عبور صدا در گوش. چگونه می شنویم

بسیاری از ما گاهی به یک سوال فیزیولوژیکی ساده در مورد نحوه شنیدن علاقه مندیم. بیایید ببینیم اندام شنوایی ما از چه چیزی تشکیل شده و چگونه کار می کند.

اول از همه، توجه می کنیم که تحلیلگر شنوایی دارای چهار بخش است:

1. گوش بیرونی. این شامل محرک شنوایی، گوش و پرده گوش است. دومی برای جداسازی انتهای داخلی سیم شنوایی از محیط کار می کند. در مورد مجرای گوش، شکل کاملاً خمیده به طول حدود 2.5 سانتی متر است. سطح مجرای گوش شامل غدد است و همچنین پوشیده از کرک است. این غدد هستند که جرم گوش ترشح می کنند که صبح آنها را پاک می کنیم. کانال گوش نیز برای حفظ رطوبت و دمای لازم در داخل گوش ضروری است.
2. گوش میانی. آن جزء از آنالایزر شنوایی که در پشت پرده گوش قرار دارد و با هوا پر شده است، گوش میانی نامیده می شود. از طریق شیپور استاش به نازوفارنکس متصل می شود. شیپور استاش یک کانال غضروفی نسبتاً باریک است که معمولاً بسته است. وقتی حرکات بلع را انجام می دهیم باز می شود و هوا از طریق آن وارد حفره می شود. در داخل گوش میانی سه استخوانچه کوچک شنوایی وجود دارد: اینکوس، مَلئوس و رکابی. مالئوس از یک طرف به رکاب متصل است که از قبل به ریخته گری در گوش داخلی متصل است. تحت تأثیر صداها، پرده گوش در حرکت مداوم است و استخوانچه های شنوایی ارتعاشات خود را بیشتر به داخل منتقل می کنند. این یکی از مهمترین عناصری است که هنگام بررسی ساختار گوش انسان باید مورد مطالعه قرار گیرد.
3. گوش داخلی. در این بخش از گروه شنوایی چندین ساختار به طور همزمان وجود دارد، اما تنها یکی از آنها شنوایی را کنترل می کند - حلزون گوش. این نام را به دلیل شکل مارپیچی خود دریافت کرد. دارای سه کانال است که با مایعات لنفاوی پر شده است. در کانال میانی، مایع به طور قابل توجهی در ترکیب با بقیه متفاوت است. اندامی که مسئول شنوایی است، اندام کورتی نام دارد و در کانال میانی قرار دارد. از چندین هزار مو تشکیل شده است که ارتعاشات ایجاد شده توسط مایع در حال حرکت از طریق کانال را جذب می کند. در اینجا تکانه های الکتریکی تولید می شوند که سپس به قشر مغز منتقل می شوند. یک سلول مویی خاص به نوع خاصی از صدا پاسخ می دهد. اگر این اتفاق بیفتد که سلول مو بمیرد، فرد دیگر این یا آن صدا را درک نمی کند. همچنین برای درک چگونگی شنیدن شخص باید مسیرهای شنوایی را نیز در نظر گرفت.

مسیرهای شنوایی

آنها مجموعه ای از الیاف هستند که تکانه های عصبی را از حلزون گوش به مراکز شنوایی سر شما هدایت می کنند. به لطف این مسیرها است که مغز ما این یا آن صدا را درک می کند. مراکز شنوایی در لوب های تمپورال مغز قرار دارند. صدایی که از طریق گوش خارجی به مغز می رسد حدود ده میلی ثانیه طول می کشد.

چگونه صدا را درک می کنیم

گوش انسان صداهای دریافتی از محیط را به ارتعاشات مکانیکی خاصی پردازش می کند که سپس حرکات مایع حلزون گوش را به تکانه های الکتریکی تبدیل می کند. آنها در امتداد مسیرهای سیستم شنوایی مرکزی به قسمت های زمانی مغز می گذرند تا پس از آن شناسایی و پردازش شوند. اکنون گره‌های میانی و خود مغز اطلاعاتی در مورد میزان صدا و زیر و بم صدا و همچنین ویژگی‌های دیگر مانند زمان ضبط صدا، جهت صدا و موارد دیگر استخراج می‌کنند. بنابراین، مغز می تواند اطلاعات دریافتی از هر گوش را به نوبه خود یا به طور مشترک دریافت کند و یک احساس واحد دریافت کند.

مشخص است که در داخل گوش ما "الگوهای" خاصی از صداهای قبلاً آموخته شده ذخیره می شود که مغز ما آنها را تشخیص داده است. آنها به مغز کمک می کنند منبع اصلی اطلاعات را به درستی مرتب کرده و تعیین کند. اگر صدا کاهش یابد، مغز شروع به دریافت اطلاعات نادرست می کند، که می تواند منجر به تفسیر نادرست صداها شود. اما نه تنها صداها می توانند تحریف شوند، بلکه با گذشت زمان، مغز نیز در معرض تفسیر نادرست برخی صداها قرار می گیرد. نتیجه ممکن است واکنش نادرست فرد یا تفسیر نادرست اطلاعات باشد. برای شنیدن صحیح و قابل اعتماد آنچه می شنویم، به کار همزمان مغز و تحلیلگر شنوایی نیاز داریم. به همین دلیل است که می توان اشاره کرد که شخص نه تنها با گوش، بلکه با مغز خود نیز می شنود.

بنابراین، ساختار گوش انسان بسیار پیچیده است. فقط کار هماهنگ تمام قسمت های اندام شنوایی و مغز به ما امکان می دهد آنچه را که می شنویم به درستی درک و تفسیر کنیم.

حس شنوایی یکی از مهم ترین حس ها در زندگی انسان است. شنوایی و گفتار با هم وسیله مهمی برای ارتباط بین مردم را تشکیل می دهند و به عنوان پایه ای برای روابط بین افراد در جامعه عمل می کنند. کاهش شنوایی می تواند منجر به اختلال در رفتار فرد شود. کودکان ناشنوا نمی توانند گفتار کامل را یاد بگیرند.

با کمک شنوایی، فرد صداهای مختلفی را دریافت می کند که نشان می دهد آنچه در دنیای بیرون اتفاق می افتد، صداهای طبیعت اطراف ما - خش خش جنگل، آواز پرندگان، صداهای دریا و همچنین قطعات مختلف موسیقی با کمک شنوایی، ادراک جهان روشن تر و غنی تر می شود.

گوش و عملکرد آن صوت یا موج صوتی عبارت است از کاهش و تراکم متناوب هوا که از منبع صوت در همه جهات پخش می شود. و منبع صدا می تواند هر جسم نوسانی باشد. ارتعاشات صوتی توسط اندام شنوایی ما درک می شود.

اندام شنوایی بسیار پیچیده است و از گوش خارجی، میانی و داخلی تشکیل شده است. گوش خارجی از پینا و مجرای شنوایی تشکیل شده است. گوش بسیاری از حیوانات می تواند حرکت کند. این به حیوان کمک می کند تا بفهمد حتی آرام ترین صدا از کجا می آید. گوش های انسان نیز برای تعیین جهت صدا عمل می کنند، اگرچه آنها متحرک نیستند. کانال شنوایی گوش خارجی را با بخش بعدی - گوش میانی - متصل می کند.

مجرای شنوایی در انتهای داخلی توسط پرده گوش به شدت کشیده شده مسدود می شود. برخورد موج صوتی به پرده گوش باعث ارتعاش و ارتعاش آن می شود. هر چه صدا بالاتر باشد، صدا بالاتر، فرکانس ارتعاش پرده گوش بیشتر می شود. هر چه صدا قوی تر باشد، غشا بیشتر می لرزد. اما اگر صدا بسیار ضعیف است، به سختی قابل شنیدن است، پس این ارتعاشات بسیار کوچک هستند. حداقل شنوایی یک گوش آموزش دیده تقریباً در مرز آن ارتعاشاتی است که توسط حرکت تصادفی مولکول های هوا ایجاد می شود. این بدان معنی است که گوش انسان از نظر حساسیت یک دستگاه شنوایی منحصر به فرد است.

در پشت پرده گوش، حفره پر از هوا گوش میانی قرار دارد. این حفره توسط یک گذرگاه باریک - لوله شنوایی - به نازوفارنکس متصل می شود. هنگام بلع، هوا بین حلق و گوش میانی رد و بدل می شود. تغییر در فشار هوای بیرون، به عنوان مثال در یک هواپیما، باعث ایجاد یک احساس ناخوشایند - "گوش های گرفتگی" می شود. با انحراف پرده گوش به دلیل تفاوت فشار جو و فشار در حفره گوش میانی توضیح داده می شود. هنگام بلع، لوله شنوایی باز می شود و فشار دو طرف پرده گوش برابر می شود.

