωτός αλλάζει η εμφάνιση του τυμπανογράμματος

4.8. Καθήκοντα

1. Το μέγεθος του αυτιού είναι d = 3,4 εκ. Σε ποια συχνότητα θα παρατηρηθούν φαινόμενα περίθλασης στο αυτί; Λύση

Το φαινόμενο της περίθλασης γίνεται αντιληπτό όταν το μήκος κύματος είναι συγκρίσιμο με το μέγεθος του εμποδίου ή του διακένου: λ ≤ d. Στο μικρότερα μήκηκύματα ή υψηλές συχνότητεςη περίθλαση γίνεται αμελητέα.

λ \u003d v / ν \u003d 3,34, ν \u003d v / d \u003d 334 / 3,34 * 10 -2 \u003d 10 4 Hz. Απάντηση:λιγότερο από 10 4 Hz.

Ρύζι. 4.11.Οι κύριοι τύποι τυμπανογραμμάτων σε παθολογίες του μέσου ωτός: Α - καμία παθολογία. Β - εξιδρωματική μέση ωτίτιδα. Γ - παραβίαση της βατότητας του ακουστικού σωλήνα. D - ατροφικές αλλαγές στην τυμπανική μεμβράνη. Ε - ρήξη των ακουστικών οστών

2. Προσδιορίστε τη μέγιστη δύναμη που ασκείται στο ανθρώπινο τύμπανο (εμβαδόν S = 64 mm 2) για δύο περιπτώσεις: α) κατώφλι ακοής. β) κατώφλι πόνου. Η συχνότητα του ήχου λαμβάνεται ίση με 1 kHz.

Λύση

Οι ηχητικές πιέσεις που αντιστοιχούν στα κατώφλια ακοής και πόνου είναι ΔΡ 0 = 3?10 -5 Pa και ΔP m = 100 Pa, αντίστοιχα. F = ΔΡ*S. Αντικαθιστώντας τις τιμές κατωφλίου, παίρνουμε: F 0 \u003d 310 -5? 64? 10 -6 \u003d 1,9-10 -9 H; F m = 100; 64-10 -6 \u003d 6.410 -3 H.

Απάντηση:α) F0 = 1,9 nN; β) F m = 6,4 mN.

3. Η διαφορά στη διαδρομή των ηχητικών κυμάτων που φτάνουν στο αριστερό και το δεξί αυτί ενός ατόμου είναι χ \u003d 1 εκ. Προσδιορίστε τη μετατόπιση φάσης μεταξύ των δύο ηχητικών αισθήσεων για έναν τόνο με συχνότητα 1000 Hz.

Λύση

Η διαφορά φάσης που προκύπτει από τη διαφορά διαδρομής είναι: Δφ = 2πνχ/ν = 6,28x1000x0,01/340 = 0,18. Απάντηση:Δφ = 0,18.

Το ηχητικό κύμα είναι μια διπλή ταλάντωση του μέσου, στην οποία διακρίνονται μια φάση αύξησης της πίεσης και μια φάση μείωσης πίεσης. Οι ηχητικές δονήσεις εισέρχονται στον έξω ακουστικό πόρο, φτάνουν στο τύμπανο και προκαλούν δόνηση. Στη φάση της αύξησης ή της πύκνωσης της πίεσης η τυμπανική μεμβράνη μαζί με τη λαβή του σφυρού κινείται προς τα μέσα. Στην περίπτωση αυτή, το σώμα του άκμονα, συνδεδεμένο με την κεφαλή του σφυριού, λόγω των συνδέσμων ανάρτησης, μετατοπίζεται προς τα έξω και το μακρύ βλαστάρι του άκμονα είναι προς τα μέσα, μετατοπίζοντας έτσι το εσωτερικό και τον αναβολέα. Πιέζοντας μέσα στο παράθυρο του προθαλάμου, ο αναβολέας οδηγεί σπασμωδικά σε μετατόπιση της περιλύμφου του προθαλάμου. Περαιτέρω διάδοση του κύματος κατά μήκος του προθάλαμου της κλιμάκωσης μεταδίδει ταλαντευτικές κινήσεις στη μεμβράνη Reissner, η οποία, με τη σειρά της, θέτει σε κίνηση την ενδολέμφο και, μέσω της κύριας μεμβράνης, την περιλέμφο της τυμπανικής κλίμακας. Ως αποτέλεσμα αυτής της κίνησης της περιλέμφου, συμβαίνουν ταλαντώσεις της κύριας και της μεμβράνης Reissner. Με κάθε κίνηση του συνδετήρα προς τον προθάλαμο, η περίλεμφος οδηγεί τελικά σε μετατόπιση προς την τυμπανική κοιλότητα της μεμβράνης του παραθύρου του προθαλάμου. Στη φάση μείωσης της πίεσης, το σύστημα μετάδοσης επιστρέφει στην αρχική του θέση.

Ο τρόπος παροχής των ήχων στο εσωτερικό αυτί είναι ο κύριος. Ένας άλλος τρόπος μεταφοράς των ήχων στο σπειροειδές όργανο είναι η αγωγιμότητα των οστών (ιστών). Σε αυτή την περίπτωση, μπαίνει στο παιχνίδι ένας μηχανισμός, στον οποίο οι ηχητικές δονήσεις του αέρα πέφτουν στα οστά του κρανίου, διαδίδονται σε αυτά και φτάνουν στον κοχλία. Ωστόσο, ο μηχανισμός μετάδοσης του ήχου του οστικού ιστού μπορεί να είναι διπλός. Σε μια περίπτωση, ένα ηχητικό κύμα με τη μορφή δύο φάσεων, που διαδίδεται κατά μήκος του οστού στο υγρό μέσο του εσωτερικού αυτιού, στη φάση πίεσης θα προεξέχει τη μεμβράνη του στρογγυλού παραθύρου και, σε μικρότερο βαθμό, τη βάση του αναβολέας (λαμβάνοντας υπόψη την πρακτική ασυμπίεση του υγρού). Ταυτόχρονα με έναν τέτοιο μηχανισμό συμπίεσης, μπορεί να παρατηρηθεί ένας άλλος - μια αδρανειακή παραλλαγή. Σε αυτήν την περίπτωση, όταν ο ήχος μεταδίδεται μέσω του οστού, η δόνηση του συστήματος αγωγιμότητας του ήχου δεν θα συμπίπτει με τους κραδασμούς των οστών του κρανίου και, κατά συνέπεια, η κύρια μεμβράνη και οι μεμβράνες Reissner θα δονούνται και θα διεγείρουν το σπειροειδές όργανο στο συνηθισμένο τρόπο. Η δόνηση των οστών του κρανίου μπορεί να προκληθεί αγγίζοντας το με ηχητικό πιρούνι ή τηλέφωνο. Έτσι, η διαδρομή μετάδοσης των οστών σε περίπτωση παραβίασης της μετάδοσης του ήχου μέσω του αέρα αποκτά μεγάλη σημασία.