در گوش میانی سه استخوان کوچک به صورت متوالی به هم متصل شده اند: مَلئوس، اینکوس و رکاب. مالئوس که به پرده گوش متصل است، ارتعاشات خود را ابتدا به سندان منتقل می کند و سپس ارتعاشات تقویت شده به رکاب منتقل می شود. در صفحه جداکننده حفره گوش میانی از حفره گوش داخلی، دو پنجره پوشیده از غشای نازک وجود دارد. یک پنجره بیضی شکل است، یک رکاب روی آن می کوبد، دیگری گرد است.

پشت گوش میانی، گوش داخلی شروع می شود. در عمق استخوان گیجگاهی جمجمه قرار دارد. گوش داخلی سیستمی از هزارتوها و کانال های پیچیده پر از مایع است. دو عضو در هزارتو وجود دارد: اندام شنوایی - حلزون گوش و اندام تعادل - دستگاه دهلیزی. حلزون یک کانال استخوانی پیچ خورده مارپیچی است که در انسان دو و نیم چرخش دارد. ارتعاشات غشای پنجره بیضی شکل به مایع پرکننده گوش داخلی منتقل می شود. و به نوبه خود با همان فرکانس شروع به نوسان می کند. این مایع با ارتعاش، گیرنده های شنوایی واقع در حلزون گوش را تحریک می کند. مجرای حلزون در تمام طول خود توسط یک سپتوم غشایی به نصف تقسیم می شود. بخشی از این پارتیشن از یک غشای نازک - یک غشاء تشکیل شده است. روی غشاء سلول های ادراکی - گیرنده های شنوایی وجود دارد. نوسانات در مایعی که حلزون را پر می کند، گیرنده های شنوایی فردی را تحریک می کند. آنها تکانه هایی تولید می کنند که در طول عصب شنوایی به مغز منتقل می شوند. نمودار تمام فرآیندهای متوالی تبدیل یک موج صوتی به سیگنال عصبی را نشان می دهد. ادراک شنوایی. مغز بین قدرت، ارتفاع و ماهیت صدا و موقعیت آن در فضا تمایز قائل می شود. ما با هر دو گوش می شنویم و این در تعیین جهت صدا اهمیت زیادی دارد. اگر امواج صوتی به طور همزمان به هر دو گوش برسد، ما صدا را در وسط (جلو و عقب) درک می کنیم. اگر امواج صوتی کمی زودتر از گوش دیگر وارد شوند، ما صدا را در سمت راست یا چپ درک می کنیم.

1. قسمت های رسانا و گیرنده صدا سمعک.

2. نقش گوش خارجی.

3. نقش گوش میانی.

4. نقش گوش داخلی.

5. تعیین محلی سازی منبع صدا در صفحه افقی - اثر دو گوش.

6. تعیین محلی سازی منبع صوت در صفحه عمودی.

7. سمعک و پروتز. تمپانومتری.

8. وظایف.

شایعه -درک ارتعاشات صوتی که توسط اندام های شنوایی انجام می شود.

4.1. بخش های انتقال صدا و دریافت صدا سمعک

اندام شنوایی انسان یک سیستم پیچیده است که از عناصر زیر تشکیل شده است:

1 - گوش؛ 2 - مجرای شنوایی خارجی; 3 - پرده گوش؛ 4 - چکش؛ 5 - سندان; 6 - رکاب; 7 - پنجره بیضی شکل؛ 8 - راه پله دهلیزی؛ 9 - پنجره گرد؛ 10 - تیمپانی اسکالا؛ 11 - کانال حلزون; 12 - غشاء اصلی (بازیلار).

ساختار سمعک در شکل نشان داده شده است. 4.1.

بر اساس مشخصات تشریحی، سیستم شنوایی انسان به گوش خارجی (1-3)، گوش میانی (3-7) و گوش داخلی (7-13) تقسیم می شود. بر اساس عملکردهای انجام شده، سیستم شنوایی انسان به دو بخش رسانا و دریافت صدا تقسیم می شود. این تقسیم در شکل نشان داده شده است. 4.2.

برنج. 4.1.ساختار سمعک (الف) و عناصر اندام شنوایی (ب)

برنج. 4.2.نمایش شماتیک عناصر اصلی سیستم شنوایی انسان

4.2. نقش گوش خارجی

عملکرد گوش خارجی

گوش خارجی از گوش، مجرای شنوایی (به شکل یک لوله باریک) و پرده گوش تشکیل شده است. گوش نقش جمع کننده صدا را ایفا می کند و صدا را متمرکز می کند

امواج روی مجرای گوش، در نتیجه فشار صوتی روی پرده گوش در مقایسه با فشار صوتی در موج فرودی تقریباً 3 برابر افزایش می یابد. مجرای شنوایی خارجی همراه با گوش را می توان با یک تشدید کننده لوله ای مقایسه کرد. پرده گوش که گوش خارجی را از گوش میانی جدا می کند، صفحه ای متشکل از دو لایه الیاف کلاژن است که جهت گیری متفاوتی دارند. ضخامت غشاء حدود 0.1 میلی متر است.

دلیل بیشترین حساسیت گوش در ناحیه 3 کیلوهرتز

صدا از طریق مجرای شنوایی خارجی که یک لوله آکوستیک با طول L = 2.5 سانتی متر بسته شده از یک طرف وارد سیستم می شود، موج صوتی از کانال شنوایی عبور می کند و تا حدی از پرده گوش منعکس می شود. در نتیجه تداخل امواج فرود و منعکس شده رخ می دهد و یک موج ایستاده تشکیل می شود. رزونانس صوتی رخ می دهد. شرایط تظاهر آن: طول موج 4 برابر طول ستون هوا در مجرای گوش است. در این حالت ستون هوای داخل کانال با صدایی با طول موجی برابر با چهار طول موج آن طنین انداز می شود. در مجرای شنوایی، مانند لوله، موجی با طول λ = 4L = 4x0.025 = 0.1 متر طنین انداز می شود فرکانس ایجاد رزونانس صوتی به صورت زیر تعیین می شود: ν = v /λ = 340/(4x0.025) = 3.4 کیلوهرتز. این اثر تشدید کننده این واقعیت را توضیح می‌دهد که گوش انسان در فرکانس‌های حدود 3 کیلوهرتز حساس‌ترین است (منحنی‌های بلندی برابر را در سخنرانی 3 ببینید).

4.3. نقش گوش میانی

ساختار گوش میانی

گوش میانی دستگاهی است که برای انتقال ارتعاشات صوتی از محیط هوای گوش خارجی به محیط مایع گوش داخلی طراحی شده است. گوش میانی (نگاه کنید به شکل 4.1) شامل غشای تمپان، پنجره های بیضی و گرد، و همچنین استخوانچه های شنوایی (چکش، اینکوس، رکاب) است. نوعی طبل است (حجم 0.8 سانتی متر 3) که توسط پرده تمپان از گوش خارجی و با پنجره های بیضی و گرد از گوش داخلی جدا می شود. گوش میانی پر از هوا است. هر تفاوتی

فشار بین گوش خارجی و میانی منجر به تغییر شکل پرده گوش می شود. پرده گوش یک غشای قیفی شکل است که در گوش میانی فشرده می شود. از آن، اطلاعات صوتی به استخوان های گوش میانی منتقل می شود (شکل پرده گوش عدم وجود ارتعاشات طبیعی را تضمین می کند، که بسیار مهم است، زیرا ارتعاشات طبیعی غشاء باعث ایجاد صدای پس زمینه می شود).

نفوذ یک موج صوتی از طریق رابط هوا و مایع

به منظور درک هدف از گوش میانی، در نظر بگیرید مستقیمانتقال صدا از هوا به مایع در سطح مشترک بین دو رسانه، یک قسمت از موج فرودی منعکس می شود و قسمت دیگر به محیط دوم می رود. کسر انرژی منتقل شده از یک محیط به محیط دیگر به مقدار ضریب عبور β بستگی دارد (فرمول 3.10 را ببینید).

یعنی هنگام حرکت از هوا به آب، سطح شدت صدا 29 دسی بل کاهش می یابد. از نقطه نظر انرژی، چنین انتقالی کاملاً است بی اثربه همین دلیل، یک مکانیسم انتقال ویژه وجود دارد - سیستمی از استخوانچه های شنوایی، که عملکرد تطبیق امپدانس های موج هوا و رسانه مایع را برای کاهش تلفات انرژی انجام می دهد.

اساس فیزیکی عملکرد سیستم استخوانی شنوایی

سیستم استخوانچه ای یک پیوند متوالی است که ابتدای آن است (چکش)به پرده گوش گوش خارجی و انتهای آن متصل است (رکابی)- با پنجره بیضی شکل گوش داخلی (شکل 4.3).

برنج. 4.3.نمودار انتشار امواج صوتی از گوش خارجی از طریق گوش میانی به گوش داخلی:

1 - پرده گوش؛ 2 - چکش؛ 3 - سندان; 4 - رکاب; 5 - پنجره بیضی شکل؛ 6 - پنجره گرد؛ 7 - ضربه طبل; 8 - عبور حلزون; 9 - دستگاه دهلیزی

برنج. 4.4.نمایش شماتیک محل غشای تمپان و پنجره بیضی شکل: S bp - ناحیه غشای تمپان. S oo - ناحیه پنجره بیضی شکل

مساحت غشای تمپان Bbn = 64 mm 2 و مساحت پنجره بیضی شکل S oo = 3 mm 2 است. به صورت شماتیک

موقعیت نسبی در شکل نشان داده شده است. 4.4.

فشار صوت P1 روی پرده گوش عمل می کند و نیرو ایجاد می کند

سیستم استخوانی به عنوان یک اهرم با نسبت شانه عمل می کند

L 1 / L 2 = 1.3، که قدرت را از گوش داخلی 1.3 برابر می کند (شکل 4.5).

برنج. 4.5.نمایش شماتیک عملکرد سیستم استخوانچه ای به عنوان یک اهرم

بنابراین، یک نیروی F 2 = 1.3F 1 بر روی پنجره بیضی شکل عمل می کند و فشار صوتی P 2 را در محیط مایع گوش داخلی ایجاد می کند که برابر است با

محاسبات انجام شده نشان می دهد که وقتی صدا از گوش میانی عبور می کند، سطح شدت آن 28 دسی بل افزایش می یابد. از دست دادن سطح شدت صدا در هنگام انتقال از هوا به مایع 29 دسی بل است. از دست دادن شدت کل تنها 1 دسی بل است به جای 29 دسی بل که در غیاب گوش میانی رخ می دهد.

یکی دیگر از عملکردهای گوش میانی تضعیف انتقال ارتعاشات در مورد صداهای با شدت بالا است. با کمک ماهیچه ها، وقتی شدت صدا خیلی زیاد است، می توان ارتباط بین استخوان ها را به طور انعکاسی ضعیف کرد.

تغییر شدید فشار در محیط (به عنوان مثال، همراه با تغییر ارتفاع) می تواند باعث کشیده شدن پرده گوش، همراه با درد یا حتی پارگی شود. برای محافظت در برابر چنین تغییرات فشار، کوچک است شیپور استاش،که حفره گوش میانی را با قسمت بالایی حلق (با جو) وصل می کند.

4.4. نقش گوش داخلی

سیستم دریافت صدا سمعک گوش داخلی و حلزونی است که وارد آن می شود.

گوش داخلی یک حفره بسته است. این حفره که لابیرنت نامیده می شود، شکل پیچیده ای دارد و پر از مایع - پریلنف است. از دو بخش اصلی تشکیل شده است: حلزون گوش که ارتعاشات مکانیکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند و نیم دایره دستگاه دهلیزی که تعادل بدن را در میدان گرانش تضمین می کند.

ساختار حلزون

حلزون یک استخوان توخالی به طول 35 میلی متر است و به شکل یک مارپیچ مخروطی شکل حاوی 2.5 چرخش است.

سطح مقطع حلزون گوش در شکل نشان داده شده است. 4.6.

در تمام طول حلزون، دو پارتیشن غشایی در امتداد آن قرار دارند که یکی از آنها به نام غشای دهلیزی،و دیگری - غشای اصلیفضای بین

برنج. 4.6.ساختار شماتیک کانال های حاوی حلزون: B - دهلیزی. ب - طبل؛ U - حلزون؛ RM - غشای دهلیزی (ریسنر)؛ PM - صفحه پوشش؛ OM - غشای اصلی (بازیلار)؛ KO - اندام کورتی

آنها - مجرای حلزونی - با مایعی به نام اندولنف پر شده اند.

کانال های دهلیزی و تمپان با مایع خاصی پر می شود - پریل لنف. در بالای حلزون آنها به یکدیگر متصل می شوند. ارتعاشات رکابی به غشای پنجره بیضی شکل، از آن به پریل لنف مجرای دهلیزی و سپس از طریق غشای نازک دهلیزی به اندولنف مجرای حلزونی منتقل می شود. ارتعاشات اندولنف به غشای اصلی منتقل می شود، که اندام کورتی روی آن قرار دارد، حاوی سلول های موی حساس (حدود 24000)، که در آن پتانسیل های الکتریکی ایجاد می شود که در طول عصب شنوایی به مغز منتقل می شود.

گذرگاه تمپان با یک غشای پنجره گرد به پایان می رسد که حرکات پریلنف را جبران می کند.

طول غشای اصلی تقریباً 32 میلی متر است. از نظر شکل بسیار ناهمگن است: در جهت از پنجره بیضی شکل تا نوک حلزون منبسط و نازک می شود. در نتیجه، مدول الاستیک غشای اصلی در نزدیکی قاعده حلزون حلزون تقریباً 100 برابر بیشتر از راس است.

خواص انتخابی فرکانس غشای اصلی حلزون گوش

غشای اصلی یک خط ناهمگن انتقال تحریک مکانیکی است. هنگامی که یک محرک صوتی عمل می کند، موجی در امتداد غشای اصلی منتشر می شود که درجه تضعیف آن به فرکانس بستگی دارد: هرچه فرکانس تحریک کمتر باشد، موج از پنجره بیضی دورتر در امتداد غشای اصلی منتشر می شود. بنابراین، برای مثال، موجی با فرکانس 300 هرتز، قبل از تضعیف، تقریباً 25 میلی متر از پنجره بیضی شکل پخش می شود و موجی با فرکانس 100 هرتز تقریباً 30 میلی متر گسترش می یابد.

در حال حاضر اعتقاد بر این است که درک زمین با موقعیت حداکثر ارتعاش غشای اصلی تعیین می شود.

نوسانات غشای قاعده ای سلول های گیرنده واقع در اندام کورتی را تحریک می کند و در نتیجه پتانسیل های عمل توسط عصب شنوایی به قشر مغز منتقل می شود.

4.5. تعیین محلی سازی منبع صدا در صفحه افقی - اثر دو گوش

اثر دو گوش- قابلیت تنظیم جهت منبع صدا در صفحه افقی. ماهیت اثر در شکل نشان داده شده است. 4.7.

بگذارید منبع صدا به طور متناوب در نقاط A، B و C قرار گیرد. از نقطه A که مستقیماً در جلوی صورت قرار دارد، موج صوتی به طور مساوی وارد هر دو گوش می شود و مسیر موج صوتی به گوش ها یکسان است، یعنی. برای هر دو گوش، اختلاف مسیر δ و اختلاف فاز Δφ امواج صوتی برابر با صفر است: δ = 0، Δφ = 0. بنابراین، امواج ورودی دارای فاز و شدت یکسانی هستند.

از نقطه B، موج صوتی در فازهای مختلف و با شدت های مختلف به گوش چپ و راست می رسد، زیرا مسافت متفاوتی را تا گوش ها طی می کند.

اگر منبع در نقطه C، روبروی یکی از گوش ها قرار داشته باشد، در این حالت، اختلاف مسیر δ را می توان برابر با فاصله بین گوش ها در نظر گرفت: δ ≈ L ≈ 17 سانتی متر = 0.17 متر در این حالت، فاز تفاوت Δφ را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد: Δφ = (2π/λ) δ. برای فرکانس ν = 1000 هرتز و v« 340 m/s λ = v/n = 0.34 m. از اینجا به دست می آید: Δφ = (2π/λ) δ = (2π/0.340)*0.17 = π. در این مثال، امواج در پادفاز می رسند.

تمام جهات واقعی به منبع صدا در صفحه افقی با اختلاف فاز از 0 تا π (از 0) مطابقت دارد.