Λοβός. Ο ρόλος του αυτιού στη φυσιολογία της ανθρώπινης ακοής είναι μικρός. Έχει κάποια σημασία στα ωττοπικά και ως συλλέκτες ηχητικών κυμάτων.

Εξωτερικός ακουστικός πόρος. Είναι ένα σχήμα σωλήνα, λόγω του οποίου είναι καλός αγωγός των ήχων σε βάθος. Το πλάτος και το σχήμα του ακουστικού πόρου δεν παίζει ιδιαίτερο ρόλο στην αγωγιμότητα του ήχου. Ταυτόχρονα, η μηχανική του απόφραξη εμποδίζει τη διάδοση των ηχητικών κυμάτων στο τύμπανο και οδηγεί σε αισθητή βλάβη της ακοής. Στον ακουστικό πόρο κοντά στην τυμπανική μεμβράνη, διατηρείται ένα σταθερό επίπεδο θερμοκρασίας και υγρασίας, ανεξάρτητα από τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και της υγρασίας στο εξωτερικό περιβάλλον, γεγονός που εξασφαλίζει τη σταθερότητα των ελαστικών μέσων της τυμπανικής κοιλότητας. Λόγω της ειδικής δομής του εξωτερικού αυτιού, η πίεση ενός ηχητικού κύματος στον έξω ακουστικό πόρο είναι διπλάσια από ό,τι σε ένα ελεύθερο ηχητικό πεδίο.

Τυμπανική μεμβράνη και ακουστικά οστάρια. Ο κύριος ρόλος της τυμπανικής μεμβράνης και των ακουστικών οστών είναι να μετατρέπει ηχητικές δονήσεις μεγάλου πλάτους και χαμηλής ισχύος σε δονήσεις των υγρών του έσω αυτιού με χαμηλό πλάτος και υψηλή αντοχή (πίεση). Οι δονήσεις της τυμπανικής μεμβράνης υποτάσσουν την κίνηση του σφυριού, του άκμονα και του αναβολέα. Με τη σειρά του, ο αναβολέας μεταδίδει κραδασμούς στην περίλεμφο, γεγονός που προκαλεί μετατόπιση των μεμβρανών του κοχλιακού πόρου. Η κίνηση της κύριας μεμβράνης προκαλεί ερεθισμό των ευαίσθητων, τριχωτών κυττάρων του σπειροειδούς οργάνου, με αποτέλεσμα να προκύπτουν νευρικές ώσεις που ακολουθούν την ακουστική οδό προς τον εγκεφαλικό φλοιό.

Η τυμπανική μεμβράνη δονείται κυρίως στο κάτω τεταρτημόριο της με τη σύγχρονη κίνηση του σφυρού που συνδέεται με αυτήν. Πιο κοντά στην περιφέρεια μειώνονται οι διακυμάνσεις του. Στη μέγιστη ένταση ήχου, οι ταλαντώσεις της τυμπανικής μεμβράνης μπορεί να ποικίλλουν από 0,05 έως 0,5 mm και το πλάτος των ταλαντώσεων είναι μεγαλύτερο για ήχους χαμηλής συχνότητας και μικρότερο για τόνους υψηλής συχνότητας.

Το μετασχηματιστικό αποτέλεσμα επιτυγχάνεται λόγω της διαφοράς στην περιοχή της τυμπανικής μεμβράνης και της επιφάνειας της βάσης του αναβολέα, η αναλογία της οποίας είναι περίπου 55:3 (αναλογία εμβαδού 18:1), καθώς και λόγω του μοχλού συστήματος των ακουστικών οστών. Όταν μετατρέπεται σε dB, η δράση μοχλού του οστεοειδούς συστήματος είναι 2 dB και η αύξηση της ηχητικής πίεσης λόγω της διαφοράς στην αναλογία των χρήσιμων περιοχών της τυμπανικής μεμβράνης προς τη βάση του αναβολέα παρέχει ενίσχυση του ήχου κατά 23 - 24 dB.

Σύμφωνα με τον Bekeshi /I960/, το συνολικό ακουστικό κέρδος του μετασχηματιστή ηχητικής πίεσης είναι 25 - 26 dB. Αυτή η αύξηση της πίεσης αντισταθμίζει τη φυσική απώλεια ηχητικής ενέργειας που προκύπτει από την ανάκλαση ενός ηχητικού κύματος κατά τη μετάβασή του από αέρα σε υγρό, ειδικά για χαμηλές και μεσαίες συχνότητες (Vulshtein JL, 1972).