بنابراین، اختلاف فاز و شدت نابرابر امواج صوتی که وارد گوش‌های مختلف می‌شوند، یک اثر دو گوش ایجاد می‌کنند. مردی با هنجار

برنج. 4.7.محلی سازی متفاوت منبع صدا (A, B, C) در صفحه افقی: L - فاصله بین گوش ها

با شنوایی معمولی، می تواند جهت منبع صدا را با اختلاف فاز 6 درجه، که مربوط به تثبیت جهت به منبع صدا با دقت 3 درجه است، ثابت کند.

4.6. تعیین موقعیت منبع صدا در صفحه عمودی

حال اجازه دهید موردی را در نظر بگیریم که منبع صدا در یک صفحه عمودی عمود بر خط مستقیمی که هر دو گوش را به هم وصل می کند قرار دارد. در این حالت از هر دو گوش به یک اندازه فاصله دارد و اختلاف فازی وجود ندارد. مقادیر شدت صدا وارد شده به گوش راست و چپ یکسان است. شکل 4.8 دو منبع از این قبیل (A و C) را نشان می دهد. آیا سمعک می تواند بین این منابع تفاوت قائل شود؟ آره. در این حالت، به دلیل شکل خاص گوش، که (شکل) به تعیین محلی شدن منبع صدا کمک می کند، این اتفاق می افتد.

صدایی که از این منابع می آید در زوایای مختلف به گوش می رسد. این منجر به این واقعیت می شود که پراش امواج صوتی در گوش ها به طور متفاوتی اتفاق می افتد. در نتیجه، طیف سیگنال صوتی وارد شده به کانال شنوایی خارجی، بسته به موقعیت منبع صدا، بر روی حداکثر و حداقل پراش قرار می گیرد. این تفاوت ها امکان تعیین موقعیت منبع صدا را در صفحه عمودی ممکن می سازد. ظاهراً، در نتیجه تجربه شنیداری گسترده، افراد یاد گرفته‌اند که ویژگی‌های طیفی مختلف را با جهت‌های متناظر مرتبط کنند. این توسط داده های تجربی تایید شده است. به طور خاص، مشخص شده است که گوش را می توان با انتخاب خاصی از ترکیب طیفی صدا "فریب داد". بنابراین، شخص امواج صوتی حاوی بخش عمده ای از انرژی را در ناحیه 1 کیلوهرتز درک می کند.

برنج. 4.8.محلی سازی متفاوت منبع صدا در صفحه عمودی

بدون توجه به جهت واقعی "پشت" موضعی شده است. امواج صوتی با فرکانس های زیر 500 هرتز و در ناحیه 3 کیلوهرتز به صورت موضعی "در جلو" درک می شوند. منابع صوتی حاوی بیشتر انرژی در ناحیه 8 کیلوهرتز به عنوان "از بالا" محلی شناخته می شوند.

4.7. سمعک و پروتز. تمپانومتری

کاهش شنوایی در نتیجه اختلال در انتقال صدا یا آسیب جزئی به درک صدا را می توان با کمک سمعک تقویت کننده جبران کرد. در سال های اخیر به دلیل توسعه شنوایی شناسی و معرفی سریع پیشرفت ها در تجهیزات الکتروآکوستیک مبتنی بر میکروالکترونیک، پیشرفت های زیادی در این زمینه حاصل شده است. سمعک های مینیاتوری ساخته شده اند که در محدوده فرکانس وسیعی کار می کنند.

با این حال، در برخی از اشکال شدید کم شنوایی و ناشنوایی، سمعک کمکی به بیماران نمی کند. این اتفاق می افتد، برای مثال، زمانی که ناشنوایی با آسیب به دستگاه گیرنده حلزون همراه باشد. در این حالت، حلزون گوش در معرض ارتعاشات مکانیکی سیگنال های الکتریکی تولید نمی کند. چنین ضایعاتی می تواند ناشی از دوز نادرست داروهای مورد استفاده برای درمان بیماری هایی باشد که اصلاً مربوط به بیماری های گوش و حلق و بینی نیست. در حال حاضر توانبخشی نسبی شنوایی در چنین بیمارانی امکان پذیر است. برای انجام این کار، کاشت الکترودها در حلزون حلزون و اعمال سیگنال های الکتریکی مطابق با سیگنال هایی که هنگام قرار گرفتن در معرض یک محرک مکانیکی ایجاد می شوند، ضروری است. چنین پروتزهای عملکرد اصلی حلزون با استفاده از پروتزهای حلزون انجام می شود.

تمپانومتری -روشی برای اندازه گیری انطباق دستگاه رسانای صدا سیستم شنوایی تحت تأثیر تغییرات سخت افزاری در فشار هوا در کانال گوش.

این روش به شما امکان می دهد وضعیت عملکردی پرده گوش، تحرک زنجیره استخوانچه ای شنوایی، فشار در گوش میانی و عملکرد لوله شنوایی را ارزیابی کنید.

برنج. 4.9.تعیین انطباق دستگاه رسانای صدا با استفاده از تمپانومتری

مطالعه با نصب یک پروب با قالب گوش بر روی آن آغاز می شود که مجرای گوش را در ابتدای مجرای شنوایی خارجی مهر و موم می کند. از طریق یک پروب، فشار اضافی (+) یا ناکافی (-) در مجرای گوش ایجاد می شود و سپس یک موج صوتی با شدت معین ارسال می شود. پس از رسیدن به پرده گوش، موج تا حدی منعکس شده و به پروب باز می گردد (شکل 4.9).

اندازه گیری شدت موج منعکس شده به ما اجازه می دهد تا در مورد قابلیت های رسانایی صدا در گوش میانی قضاوت کنیم. هر چه شدت موج صوتی منعکس شده بیشتر باشد، تحرک سیستم رسانای صدا کمتر می شود. معیار انطباق مکانیکی گوش میانی است پارامتر تحرک،در واحدهای معمولی اندازه گیری می شود.

در طول مطالعه، فشار در گوش میانی از 200+ به 200- دسی پاسکال تغییر می کند. در هر مقدار فشار، پارامتر تحرک تعیین می شود. نتیجه این مطالعه یک تمپانوگرام است که وابستگی پارامتر تحرک را به میزان فشار اضافی در کانال گوش منعکس می کند. در غیاب آسیب شناسی گوش میانی، حداکثر تحرک در غیاب فشار اضافی مشاهده می شود (0 = P) (شکل 4.10).

برنج. 4.10.تمپانوگرام با درجات مختلف تحرک سیستم

افزایش تحرک نشان دهنده عدم ارتجاعی کافی پرده گوش یا دررفتگی استخوانچه های شنوایی است. کاهش تحرک نشان دهنده سفتی بیش از حد گوش میانی است که به عنوان مثال با وجود مایع همراه است.

با آسیب شناسی گوش میانی، ظاهر تمپانوگرام تغییر می کند

4.8. وظایف

1. اندازه گوش d = 3.4 سانتی متر است. پدیده های پراش در چه فرکانسی روی گوش مشاهده می شود؟ راه حل

پدیده پراش زمانی قابل توجه می شود که طول موج با اندازه مانع یا شکاف قابل مقایسه باشد: λ ≤ d. در طول های کوتاه ترامواج یا فرکانس های بالاپراش ناچیز می شود.

λ = v/ν = 3.34، ν = v/d = 334/3.34*10 -2 = 10 4 هرتز. پاسخ:کمتر از 10 4 هرتز

برنج. 4.11.انواع اصلی تمپانوگرام برای آسیب شناسی گوش میانی: A - عدم وجود آسیب شناسی. ب - اوتیت مدیا اگزوداتیو؛ ج - نقض باز بودن لوله شنوایی. د - تغییرات آتروفیک در پرده گوش؛ ه - پارگی استخوانچه های شنوایی

2. حداکثر نیروی وارد بر پرده گوش یک فرد (منطقه S = 64 میلی متر مربع) را برای دو مورد تعیین کنید: الف) آستانه شنوایی. ب) آستانه درد. فرکانس صدا را 1 کیلوهرتز در نظر بگیرید.

راه حل

فشارهای صوتی مربوط به آستانه شنوایی و درد به ترتیب برابر ΔΡ 0 = 3?10 -5 Pa و ΔP m = 100 Pa است. F = ΔΡ*S. با جایگزینی مقادیر آستانه دریافت می کنیم: F 0 = 310 -5 ?64?10 -6 = 1.9-10 -9 H. F m = 100؟ 64-10 -6 = 6.410 -3 H.

پاسخ:الف) F 0 = 1.9 nN. ب) F m = 6.4 mN.

3. تفاوت در مسیر رسیدن امواج صوتی به گوش چپ و راست انسان است χ = 1 سانتی متر تغییر فاز بین هر دو حس صوتی را برای آهنگی با فرکانس 1000 هرتز تعیین کنید.

راه حل

اختلاف فاز ناشی از اختلاف ضربه برابر است با: Δφ = 2πνχ/ν = 6.28x1000x0.01/340 = 0.18. پاسخ:Δφ = 0.18.

موج صوتی یک نوسان مضاعف محیط است که در آن فاز افزایش و کاهش فشار متمایز می شود. ارتعاشات صدا وارد مجرای شنوایی خارجی شده، به پرده گوش می رسد و باعث ارتعاش آن می شود. در مرحله افزایش فشار یا ضخیم شدن، پرده گوش همراه با دسته چکش به سمت داخل حرکت می کند. در این حالت بدنه سندان متصل به سر چکش به دلیل وجود رباط های آویز به سمت بیرون حرکت می کند و جوانه بلند سندان به سمت داخل حرکت می کند و در نتیجه رکاب را به سمت داخل جابجا می کند. با فشار دادن به پنجره دهلیز، رکاب به طور ناگهانی منجر به جابجایی پریلنف دهلیز می شود. انتشار بیشتر موج در امتداد راه پله دهلیز، حرکات نوسانی را به غشای رایسنر منتقل می کند، که به نوبه خود اندولنف و از طریق غشای اصلی، پری لنف صدف صدف را به حرکت در می آورد. در نتیجه این حرکت پریلنف، ارتعاشات غشای اصلی و ریسنر رخ می دهد. با هر حرکت رکاب ها به سمت دهلیز، پری لنف در نهایت منجر به جابجایی غشای دهلیز به سمت حفره تمپان می شود. در مرحله کاهش فشار، سیستم انتقال به موقعیت اولیه خود باز می گردد.

مسیر هوایی برای رساندن صداها به گوش داخلی مسیر اصلی است. راه دیگر انتقال صداها به اندام مارپیچی، هدایت استخوانی (بافتی) است. در این حالت مکانیسمی وارد عمل می شود که در آن ارتعاشات صوتی هوا به استخوان های جمجمه برخورد می کند، در آنها پخش می شود و به حلزون گوش می رسد. با این حال، مکانیسم انتقال صدا از بافت استخوانی می تواند دوگانه باشد. در یک مورد، یک موج صوتی به شکل دو فاز که در امتداد استخوان به محیط مایع گوش داخلی منتشر می شود، در مرحله فشار، غشای پنجره گرد و به میزان کمتری پایه گوش بیرون زده می شود. رکابی (با در نظر گرفتن تراکم ناپذیری عملی مایع). همزمان با چنین مکانیزم فشرده سازی، گزینه دیگری - اینرسی - را می توان مشاهده کرد. در این حالت، هنگامی که صدا از طریق استخوان هدایت می شود، ارتعاش سیستم رسانای صدا با ارتعاش استخوان های جمجمه منطبق نمی شود و در نتیجه غشای اصلی و رایسنر به روش معمولی اندام مارپیچی را ارتعاش و تحریک می کنند. . لرزش استخوان‌های جمجمه می‌تواند با لمس آن با چنگال تنظیم صدا یا تلفن ایجاد شود. بنابراین، زمانی که انتقال صدا از طریق هوا مختل می شود، مسیر انتقال استخوان اهمیت زیادی پیدا می کند.

گوش گوش. نقش گوش در فیزیولوژی شنوایی انسان کم است. در اتوتوپیکس و جمع آوری امواج صوتی اهمیت خاصی دارد.

کانال شنوایی خارجی. شکل آن مانند لوله است و باعث می شود رسانای خوبی برای صداها در عمق باشد. عرض و شکل مجرای گوش نقش خاصی در انتقال صدا ندارد. در عین حال، انسداد مکانیکی آن از انتشار امواج صوتی به پرده گوش جلوگیری می کند و منجر به زوال محسوس شنوایی می شود. در مجرای شنوایی نزدیک پرده گوش، بدون توجه به نوسانات دما و رطوبت در محیط خارجی، سطح ثابتی از دما و رطوبت حفظ می شود، که ثبات محیط الاستیک حفره تمپان را تضمین می کند. به دلیل ساختار خاص گوش خارجی، فشار موج صوتی در مجرای شنوایی خارجی دو برابر بیشتر از میدان صوتی آزاد است.

پرده گوش و استخوانچه های شنوایی. نقش اصلی پرده گوش و استخوانچه های شنوایی تبدیل ارتعاشات صوتی با دامنه زیاد و نیروی کم به ارتعاشات مایعات گوش داخلی با دامنه کم و نیروی (فشار) زیاد است. ارتعاشات پرده گوش، چکش، اینکوس و رکاب را به زیردست می‌آورد. به نوبه خود، رکاب ارتعاشات را به پریلنف منتقل می کند که باعث جابجایی غشاهای مجرای حلزونی می شود. حرکت غشای اصلی باعث تحریک سلول های مویی حساس اندام مارپیچی می شود که در نتیجه تکانه های عصبی ایجاد می شود که مسیر شنوایی را به سمت قشر مغز دنبال می کند.

پرده گوش عمدتاً در ربع پایینی خود با حرکت همزمان چکش متصل به آن می لرزد. نزدیکتر به حاشیه، نوسانات آن کاهش می یابد. در حداکثر شدت صدا، ارتعاشات پرده گوش می‌تواند از 0.05 تا 0.5 میلی‌متر متغیر باشد، که دامنه ارتعاشات برای زنگ‌های با فرکانس پایین بزرگ‌تر و برای زنگ‌های فرکانس بالا کوچک‌تر است.

اثر دگرگونی به دلیل تفاوت در ناحیه پرده گوش و مساحت پایه رکاب ها به دست می آید که نسبت آن تقریباً 55:3 است (نسبت مساحت 18:1) و همچنین به دلیل به سیستم اهرمی استخوانچه های شنوایی. هنگامی که به دسی بل تبدیل می شود، عملکرد اهرمی سیستم استخوانی شنوایی 2 دسی بل است و افزایش فشار صوت به دلیل تفاوت در نسبت نواحی موثر پرده گوش به پایه رکابی، تقویت صدای 23 - را فراهم می کند. 24 دسی بل

به گفته بکشی /I960/، بهره آکوستیک کل ترانسفورماتور فشار صوت 25 - 26 دسی بل است. این افزایش فشار اتلاف طبیعی انرژی صوتی را که در نتیجه انعکاس موج صوتی در حین انتقال آن از هوا به مایع به ویژه برای فرکانس های پایین و متوسط ​​رخ می دهد، جبران می کند (Wulstein JL, 1972).

علاوه بر تغییر فشار صدا، پرده گوش. همچنین عملکرد محافظت از صدا (غربالگری) پنجره حلزون را انجام می دهد. به طور معمول، فشار صوتی که از طریق سیستم استخوانچه های شنوایی به محیط حلزون گوش منتقل می شود، کمی زودتر از اینکه از طریق هوا به پنجره حلزون می رسد، به پنجره دهلیز می رسد. به دلیل اختلاف فشار و تغییر فاز، حرکت پری لنف رخ می دهد که باعث خم شدن غشای اصلی و تحریک دستگاه گیرنده می شود. در این حالت غشای پنجره حلزونی به طور همزمان با پایه رکابی نوسان می کند اما در جهت مخالف. در غیاب پرده گوش، این مکانیسم انتقال صدا مختل می شود: موج صوتی بعدی از کانال شنوایی خارجی به طور همزمان در فاز به پنجره دهلیز و حلزون گوش می رسد، در نتیجه اثر موج هر یک را خنثی می کند. دیگر. از نظر تئوری، نباید هیچ جابجایی پری لنف و تحریک سلول های مویی حساس وجود داشته باشد. در واقع، با نقص کامل پرده گوش، هنگامی که هر دو پنجره به یک اندازه در دسترس امواج صوتی هستند، شنوایی به 45 - 50 کاهش می یابد. تخریب زنجیره استخوانچه های شنوایی با کاهش قابل توجه شنوایی (تا 50-60 دسی بل) همراه است. .