Εκτός από τη μετατροπή της ηχητικής πίεσης, το τύμπανο? εκτελεί επίσης τη λειτουργία ηχοπροστασίας (θωράκισης) του παραθύρου σαλιγκαριού. Κανονικά, η ηχητική πίεση που μεταδίδεται μέσω του οστεοειδούς συστήματος στα κοχλιακά μέσα φθάνει στο παράθυρο του προθαλάμου κάπως νωρίτερα από ό,τι στο κοχλιακό παράθυρο μέσω του αέρα. Εξαιτίας της διαφοράς πίεσης και της μετατόπισης φάσης, εμφανίζεται κίνηση περιλέμφου, προκαλώντας κάμψη της κύριας μεμβράνης και ερεθισμό της συσκευής του υποδοχέα. Στην περίπτωση αυτή, η μεμβράνη του κοχλιακού παραθύρου ταλαντώνεται ταυτόχρονα με τη βάση του συνδετήρα, αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση. Ελλείψει τυμπανικής μεμβράνης, αυτός ο μηχανισμός μετάδοσης του ήχου διαταράσσεται: το ηχητικό κύμα που ακολουθεί τον έξω ακουστικό πόρο ταυτόχρονα φτάνει στο παράθυρο του προθαλάμου και του κοχλία σε φάση, με αποτέλεσμα να ακυρώνεται η δράση του κύματος. Θεωρητικά, δεν πρέπει να υπάρχει μετατόπιση στην περιλέμφο και ερεθισμός των ευαίσθητων τριχωτών κυττάρων. Μάλιστα, με πλήρες ελάττωμα της τυμπανικής μεμβράνης, όταν και τα δύο παράθυρα είναι εξίσου προσβάσιμα στα ηχητικά κύματα, η ακοή μειώνεται στα 45 - 50. Η καταστροφή της οστειακής αλυσίδας συνοδεύεται από σημαντική απώλεια ακοής (έως 50-60 dB ).

Τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού του συστήματος μοχλού καθιστούν δυνατή όχι μόνο την ενίσχυση αδύναμων ήχων, αλλά και την εκτέλεση προστατευτικής λειτουργίας σε κάποιο βαθμό - την αποδυνάμωση της μετάδοσης ισχυρών ήχων. Με ασθενείς ήχους, η βάση του συνδετήρα ταλαντώνεται κυρίως γύρω από τον κατακόρυφο άξονα. Με δυνατούς ήχους εμφανίζεται ολίσθηση στην άκμονα- σφυρή άρθρωση, κυρίως με τόνους χαμηλής συχνότητας, με αποτέλεσμα να περιορίζεται η κίνηση της μακράς απόφυσης του σφυρού. Μαζί με αυτό, η βάση του συνδετήρα αρχίζει να ταλαντώνεται κυρίως στο οριζόντιο επίπεδο, γεγονός που εξασθενεί επίσης τη μετάδοση της ηχητικής ενέργειας.

Εκτός από την τυμπανική μεμβράνη και τα ακουστικά οστάρια, η προστασία του εσωτερικού αυτιού από την υπερβολική ηχητική ενέργεια πραγματοποιείται ως αποτέλεσμα της συστολής των μυών της τυμπανικής κοιλότητας. Με τη σύσπαση του αναβολέα, όταν η ακουστική αντίσταση του μέσου αυτιού αυξάνεται απότομα, η ευαισθησία του εσωτερικού αυτιού σε ήχους, κυρίως χαμηλής συχνότητας, μειώνεται στα 45 dB. Με βάση αυτό, υπάρχει η άποψη ότι ο ραβδοσκοπικός μυς προστατεύει το εσωτερικό αυτί από την υπερβολική ενέργεια των ήχων χαμηλής συχνότητας (Undrits V.F. et al., 1962; Moroz B.S., 1978)

Η λειτουργία του τανυστικού μυός της τυμπανικής μεμβράνης παραμένει ελάχιστα κατανοητή. Πιστεύεται ότι έχει να κάνει περισσότερο με τον αερισμό του μέσου αυτιού και τη διατήρηση της φυσιολογικής πίεσης στην τυμπανική κοιλότητα παρά με την προστασία του εσωτερικού αυτιού. Και οι δύο μύες του εσωτερικού αυτιού συστέλλονται επίσης κατά το άνοιγμα του στόματος, την κατάποση. Στο σημείο αυτό μειώνεται η ευαισθησία του κοχλία στην αντίληψη χαμηλών ήχων.

Το σύστημα αγωγιμότητας του ήχου του μέσου ωτός λειτουργεί βέλτιστα όταν η πίεση του αέρα στην τυμπανική κοιλότητα και στα μαστοειδικά κύτταρα είναι ίση με την ατμοσφαιρική πίεση. Κανονικά, η πίεση του αέρα στο σύστημα του μέσου ωτός εξισορροπείται με την πίεση του εξωτερικού περιβάλλοντος, αυτό επιτυγχάνεται χάρη στον ακουστικό σωλήνα, ο οποίος ανοίγοντας στον ρινοφάρυγγα παρέχει ροή αέρα στην τυμπανική κοιλότητα. Ωστόσο, η συνεχής απορρόφηση αέρα από τη βλεννογόνο μεμβράνη της τυμπανικής κοιλότητας δημιουργεί μια ελαφρώς αρνητική πίεση σε αυτήν, η οποία απαιτεί συνεχή ευθυγράμμιση με την ατμοσφαιρική πίεση. Σε κατάσταση ηρεμίας, ο ακουστικός σωλήνας είναι συνήθως κλειστός. Ανοίγει κατά την κατάποση ή το χασμουρητό ως αποτέλεσμα της συστολής των μυών της μαλακής υπερώας (διάταση και ανύψωση της μαλακής υπερώας). Όταν ο ακουστικός σωλήνας είναι κλειστός ως αποτέλεσμα μιας παθολογικής διαδικασίας, όταν ο αέρας δεν εισέρχεται στην τυμπανική κοιλότητα, εμφανίζεται μια έντονα αρνητική πίεση. Αυτό οδηγεί σε μείωση της ακουστικής ευαισθησίας, καθώς και σε εξαγγείωση ορώδους υγρού από τη βλεννογόνο μεμβράνη του μέσου ωτός. Η απώλεια ακοής σε αυτή την περίπτωση, κυρίως τόνοι χαμηλών και μεσαίων συχνοτήτων, φτάνει τα 20 - 30 dB. Η παραβίαση της λειτουργίας αερισμού του ακουστικού σωλήνα επηρεάζει επίσης την ενδολαβυρινθώδη πίεση των υγρών του εσωτερικού αυτιού, η οποία με τη σειρά της βλάπτει τη αγωγή των ήχων χαμηλής συχνότητας.