ویژگی های طراحی سیستم اهرمی اجازه می دهد تا نه تنها صداهای ضعیف را تقویت کند، بلکه تا حدی عملکرد محافظتی را نیز انجام دهد - انتقال صداهای قوی را تضعیف کند. با صداهای ضعیف، پایه رکاب عمدتا حول یک محور عمودی می لرزد. با صداهای قوی، لغزش در مفصل اینکوس-مالئوس، عمدتاً با زنگ های فرکانس پایین رخ می دهد، در نتیجه حرکت روند طولانی مالئوس محدود می شود. همراه با این، پایه رکاب عمدتاً در صفحه افقی شروع به ارتعاش می کند که انتقال انرژی صوتی را نیز ضعیف می کند.

علاوه بر پرده گوش و استخوانچه های شنوایی، گوش داخلی با انقباض ماهیچه های حفره تمپان از انرژی صوتی اضافی محافظت می شود. هنگامی که عضله رکابی منقبض می شود، هنگامی که امپدانس صوتی گوش میانی به شدت افزایش می یابد، حساسیت گوش داخلی به صداهایی با فرکانس های عمدتا پایین به 45 دسی بل کاهش می یابد. بر این اساس، عقیده ای وجود دارد که عضله استاپدیوس از گوش داخلی در برابر انرژی اضافی صداهای با فرکانس پایین محافظت می کند (Undrits V.F. و همکاران، 1962؛ Moroz B.S.، 1978).

عملکرد عضله تمپانی تانسور هنوز درک نشده است. اعتقاد بر این است که بیشتر مربوط به تهویه گوش میانی و حفظ فشار طبیعی در حفره تمپان است تا محافظت از گوش داخلی. هر دو عضله داخل گوش نیز هنگام باز کردن دهان و بلع منقبض می شوند. در این لحظه حساسیت حلزون گوش به درک صداهای پایین کاهش می یابد.

هنگامی که فشار هوا در حفره تمپان و سلول‌های ماستوئید برابر با فشار اتمسفر باشد، سیستم رسانای صدا گوش میانی عملکرد مطلوبی دارد. به طور معمول، فشار هوا در سیستم گوش میانی با فشار محیط خارجی متعادل می شود؛ این به لطف لوله شنوایی حاصل می شود، که با باز شدن به داخل نازوفارنکس، جریان هوا را به حفره تمپان می دهد. اما جذب مداوم هوا توسط غشای مخاطی حفره تمپان فشار کمی منفی در آن ایجاد می کند که نیاز به یکسان سازی مداوم با فشار اتمسفر دارد. در حالت آرام، لوله شنوایی معمولا بسته است. هنگام قورت دادن یا خمیازه کشیدن در نتیجه انقباض ماهیچه های کام نرم (که کام نرم را کشیده و بالا می برد) باز می شود. هنگامی که لوله شنوایی در نتیجه یک فرآیند پاتولوژیک بسته می شود، هنگامی که هوا وارد حفره تمپان نمی شود، فشار شدید منفی رخ می دهد. این منجر به کاهش حساسیت شنوایی و همچنین انتقال مایع سروزی از غشای مخاطی گوش میانی می شود. کم شنوایی در این مورد، عمدتا برای تن های فرکانس های پایین و متوسط، به 20 تا 30 دسی بل می رسد. نقض عملکرد تهویه لوله شنوایی همچنین بر فشار داخل لابیرنتی مایعات گوش داخلی تأثیر می گذارد که به نوبه خود هدایت صداهای با فرکانس پایین را مختل می کند.

امواج صوتی که باعث حرکت مایع لابیرنتی می شود، غشای اصلی را که سلول های مویی حساس اندام مارپیچی روی آن قرار دارند، به ارتعاش در می آورند. تحریک سلول های مو با یک تکانه عصبی وارد گانگلیون مارپیچی و سپس در امتداد عصب شنوایی به قسمت های مرکزی آنالایزر همراه است.

آواز پرندگان، آهنگی دلنشین، خنده شاد کودکی شاد... زندگی ما بدون صداها چگونه خواهد بود؟ افراد زیادی به این فکر نمی کنند که ما چه مکانیسم های پیچیده ای را در بدن خود حمل می کنیم. توانایی ما برای شنیدن بستگی به یک سیستم بسیار پیچیده، به هم پیوسته و پیچیده طراحی شده دارد. "گوشی که می شنود و چشمی که می بیند، خداوند هر دو را آفرید" (امثال 20:12).او نمی خواهد که ما در مورد نویسندگی این نظام شک کنیم. برعکس، خداوند از انسان می خواهد که در آگاهی از حقیقت خلقت استوار قدم بردارد: «بدانید که خداوند خداست و ما را آفرید و ما از آن او هستیم» (مزمور 99:3).

شنوایی انسانطراحی شده برای گرفتن طیف گسترده ای از امواج صوتی، تبدیل آنها به میلیون ها تکانه الکتریکی، ارسال آنها به مغز برای تجزیه و تحلیل عمیق و سریع. تمام صداها در واقع توسط مغز "گوش داده می شوند" و سپس به عنوان یک منبع خارجی به ما ارائه می شوند. سیستم شنوایی چگونه کار می کند؟

این فرآیند با صدا - حرکت نوسانی هوا - ارتعاش آغاز می شود که در آن پالس های فشار هوا به سمت شنونده منتشر می شود و در نهایت به پرده گوش می رسد. گوش ما بسیار حساس است و می تواند تغییرات فشار را تنها 0.0000000001 اتمسفر درک کند.

گوش از 3 قسمت بیرونی، میانی و داخلی تشکیل شده است. صدا ابتدا از طریق هوا به گوش خارجی می رسد و سپس به پرده گوش برخورد می کند. غشاء ارتعاش را به استخوان ها منتقل می کند. در اینجا تغییری در روش انتقال صدا وجود دارد - از هوا به استخوان. سپس صدا به گوش داخلی می رسد و از طریق مایع منتقل می شود. بنابراین در فرآیند شنوایی از 3 روش انتقال صدا استفاده می شود: هوا، استخوان، مایع. بیایید نگاهی دقیق تر به آنها بیندازیم.

شنوایی انسان: سفر صدا

ابتدا صدا به گوش می رسد که مانند دیش های ماهواره عمل می کند. (شکل 1) گوش انسان دارای تسکین منحصر به فرد خود از محدب ها، فرورفتگی ها و شیارها است که به دلیل آن صدا از گوشه گوش به مجرای شنوایی در دو مسیر حرکت می کند. این برای بهترین تجزیه و تحلیل آکوستیک و سه بعدی ضروری است و به شما امکان می دهد جهت و منبع صدا را تشخیص دهید که برای ارتباطات زبانی مهم است.

شکل 1 منبع: APP، www.apologeticspress.org

گوش همچنین امواج صوتی را تقویت می کند که سپس وارد مجرای شنوایی می شود - فضای کانکا تا پرده گوش حدود 2.5 سانتی متر طول و حدود 0.7 سانتی متر قطر دارد. طرح خداوند در اینجا مستقیماً قابل مشاهده است - انگشت ما ضخیم تر از کانال گوش! وگرنه ضرر میکردیم شنیدنهنوز در دوران نوزادی این گذر برای ایجاد محدوده بهینه رزونانس شکل گرفته است.

یکی دیگر از ویژگی های جالب وجود موم (موم گوش) است که به طور مداوم از 4000 غده ترشح می شود. خاصیت ضد عفونی کنندگی دارد و از گوش در برابر باکتری ها و حشرات محافظت می کند. اما چگونه این گذرگاه باریک دائماً پاک می شود؟ خداوند همچنین از این جزئیات مراقبت کرد و یک مکانیسم پاکسازی ایجاد کرد.

به نظر می رسد که در داخل گذرگاه، هر ذره ای به صورت مارپیچی حرکت می کند، زیرا سلول های سطح کانال گوش به شکل مارپیچی به سمت بیرون مرتب شده اند. علاوه بر این، اپیدرم (لایه بالایی پوست) در آنجا به طرفین رشد می کند، و نه به سمت بالا، همانطور که معمولا روی پوست انجام می شود. همانطور که می افتد، به سمت بیرون به سمت گوش می چرخد ​​و دائما موم را با خود حمل می کند. بدون چنین سیستم تمیزکننده ای، گوش ما به سرعت مسدود می شود.

شنوایی انسان: گوش میانی با استادی سخت ترین مشکل فیزیک را حل می کند

آیا تا به حال سعی کرده اید زیر آب برای شخصی فریاد بزنید؟ این تقریباً غیرممکن است، زیرا 99.9٪ از صدایی که در هوا عبور می کند توسط آب منعکس می شود. اما در گوش ما، صدا از طریق مایع به سلول های حساس حلزون گوش می رسد، زیرا این سلول ها نمی توانند در هوا باشند. این مشکل پیچیده انتقال صدا از هوا به مایع در گوش ما چگونه حل می شود؟ به یک دستگاه مطابق نیاز داریم. این نقش را گوش میانی متشکل از یک غشاء، استخوان های خاص، ماهیچه ها و اعصاب ایفا می کند. (شکل 2 را ببینید)

وقتی صدا به پرده گوش می رسد، به لرزه در می آید. با تاب خوردن، چکشی را به حرکت در می آورد که دسته آن به غشاء متصل است. مالئوس به نوبه خود استخوان بعدی به نام اینکوس را مجبور به حرکت می کند. بین آنها یک مفصل غضروفی قرار دارد که مانند همه مفاصل دیگر برای حفظ عملکرد باید دائماً روغن کاری شود. خداوند از این امر نیز مراقبت کرد - همه چیز به طور خودکار و بدون مشارکت ما انجام می شود، بنابراین ما چیزی برای نگرانی نداریم.

قسمت پایین سندان که شبیه یک محور است، حرکت را به استخوان بعدی به نام رکاب (به شکل رکاب) منتقل می کند. در نتیجه انتقال حرکت، رکاب دائما تحت فشار قرار می گیرد. پایه بیضی زیرین رکابی شبیه پیستون است و وارد پنجره بیضی شکل حلزون می شود. این پیستون توسط یک پایه مخصوص محکم و در عین حال متحرک به پنجره بیضی شکل متصل می شود تا پیستون در پنجره بیضی شکل به جلو و عقب حرکت کند.

پرده گوش به طرز شگفت انگیزی حساس است. قادر است به ارتعاشات با قطر تنها یک اتم هیدروژن پاسخ دهد! حتی شگفت‌انگیزتر این است که غشاء یک بافت زنده با رگ‌های خونی و اعصاب است. سلول های خون هزاران بار بزرگتر از یک اتم هیدروژن هستند و هنگام حرکت در رگ ها، به طور مداوم غشاء را به ارتعاش در می آورند، اما در عین حال هنوز هم قادر به گرفتن ارتعاش صوتی به اندازه یک اتم هیدروژن است. این به لطف یک سیستم فیلتر بسیار موثر نویز امکان پذیر است. پس از تشخیص کوچکترین لرزش، غشاء می تواند در 5 هزارم ثانیه به موقعیت اولیه خود بازگردد. اگر او نمی توانست به این سرعت به حالت عادی برگردد، هر صدایی که وارد گوشش می شد پژواک می کرد.

مالئوس، اینکوس و رکاب ریزترین استخوان های بدن ما هستند. و این استخوان ها ماهیچه و اعصاب دارند! یک عضله توسط یک تاندون به دسته مالئوس و دیگری به رکاب متصل می شود. آنها چه کار می کنند؟ هنگامی که صدای بلند وجود دارد، باید حساسیت کل سیستم را کاهش دهید تا آسیبی به آن وارد نشود. هنگامی که صدای بلند تیز شنیده می شود، مغز بسیار سریعتر از زمانی که ما برای درک آنچه شنیده ایم واکنش نشان می دهد، در حالی که فورا ماهیچه ها را مجبور به انقباض و حساسیت کسل کننده می کند. زمان پاسخگویی به صدای بلند تنها حدود 0.15 ثانیه است.

مطمئناً جهش های ژنتیکی یا تغییرات گام به گام تصادفی پیشنهاد شده توسط تکامل گرایان نمی توانند مسئول ایجاد چنین مکانیسم پیچیده ای باشند. فشار هوای داخل گوش میانی باید با فشار بیرون پرده گوش برابر باشد. مشکل این است که هوای داخل جذب بدن می شود. این منجر به کاهش فشار در گوش میانی و کاهش حساسیت غشاء به دلیل فشار بیشتر هوای خارجی به داخل می شود.

برای حل این مشکل، گوش به یک کانال مخصوص به نام شیپور استاش مجهز شده است. این یک لوله خالی به طول 3.5 سانتی متر است که از گوش داخلی تا پشت بینی و گلو امتداد دارد. تبادل هوا بین گوش میانی و محیط را تضمین می کند. هنگام قورت دادن، خمیازه کشیدن و جویدن، ماهیچه های مخصوص شیپور استیشی را باز می کنند و هوای بیرون را به داخل راه می دهند. این تعادل فشار را تضمین می کند. اگر لوله بد کار کند، می تواند منجر به درد، انسداد طولانی مدت و حتی خونریزی در گوش شود. اما چگونه در ابتدا بوجود آمد و چه قسمت هایی از گوش میانی برای اولین بار ظاهر شد؟ چگونه یکی بدون دیگری عمل کردند؟ تجزیه و تحلیل تمام قسمت های گوش و اهمیت هر یک برای شنوایی انسان وجود پیچیدگی غیر قابل کاهش را نشان می دهد (کل اندام باید به صورت یکپارچه ایجاد شده باشد، در غیر این صورت نمی تواند کار کند) که به شدت نشان دهنده آفرینش است.

شنوایی انسان: گوش داخلی: سیستمی با پیچیدگی باورنکردنی

بنابراین، صدا از طریق هوا به پرده گوش می رسید و به شکل ارتعاش به استخوان ها منتقل می شد. بعدش چی؟ و سپس این حرکات مکانیکی باید به سیگنال های الکتریکی تبدیل شوند. این معجزه دگرگونی در گوش داخلی رخ می دهد. گوش داخلی از حلزون حلزون و اعصاب متصل به آن تشکیل شده است. در اینجا نیز ساختار بسیار پیچیده ای را می بینیم.

داشتن دو گوشبه ما کمک می کند مکان صدا را محاسبه کنیم. تفاوت زمانی که صدا به گوش می رسد ممکن است تنها 20 میلیونم ثانیه باشد، اما این تاخیر برای تعیین منبع صدا کافی است.

حلزون گوش اندام ویژه ای از گوش داخلی است که به شکل هزارتویی قرار گرفته و با مایع مخصوصی (پری لنف) پر شده است. شکل 1 و 3 را ببینید. پوشش سه گانه دوام و سفتی را تضمین می کند. این برای فرآیندهای ظریفی که در آن اتفاق می افتد ضروری است. به یاد داریم که آخرین استخوان (رکابی) وارد پنجره بیضی شکل حلزون می شود (شکل 2 و شکل 3). رکاب با دریافت لرزش از پرده گوش، پیستون خود را در این پنجره به جلو و عقب حرکت می دهد و نوسانات فشار در داخل مایع ایجاد می کند. به عبارت دیگر رکابی لرزش صدا را به حلزون گوش منتقل می کند.

این ارتعاش از طریق مایع حلزون گوش عبور می کند و به اندام ویژه شنوایی یعنی اندام کورتی می رسد. ارتعاشات مایع را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند که از طریق اعصاب به مغز می رسد. از آنجایی که حلزون حلزون کاملاً پر از مایع است، پیستون چگونه وارد آن می شود؟ به یاد داشته باشید که چگونه تقریباً غیرممکن است که چوب پنبه را در یک بطری کاملاً پر کنید. به دلیل چگالی بالای مایع، فشرده سازی آن دشوار است.

معلوم شد که در پایین حلزون یک پنجره گرد (مانند خروجی عقب) وجود دارد که با یک غشای انعطاف پذیر پوشیده شده است. هنگامی که پیستون رکابی وارد پنجره بیضی شکل می شود، غشای پنجره گرد زیر تحت فشار سیال برآمده می شود. مثل این است که یک بطری ته لاستیکی داشته باشد که هر بار که درپوش را فشار می دهید خم می شود. به لطف این دستگاه کاهش فشار مبتکرانه، رکاب ها می توانند لرزش صدا را به مایع حلزون منتقل کنند.

با این حال، پالس های فشار در یک مایع به روش ساده منتشر نمی شوند. برای درک چگونگی گسترش آنها، اجازه دهید به داخل هزارتوی حلزون نگاه کنیم (شکل 3 و شکل 4 را ببینید). کانال لابیرنتی از سه کانال تشکیل شده است - کانال فوقانی (اسکالا وستیبولاریس)، کانال تحتانی (اسکالا تیمپانی) و کانال میانی (مجرای حلزونی). آنها به یکدیگر متصل نیستند و به موازات لابیرنت قرار می گیرند.