Τα ηχητικά κύματα, προκαλώντας την κίνηση του υγρού του λαβυρίνθου, δονούν την κύρια μεμβράνη, πάνω στην οποία βρίσκονται τα ευαίσθητα τριχωτά κύτταρα του σπειροειδούς οργάνου. Ο ερεθισμός των τριχωτών κυττάρων συνοδεύεται από μια νευρική ώθηση που εισέρχεται στο σπειροειδές γάγγλιο και στη συνέχεια κατά μήκος του ακουστικού νεύρου στα κεντρικά τμήματα του αναλυτή.

Το τραγούδι των πουλιών, μια ευχάριστη μελωδία, το χαρούμενο γέλιο ενός χαρούμενου παιδιού... Πώς θα ήταν η ζωή μας χωρίς ήχους; Πολλοί άνθρωποι δεν σκέφτονται τι πολύπλοκους μηχανισμούς κουβαλάμε στο σώμα μας. Η ικανότητά μας να ακούμε εξαρτάται από ένα εξαιρετικά περίπλοκο, διασυνδεδεμένο και λεπτομερές σύστημα. «Το αυτί που ακούει και το μάτι που βλέπει, ο Κύριος έκανε και τα δύο» (Παροιμίες 20:12).Δεν θέλει να έχουμε αμφιβολίες για την πατρότητα αυτού του συστήματος. Το αντίθετο μάλιστα, ο Θεός θέλει ο άνθρωπος να βαδίσει σταθερά στη συνειδητοποίηση της αλήθειας της Δημιουργίας: «Να ξέρετε ότι ο Κύριος είναι Θεός, και ότι μας δημιούργησε, και είμαστε δικός του» (Ψαλμός 99:3).

Ανθρώπινη ακοήέχει σχεδιαστεί για να συλλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα ηχητικών κυμάτων, να τα μετατρέπει σε εκατομμύρια ηλεκτρικά ερεθίσματα, στέλνοντάς τα περαιτέρω στον εγκέφαλο για βαθιά και γρήγορη ανάλυση. Όλοι οι ήχοι στην πραγματικότητα «ακούγονται» από τον εγκέφαλο και στη συνέχεια μας παρουσιάζονται ως προερχόμενοι από εξωτερική πηγή. Πώς λειτουργεί το ακουστικό σύστημα;

Η διαδικασία ξεκινά με ήχο - την ταλαντευόμενη κίνηση του αέρα - δόνηση, κατά την οποία παλμοί πίεσης αέρα διαδίδονται προς τον ακροατή, φτάνοντας τελικά στο τύμπανο. Το αυτί μας είναι εξαιρετικά ευαίσθητο και μπορεί να αντιληφθεί αλλαγές πίεσης τόσο μικρές όσο 0,0000000001 ατμόσφαιρες.

Το αυτί αποτελείται από 3 μέρη: εξωτερικό, μεσαίο και εσωτερικό. Ο ήχος φτάνει πρώτα στο εξωτερικό αυτί μέσω του αέρα και μετά χτυπά στο τύμπανο. Η μεμβράνη μεταδίδει δόνηση στα οστά. Εδώ υπάρχει μια αλλαγή στον τρόπο που διοχετεύεται ο ήχος - από τον αέρα στα οστά. Ο ήχος στη συνέχεια ταξιδεύει στο εσωτερικό αυτί, όπου μεταδίδεται με υγρό. Έτσι, στη διαδικασία της ακοής εμπλέκονται 3 μέθοδοι μετάδοσης του ήχου: αέρας, οστό, υγρό. Ας τους ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά.

Human Hearing: The Journey of Sound

Ο ήχος φτάνει πρώτα στα αυτιά, τα οποία λειτουργούν σαν δορυφορικά πιάτα. (Εικ.1) Το ανθρώπινο αυτί έχει το δικό του μοναδικό ανάγλυφο από εξογκώματα, κοιλότητες και αυλακώσεις, λόγω των οποίων ο ήχος προέρχεται από το αυτί στον ακουστικό πόρο με δύο τρόπους. Αυτό είναι απαραίτητο για την καλύτερη ακουστική και τρισδιάστατη ανάλυση, που σας επιτρέπει να αναγνωρίζετε την κατεύθυνση και την πηγή του ήχου, κάτι που είναι σημαντικό για τη γλωσσική επικοινωνία.

Εικόνα 1 Πηγή: APP, www.apologeticspress.org

Το αυτί ενισχύει επίσης τα ηχητικά κύματα, τα οποία εισέρχονται περαιτέρω στον ακουστικό πόρο - ο χώρος από το κέλυφος μέχρι το τύμπανο έχει μήκος περίπου 2,5 cm και διάμετρο περίπου 0,7 cm. Εδώ το σχέδιο του Κυρίου είναι ήδη άμεσα ορατό - το δάχτυλό μας είναι παχύτερο από τον ακουστικό πόρο! Αλλιώς θα πονούσαμε ακρόασηακόμα σε βρεφική ηλικία. Αυτό το πέρασμα έχει διαμορφωθεί ώστε να δημιουργεί μια βέλτιστη αντήχηση εύρους.

Ένα άλλο από τα ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά του είναι η παρουσία κεριού (κερί αυτιού), το οποίο εκκρίνεται συνεχώς από 4000 αδένες. Έχει αντισηπτικές ιδιότητες, προστατεύοντας το αυτί από βακτήρια και έντομα. Αλλά πώς τότε αυτό το στενό πέρασμα καθαρίζεται συνεχώς; Ο Κύριος φρόντισε για αυτή τη λεπτομέρεια, δημιουργώντας έναν μηχανισμό καθαρισμού.

Αποδεικνύεται ότι μέσα στο πέρασμα, τυχόν σωματίδια κινούνται σε μια σπείρα, καθώς τα κύτταρα στην επιφάνεια του ακουστικού πόρου ευθυγραμμίζονται με τη μορφή μιας σπείρας που κατευθύνεται προς τα έξω. Επιπλέον, η επιδερμίδα (το ανώτερο στρώμα του δέρματος) αναπτύσσεται εκεί προς τα πλάγια, και όχι προς τα πάνω, όπως συμβαίνει συνήθως στο δέρμα. Πέφτοντας, κινείται σπειροειδώς προς τα έξω προς το αυτί, παίρνοντας συνεχώς το κερί μαζί του. Χωρίς ένα τέτοιο σύστημα καθαρισμού, το αυτί μας θα έφραζε γρήγορα.

Ανθρώπινη ακοή: το μέσο αυτί λύνει με μαεστρία το πιο δύσκολο πρόβλημα στη φυσική

Έχετε προσπαθήσει ποτέ να φωνάξετε σε ένα άτομο κάτω από το νερό; Αυτό είναι πρακτικά αδύνατο, αφού το 99,9% του ήχου που ταξιδεύει στον αέρα αντανακλάται από το νερό. Αλλά στο αυτί μας, ο ήχος ταξιδεύει στα ευαίσθητα κύτταρα του κοχλία μέσω του υγρού, αφού αυτά τα κύτταρα δεν μπορούν να βρίσκονται στον αέρα. Πώς λύνεται αυτό το πιο δύσκολο έργο της μετάβασης του ήχου από τον αέρα στο υγρό στο αυτί μας; Χρειαζόμαστε μια αντίστοιχη συσκευή. Αυτόν τον ρόλο παίζει το μέσο αυτί, το οποίο αποτελείται από μια μεμβράνη, ειδικά οστά, μύες και νεύρα. (Βλέπε Εικ. 2)

Μόλις φτάσει στο τύμπανο, ο ήχος προκαλεί δόνηση. Κουνώντας, θέτει σε κίνηση ένα σφυρί, του οποίου η λαβή είναι στερεωμένη στη μεμβράνη. Το σφυρί, με τη σειρά του, αναγκάζει το επόμενο οστό, που ονομάζεται αμόνι, να κινηθεί. Ανάμεσά τους υπάρχει μια χόνδρινη άρθρωση, η οποία, όπως όλες οι άλλες αρθρώσεις, πρέπει να λιπαίνεται συνεχώς για να διατηρηθεί η λειτουργία. Ο Κύριος φρόντισε και γι' αυτό - όλα γίνονται αυτόματα χωρίς τη συμμετοχή μας, οπότε δεν έχουμε τίποτα να ανησυχούμε.

Το κάτω μέρος του άκμονα, που μοιάζει με άξονα, μεταδίδει την κίνηση στο επόμενο οστό, που ονομάζεται αναβολέας (μοιάζει σε σχήμα αναβολέα). Ως αποτέλεσμα της μετάδοσης της κίνησης, ο συνδετήρας ωθείται συνεχώς. Η κάτω οβάλ βάση του αναβολέα μοιάζει με έμβολο και εισέρχεται στο οβάλ παράθυρο του κοχλία. Αυτό το έμβολο συνδέεται με το οβάλ παράθυρο με ένα ειδικό εξάρτημα, ισχυρό αλλά κινητό, έτσι ώστε το έμβολο να κινείται μπρος-πίσω στο οβάλ παράθυρο.

Το τύμπανο του αυτιού είναι εκπληκτικά ευαίσθητο. Είναι σε θέση να ανταποκριθεί σε κραδασμούς με διάμετρο μόνο ενός ατόμου υδρογόνου! Ακόμη πιο εκπληκτικό είναι ότι η μεμβράνη είναι ένας ζωντανός ιστός με αιμοφόρα αγγεία και νεύρα. Τα κύτταρα του αίματος είναι χιλιάδες φορές μεγαλύτερα από ένα άτομο υδρογόνου και ενώ κινούνται στα αγγεία δονούν συνεχώς τη μεμβράνη, αλλά ταυτόχρονα είναι σε θέση να πιάσει μια ηχητική δόνηση μεγέθους ενός ατόμου υδρογόνου. Αυτό είναι δυνατό χάρη σε ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό σύστημα φιλτραρίσματος θορύβου. Αφού προσδιοριστεί ακόμη και η πιο αδύναμη δόνηση, η μεμβράνη μπορεί να επιστρέψει στην αρχική της θέση σε 5 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Αν δεν μπορούσε να επιστρέψει στην κανονική της κατάσταση τόσο γρήγορα, κάθε ήχος που έμπαινε στο αυτί της θα αντηχούσε.

Το σφυρί, ο αμόνις και ο αναβολέας είναι τα μικρότερα οστά στο σώμα μας. Και αυτά τα κόκαλα έχουν μύες και νεύρα! Ο ένας μυς συνδέεται με έναν τένοντα στη λαβή του σφυρού, ο άλλος στον αναβολέα. Τι κάνουν? Με δυνατό ήχο, πρέπει να μειώσετε την ευαισθησία ολόκληρου του συστήματος για να μην το καταστρέψετε. Με έναν απότομο δυνατό ήχο, ο εγκέφαλος αντιδρά πολύ πιο γρήγορα από ό,τι έχουμε χρόνο να συνειδητοποιήσουμε αυτό που ακούσαμε, ενώ αναγκάζει αμέσως τους μύες να συστέλλονται και να αμβλύνουν την ευαισθησία. Ο χρόνος απόκρισης σε δυνατό ήχο είναι μόνο περίπου 0,15 δευτερόλεπτα.