از پیستون، فشار در لابیرنت به بالای حلزون فقط از طریق کانال بالایی (و نه از طریق هر سه) بالا می رود. در آنجا، از طریق یک سوراخ اتصال ویژه، فشار به کانال پایینی منتقل می شود، که از طریق هزارتو به پایین رفته و از یک پنجره گرد خارج می شود. در شکل 3، فلش قرمز مسیر فشار از پنجره بیضی شکل به سمت دایره در هزارتو را نشان می دهد. در بالا، فشار به کانال دیگری که با یک فلش آبی نشان داده شده است وارد می شود و به سمت پنجره گرد هدایت می شود. اما چرا این همه؟ این چگونه به ما کمک می کند که بشنویم؟

واقعیت این است که در وسط دو کانال هزارتو یک کانال سوم (مجرای حلزونی) وجود دارد که آن نیز پر از مایع است، اما با مایع دو کانال دیگر متفاوت است. این کانال میانی به دو کانال دیگر متصل نیست. از قسمت فوقانی توسط یک صفحه انعطاف پذیر (غشاء رایسنر) و از کانال تحتانی توسط یک صفحه الاستیک (غشاء پایه) جدا می شود. با عبور از کانال فوقانی به بالا هزارتو، صدای مایع صفحه بالایی را به ارتعاش در می آورد. با بازگشت به پایین حلزون از طریق کانال تحتانی، صدای مایع صفحه پایینی را به لرزش در می آورد. بنابراین، هنگامی که صدا از طریق مایع لابیرنت به سمت حلزون حرکت می کند و به پایین برمی گردد، صفحات کانال میانی به ارتعاش در می آیند. پس از عبور صدا، ارتعاش آنها به تدریج از بین می رود. ارتعاش صفحات کانال میانی چگونه شنوایی را برای ما فراهم می کند؟

بین آنها مهمترین بخش سیستم شنوایی - اندام کورتی است. بسیار کوچک است، اما بدون آن ما ناشنوا خواهیم بود. سلول های عصبی اندام کورتی، حرکات نوسانی صفحات را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند. آنها سلول های مویی نامیده می شوند و نقش بسیار زیادی دارند. سلول های مویی اندام کورتی چگونه ارتعاشات صفحات را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند؟

به شکل 4 و 5 نگاه کنید. واقعیت این است که این سلول ها از بالا با یک غشای پوششی خاص از اندام کورتی که شبیه ژله سخت است در تماس هستند. در بالای سلول های مو 50 تا 200 مژک به نام استریوسیلیا وجود دارد. آنها وارد غشای پوششی می شوند.

شکل 7

هنگامی که صدا از لابیرنت حلزون عبور می کند، صفحات کانال میانی به ارتعاش در می آیند و این باعث می شود که غشای پوششی ژله مانند به لرزه درآید. و حرکت آن باعث لرزش استریوسیلیای سلول های مو می شود. لرزش steriocilia باعث می شود که سلول های مو سیگنال های الکتریکی تولید کنند که بیشتر به مغز ارسال می شود. شگفت انگیز است، اینطور نیست؟ اندام کورتی حدود 20000 سلول مویی دارد که به داخلی و خارجی تقسیم می شوند (شکل 5 و شکل 6). اما نوسان مژه ها چگونه سیگنال های الکتریکی تولید می کند؟

به نظر می رسد که حرکت steriocilia باعث باز و بسته شدن کانال های یونی ویژه در سطح آنها می شود (شکل 7). کانال‌ها باز می‌شوند و به یون‌ها اجازه ورود می‌دهند، که بار الکتریکی داخل سلول مو را تغییر می‌دهد. تغییرات در بار الکتریکی سلول مو را قادر می سازد تا سیگنال های الکتریکی را به مغز ارسال کند. این سیگنال ها توسط مغز به عنوان صدا تفسیر می شوند. مشکل این است که باید کانال یونی را باز کرده و با سرعتی تا بالاترین فرکانس صوتی که می توانیم تشخیص دهیم - تا 20000 بار در ثانیه ببندیم. چیزی باید با سرعت 20000 بار در ثانیه میلیون‌ها کانال روی سطح مژک را باز و بسته کند. دانشمندان کشف کرده اند که برای این منظور یک فنر مولکولی به سطوح steriocilia متصل می شود!!! (شکل 7.) با کشش و انقباض سریع در هنگام ارتعاش مژک ها، چنین سرعت بالایی در باز و بسته شدن کانال ها را تضمین می کند. طراحی درخشان!

شنوایی انسان: ما در واقع با مغز خود گوش می دهیم

حلزون می تواند تمام سازهای ارکستر را به دست بگیرد و متوجه یک نت از دست رفته باشد، هر نفسی را بشنود و زمزمه هایی را بفهمد - همه اینها با سرعت نمونه گیری شگفت انگیز تا 20000 بار در ثانیه. مغز سیگنال ها را تفسیر می کند و فرکانس، قدرت و معنای سیگنال ها را تعیین می کند. در حالی که یک پیانوی بزرگ دارای 240 سیم و 88 کلید است، گوش داخلی دارای 24000 "سیم" و 20000 "کلید" است که به ما امکان می دهد تعداد و تنوع باورنکردنی صداها را بشنویم.

آنچه در بالا توضیح دادیم تنها نیمی از راه است، زیرا سخت ترین چیزها در مغز اتفاق می افتد، جایی که ما در واقع "می شنویم". گوش‌های ما به اندازه‌ای حساس هستند که پرها را از روی لباس بشنویم، اما نمی‌توانیم جریان خون در مویرگ‌ها را در فاصله چند میلی‌متری گوش‌هایمان بشنویم. اگر دائماً تنفس، قورت دادن بزاق، هر ضربان قلب، حرکت مفصل و غیره را می شنیدیم، هرگز نمی توانستیم روی چیزی تمرکز کنیم. مغز ما به طور خودکار برخی صداها را خفه می کند، در برخی موارد آنها را به طور کلی مسدود می کند. در هوا نفس بکشید و ببینید آیا می توانید آن را بشنوید یا خیر. البته می توانید، اما معمولاً نمی شنوید. در 24 ساعت گذشته، تقریباً 21000 نفس کشیده اید. بخش شنوایی مغز انسان به عنوان یک نیروی امنیتی عمل می کند و به هر صدا گوش می دهد و به ما می گوید که چه چیزی را باید بشنویم و چه چیزی را نه. صداها همچنین می توانند خاطرات را تحریک کنند.

نتیجه

واقعیت واضح این است که تمام قسمت های گوش برای اطمینان از شنوایی انسان ضروری است. به عنوان مثال، اگر همه اجزا در جای خود قرار داشته باشند، اما پرده گوش از بین رفته باشد، صدا چگونه به استخوانچه ها و حلزون گوش می رسد؟ پس اگر صدا حتی به آنها نرسد، داشتن هزارتو، اندام کورتی و سلول های عصبی چه فایده ای دارد؟ اگر همه چیز سر جای خود باشد، از جمله غشاء، اما "فقط" پنجره بیضی شکل یا مثلاً مایع موجود در حلزون گوش وجود نداشته باشد، شنوایی وجود نخواهد داشت، زیرا صدا نمی تواند به سلول های عصبی برسد.

نبود کوچکترین جزئیات ما را ناشنوا می کند و حضور بقیه سیستم ما را بی استفاده می کند. علاوه بر این، هر "کوچکترین جزئیات" در این زنجیره در واقع خود سیستمی از اجزای بسیاری است. به عنوان مثال، پرده گوش از بافت زنده خاص، اتصالات به مالئوس، اعصاب، عروق خونی و غیره تشکیل شده است. حلزون یک لابیرنت، پوشش سه گانه، سه کانال مجزا، مایعات مختلف، صفحات مجرای انعطاف پذیر و غیره است.

احمقانه است که باور کنیم چنین پیچیدگی شگفت انگیزی به طور تصادفی در نتیجه تکامل گام به گام رخ داده است. همانطور که کلام خدا می گوید پیچیدگی مشاهده شده در سیستم شنوایی انسان به واقعیت تاریخی خلقت آدم توسط خداوند اشاره می کند. "گوشی که می شنود و چشمی که می بیند، خداوند هر دو را آفرید" (امثال 20:12).

در شماره‌های آینده به بررسی طرح خداوند از بدن انسان ادامه خواهیم داد. امیدوارم این مقاله به شما کمک کرده باشد تا درک عمیق تری از حکمت او و عشق او به شما پیدا کنید. «تو را ستایش می‌کنم، زیرا من به طرز شگفت‌انگیزی آفریده شده‌ام و جان من کاملاً از آن آگاه است» (مزمور 139:13).حمد و سپاس خدا را بجا آورید که او شایسته است!