Σίγουρα, οι γενετικές μεταλλάξεις ή οι τυχαίες σταδιακές αλλαγές που προτείνονται από τους εξελικτικούς δεν μπορούν να ευθύνονται για την ανάπτυξη ενός τόσο περίπλοκου μηχανισμού. Η πίεση του αέρα μέσα στο μέσο αυτί πρέπει να είναι ίδια με την πίεση έξω από το τύμπανο. Το πρόβλημα είναι ότι ο αέρας μέσα απορροφάται από το σώμα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της πίεσης στο μέσο αυτί και τη μείωση της ευαισθησίας του τυμπάνου λόγω του γεγονότος ότι πιέζεται προς τα μέσα από την υψηλότερη εξωτερική πίεση αέρα.

Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, το αυτί είναι εξοπλισμένο με ένα ειδικό κανάλι γνωστό ως ευσταχιανή σάλπιγγα. Είναι ένας άδειος σωλήνας μήκους 3,5 cm που εκτείνεται από το εσωτερικό αυτί μέχρι το πίσω μέρος της μύτης και του λαιμού. Παρέχει ανταλλαγή αέρα μεταξύ του μέσου αυτιού και του περιβάλλοντος. Κατά την κατάποση, το χασμουρητό και το μάσημα, ειδικοί μύες ανοίγουν την ευστιχαϊκή σάλπιγγα, αφήνοντας τον εξωτερικό αέρα. Αυτό εξασφαλίζει την ισορροπία της πίεσης. Μια δυσλειτουργία του σωλήνα οδηγεί σε πόνο, παρατεταμένη απόφραξη, ακόμη και αιμορραγία στο αυτί. Πώς όμως προέκυψε αρχικά και ποια μέρη του μέσου αυτιού εμφανίστηκαν πρώτα; Πώς λειτουργούσαν το ένα χωρίς το άλλο; Μια ανάλυση όλων των τμημάτων του αυτιού και της σημασίας του καθενός για την ανθρώπινη ακοή καταδεικνύει την παρουσία μη αναγώγιμης πολυπλοκότητας (όλο το όργανο πρέπει να έχει δημιουργηθεί ως ένα ή δεν θα μπορούσε να λειτουργήσει), που είναι ισχυρή απόδειξη δημιουργίας.

Ανθρώπινη ακοή: Το εσωτερικό αυτί: Ένα σύστημα απίστευτης πολυπλοκότητας

Έτσι, ο ήχος πέρασε μέσω του αέρα στο τύμπανο, και με τη μορφή δόνησης μεταδόθηκε στα οστά. Τι έπεται? Και τότε αυτές οι μηχανικές κινήσεις θα πρέπει να μετατραπούν σε ηλεκτρικά σήματα. Αυτό το θαύμα της μεταμόρφωσης γίνεται στο εσωτερικό αυτί. Το εσωτερικό αυτί αποτελείται από τον κοχλία και τα νεύρα που συνδέονται με αυτόν. Εδώ παρατηρούμε επίσης μια πολύ περίπλοκη δομή.

Έχοντας δύο αυτιάμας βοηθά να υπολογίσουμε τη θέση του ήχου. Η διαφορά στο χρόνο που ο ήχος φτάνει στα αυτιά μπορεί να είναι μόλις 20 εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου, αλλά αυτή η καθυστέρηση είναι αρκετή για να προσδιορίσει την πηγή του ήχου.

Ο κοχλίας είναι ένα ειδικό όργανο του εσωτερικού αυτιού, το οποίο είναι διατεταγμένο σε μορφή λαβύρινθου και γεμάτο με ένα ειδικό υγρό (περίλεμφο). Βλέπε Εικ. 1 και Σχ. 3. τριπλή επίστρωση για ανθεκτικότητα και στεγανότητα. Αυτό είναι απαραίτητο για τις λεπτές διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα σε αυτό. Θυμόμαστε ότι το τελευταίο οστό (βλαστές) εισέρχεται στο οβάλ παράθυρο του κοχλία (Εικ. 2 και Εικ. 3). Έχοντας λάβει δόνηση από το τύμπανο, ο συνδετήρας μετακινεί το έμβολό του μπρος-πίσω σε αυτό το παράθυρο, δημιουργώντας διακυμάνσεις πίεσης μέσα στο υγρό. Με άλλα λόγια, ο αναβολέας μεταδίδει ηχητική δόνηση στον κοχλία.

Αυτή η δόνηση διαδίδεται στο υγρό του κοχλία και φτάνει εκεί ένα ειδικό όργανο ακοής, το όργανο του Corti. Μετατρέπει τις δονήσεις του υγρού σε ηλεκτρικά σήματα που περνούν μέσω των νεύρων στον εγκέφαλο. Αφού το σαλιγκάρι είναι γεμάτο υγρό, πώς καταφέρνει το έμβολο να μπει μέσα του; Θυμηθείτε πόσο σχεδόν αδύνατο είναι να βάλετε ένα φελλό σε ένα πλήρως γεμάτο μπουκάλι. Λόγω της υψηλής πυκνότητας του υγρού, είναι δύσκολο να το συμπιέσει.

Αποδείχθηκε ότι στο κάτω μέρος του κοχλία υπάρχει ένα στρογγυλό παράθυρο (σαν πίσω έξοδος), καλυμμένο με μια εύκαμπτη μεμβράνη. Καθώς το έμβολο ραβδώσεων εισέρχεται στο οβάλ παράθυρο, η μεμβράνη του στρογγυλού παραθύρου από κάτω διογκώνεται προς τα έξω υπό πίεση στο υγρό. Είναι σαν ένα μπουκάλι με λαστιχένιο πάτο που κρεμάει κάθε φορά που σπρώχνεται ο φελλός. Με αυτήν την ευφυή συσκευή ανακούφισης πίεσης, ο συνδετήρας μπορεί να μεταδώσει ηχητική δόνηση στο κοχλιακό υγρό.

Ωστόσο, οι παλμοί πίεσης δεν διαδίδονται σε ένα υγρό με απλό τρόπο. Για να καταλάβουμε πώς εξαπλώνονται, ας κοιτάξουμε μέσα στο λαβύρινθο του σαλιγκαριού (Δείτε Εικόνα 3 και Εικόνα 4). Το κανάλι του λαβυρίνθου αποτελείται από τρία κανάλια - το άνω (scala vestibularis), το κάτω (scala tympani) και το κανάλι στη μέση (κοχλιακός πόρος). Δεν συνδέονται μεταξύ τους και πηγαίνουν παράλληλα στον λαβύρινθο.

Από το έμβολο, η πίεση ανεβαίνει στον λαβύρινθο προς την κορυφή του κοχλία μόνο μέσω του άνω καναλιού (και όχι και από τα τρία). Εκεί, μέσω μιας ειδικής οπής σύνδεσης, η πίεση περνά στο κάτω κανάλι, το οποίο κατεβαίνει πίσω στο λαβύρινθο και βγαίνει σε ένα στρογγυλό παράθυρο. Στο Σχήμα 3, το κόκκινο βέλος υποδεικνύει τη διαδρομή πίεσης από το οβάλ παράθυρο μέχρι τον κύκλο του λαβύρινθου. Στην κορυφή, η πίεση περνά σε ένα άλλο κανάλι, που υποδεικνύεται με ένα μπλε βέλος, και κατευθύνεται κατά μήκος του προς τα κάτω στο στρογγυλό παράθυρο. Γιατί όμως όλα αυτά; Πώς μας βοηθά αυτό να ακούσουμε;

Το γεγονός είναι ότι στη μέση των δύο καναλιών του λαβυρίνθου υπάρχει ένα τρίτο κανάλι (κοχλιακός αγωγός), επίσης γεμάτο υγρό, αλλά διαφορετικό από το υγρό στα άλλα δύο κανάλια. Αυτό το μεσαίο κανάλι δεν συνδέεται με τα άλλα δύο. Διαχωρίζεται από το άνω κανάλι με μια εύκαμπτη πλάκα (μεμβράνη Reissner) και από το κάτω κανάλι με μια ελαστική πλάκα (βασιλική μεμβράνη). Περνώντας κατά μήκος του άνω καναλιού προς τα πάνω στον λαβύρινθο, ο ήχος στο υγρό δονεί την επάνω πλάκα. Κατεβαίνοντας πίσω στον κοχλία κατά μήκος του κάτω καναλιού, ο ήχος στο υγρό δονεί την κάτω πλάκα. Έτσι, καθώς ο ήχος ταξιδεύει μέσα από το υγρό του λαβύρινθου προς τα πάνω στον κοχλία και πίσω προς τα κάτω, οι πλάκες του μεσαίου καναλιού δονούνται. Μετά το πέρασμα του ήχου, η δόνηση τους σταδιακά εξαφανίζεται. Πώς μας παρέχει ακοή η δόνηση των πλακών του μεσαίου καναλιού;

Ανάμεσά τους βρίσκεται το πιο σημαντικό μέρος του ακουστικού συστήματος - το όργανο του Corti. Είναι εξαιρετικά μικρός, αλλά χωρίς αυτόν θα ήμασταν κουφοί. Τα νευρικά κύτταρα του οργάνου του Corti μετατρέπουν τις ταλαντευτικές κινήσεις των πλακών σε ηλεκτρικά σήματα. Ονομάζονται τριχωτά κύτταρα και παίζουν τεράστιο ρόλο. Πώς καταφέρνουν τα τριχωτά κύτταρα του οργάνου του Corti να μετατρέψουν τους κραδασμούς των πλακών σε ηλεκτρικά σήματα;

Κοιτάξτε τις εικόνες 4 και 5. Το γεγονός είναι ότι αυτά τα κύτταρα έρχονται σε επαφή από ψηλά με μια ειδική δερματική μεμβράνη του οργάνου του Corti, η οποία μοιάζει με σκληρό ζελέ. Στην κορυφή των τριχωτών κυττάρων υπάρχουν 50 έως 200 βλεφαρίδες που ονομάζονται stereocilia. Εισέρχονται στη μεμβράνη του περιβλήματος.

Εικ.7

Καθώς ο ήχος ταξιδεύει μέσα από τον λαβύρινθο του κοχλία, τα ελάσματα του μεσαίου καναλιού δονούνται και αυτό προκαλεί τη δόνηση της προστατευτικής μεμβράνης που μοιάζει με ζελέ. Και η κίνησή του προκαλεί την ταλάντωση των στεριοκιλλίων των τριχωτών κυττάρων. Η ταλάντευση των στεριοκιλλίων αναγκάζει τα τριχωτά κύτταρα να παράγουν ηλεκτρικά σήματα που αποστέλλονται περαιτέρω στον εγκέφαλο. Καταπληκτικό, έτσι δεν είναι; Το όργανο του Corti έχει περίπου 20.000 τριχωτά κύτταρα, τα οποία χωρίζονται σε εσωτερικά και εξωτερικά (Εικ. 5 και Εικ. 6). Πώς όμως η δόνηση των βλεφαρίδων παράγει ηλεκτρικά σήματα;

Αποδεικνύεται ότι η κίνηση των steriocilia προκαλεί το άνοιγμα και το κλείσιμο ειδικών καναλιών ιόντων στην επιφάνειά τους (Εικ. 7). Τα κανάλια, ανοίγοντας, αφήνουν ιόντα μέσα, τα οποία αλλάζουν το ηλεκτρικό φορτίο μέσα στο τριχωτό κύτταρο. Οι αλλαγές στο ηλεκτρικό φορτίο επιτρέπουν στο τριχωτό κύτταρο να στέλνει ηλεκτρικά σήματα στον εγκέφαλο. Αυτά τα σήματα ερμηνεύονται από τον εγκέφαλο ως ήχος. Το πρόβλημα είναι ότι πρέπει να ανοίγουμε και να κλείνουμε το κανάλι ιόντων με ταχύτητες μέχρι την υψηλότερη συχνότητα ήχου που μπορούμε να ανιχνεύσουμε - έως και 20.000 φορές το δευτερόλεπτο. Κάτι πρέπει να ανοίγει και να κλείνει εκατομμύρια από αυτά τα κανάλια στην επιφάνεια των βλεφαρίδων έως και 20.000 φορές το δευτερόλεπτο. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι για το σκοπό αυτό, ένα μοριακό ελατήριο προσαρμόζεται στις επιφάνειες των στεροκυλίων!!! (Εικ. 7.) Τεντώνεται και συστέλλεται γρήγορα καθώς οι βλεφαρίδες δονούνται, παρέχει τόσο υψηλή ταχύτητα ανοίγματος και κλεισίματος των καναλιών. Λαμπρό σχέδιο!

Ανθρώπινη ακοή: στην πραγματικότητα ακούμε με τον εγκέφαλο

Το σαλιγκάρι είναι σε θέση να πιάσει κάθε όργανο της ορχήστρας και να παρατηρήσει τη νότα που λείπει, να ακούσει κάθε αναπνοή και να ακούσει ψίθυρους - όλα με εκπληκτικό ρυθμό δειγματοληψίας έως και 20.000 φορές το δευτερόλεπτο. Ο εγκέφαλος ερμηνεύει τα σήματα και καθορίζει τη συχνότητα, την ισχύ και τη σημασία των σημάτων. Ενώ ένα μεγάλο πιάνο έχει 240 χορδές και 88 πλήκτρα, το εσωτερικό αυτί έχει 24.000 «χορδές» και 20.000 «πλήκτρα» που μας επιτρέπουν να ακούμε απίστευτη ποσότητα και ποικιλία ήχων.

Τα παραπάνω είναι μόνο η μισή διαδρομή, καθώς το πιο δύσκολο κομμάτι συμβαίνει στον εγκέφαλο, που είναι αυτό που στην πραγματικότητα «ακούμε». Τα αυτιά μας είναι αρκετά ευαίσθητα ώστε να ακούμε ένα φτερό να γλιστράει πάνω από τα ρούχα, αλλά δεν μπορούμε να ακούσουμε το αίμα να ρέει μέσα από τα τριχοειδή αγγεία λίγα χιλιοστά από τα αυτιά μας. Αν ακούγαμε συνεχώς την αναπνοή μας, την κατάποση του σάλιου, κάθε καρδιακό παλμό, κίνηση των αρθρώσεων κ.λπ., δεν θα μπορούσαμε ποτέ να εστιάσουμε σε τίποτα. Ο εγκέφαλός μας σβήνει αυτόματα κάποιους ήχους, σε ορισμένες περιπτώσεις τους μπλοκάρει εντελώς. Αναπνεύστε τον αέρα και δείτε αν μπορείτε να το ακούσετε. Φυσικά και μπορείς, αλλά συνήθως δεν ακούς. Έχετε εισπνεύσει περίπου 21.000 φορές τις τελευταίες 24 ώρες. Το ακουστικό μέρος του ανθρώπινου εγκεφάλου λειτουργεί σαν φύλακας, ακούγοντας κάθε ήχο και λέγοντάς μας τι πρέπει να ακούσουμε και τι όχι. Οι ήχοι μπορούν επίσης να ξυπνήσουν μνήμες.

συμπέρασμα

Είναι προφανές ότι όλα τα μέρη του αυτιού είναι απαραίτητα για την ανθρώπινη ακοή. Για παράδειγμα, εάν όλα τα εξαρτήματα είναι στη θέση τους, αλλά δεν υπάρχει τύμπανο, τότε πώς θα φτάσει ο ήχος στα οστά και τον κοχλία; Τι νόημα έχει τότε να έχουμε έναν λαβύρινθο, ένα όργανο από Corti και νευρικά κύτταρα, αν ο ήχος δεν φτάνει καν σε αυτά; Εάν όλα είναι στη θέση τους, συμπεριλαμβανομένης της μεμβράνης, αλλά λείπει «μόνο» το οβάλ παράθυρο ή, ας πούμε, υγρό στον κοχλία, τότε δεν θα υπάρχει ακοή, αφού ο ήχος δεν μπορεί να φτάσει στα νευρικά κύτταρα.

Η απουσία της παραμικρής λεπτομέρειας θα μας κάνει κωφούς και η παρουσία του υπόλοιπου συστήματος - άχρηστη. Επιπλέον, κάθε «μικρή λεπτομέρεια» σε αυτή την αλυσίδα είναι στην πραγματικότητα ένα σύστημα πολλών συστατικών. Η τυμπανική μεμβράνη, για παράδειγμα, αποτελείται από εξειδικευμένο ζωντανό ιστό, προσκολλήσεις σφυρού, νεύρα, αιμοφόρα αγγεία και ούτω καθεξής. Ο κοχλίας είναι ένας λαβύρινθος, τριπλή επίστρωση, τρία ξεχωριστά κανάλια, διαφορετικά υγρά, εύκαμπτες πλάκες αγωγών κ.λπ.

Είναι ανόητο να πιστεύουμε ότι μια τέτοια εκπληκτική πολυπλοκότητα συνέβη τυχαία ως αποτέλεσμα της σταδιακής εξέλιξης. Η παρατηρούμενη πολυπλοκότητα του ανθρώπινου συστήματος ακοής δείχνει την ιστορική πραγματικότητα της δημιουργίας του Αδάμ από τον Θεό, όπως λέει ο Λόγος του Θεού. «Το αυτί που ακούει και το μάτι που βλέπει, ο Κύριος έκανε και τα δύο» (Παροιμίες 20:12).

Σε μελλοντικά τεύχη, θα συνεχίσουμε να εξερευνούμε το σχέδιο του Θεού για το ανθρώπινο σώμα. Ελπίζω αυτό το άρθρο να σας βοήθησε να κατανοήσετε βαθύτερα τη σοφία Του και την αγάπη Του για εσάς. «Θα σε επαινέσω, γιατί είμαι θαυμάσια χτισμένη, και η ψυχή μου το γνωρίζει αυτό» (Ψαλμός 139:13).Δώστε δόξα στον Θεό και ευγνωμοσύνη, γιατί είναι άξιος!