A hang áthaladása a fülben. Hogyan halljuk
Sokunkat néha érdekel egy egyszerű fiziológiai kérdés a hallásunkkal kapcsolatban. Nézzük meg, miből áll hallószervünk és hogyan működik.
Először is megjegyezzük, hogy a halláselemző négy részből áll:
- Külső fül. Ez magában foglalja a hallóhajtást, a fülkagylót és a dobhártyát. Ez utóbbi arra szolgál, hogy elszigetelje a hallóvezeték belső végét a környezettől. Ami a hallójáratot illeti, teljesen ívelt alakja van, körülbelül 2,5 centiméter hosszú. A hallójárat felülete mirigyeket tartalmaz, és szőrszálak is borítják. Ezek a mirigyek választják ki a fülzsírt, amit reggel kitisztítunk. A hallójárat a fül belsejében a szükséges páratartalom és hőmérséklet fenntartásához is szükséges.
- Középfül. A hallóanalizátornak azt az alkatrészét, amely a dobhártya mögött található és levegővel van feltöltve, középfülnek nevezzük. Az Eustachianus csövön keresztül kapcsolódik a nasopharynxhez. Az Eustachianus cső egy meglehetősen keskeny porcos csatorna, amely általában zárva van. Amikor nyelési mozdulatokat végzünk, kinyílik, és a levegő rajta keresztül jut be az üregbe. A középfül belsejében három kis hallócsont található: az incus, a malleus és a stapes. A malleus egyik végén a kengyelhez kapcsolódik, amely már a belső fülben lévő öntvényhez kapcsolódik. A hangok hatására a dobhártya állandó mozgásban van, rezgéseit a hallócsontok tovább adják belül. Ez az egyik legfontosabb elem, amelyet tanulmányozni kell az emberi fül szerkezetének mérlegelésekor.
- Belső fül. A hallóegyüttes ezen részében egyszerre több szerkezet található, de ezek közül csak az egyik szabályozza a hallást - a cochlea. Ezt a nevet spirális alakja miatt kapta. Három csatornája van, amelyek tele vannak nyirokfolyadékkal. A középső csatornában a folyadék összetételében jelentősen eltér a többitől. A hallásért felelős szervet Corti szervének nevezik, és a középső csatornában található. Több ezer szőrszálból áll, amelyek rögzítik a csatornán áthaladó folyadék által keltett rezgéseket. Itt elektromos impulzusok keletkeznek, amelyeket azután az agykéregbe továbbítanak. Egy adott szőrsejt egy adott típusú hangra reagál. Ha megtörténik, hogy a szőrsejt elhal, akkor a személy nem érzékeli ezt vagy azt a hangot. Annak érdekében, hogy megértsük, hogyan hall egy személy, figyelembe kell venni a hallási utakat is.
Auditív utak
Ezek olyan rostok halmaza, amelyek idegimpulzusokat vezetnek magától a cochleától a fej hallóközpontjaiig. Ezeknek az útvonalaknak köszönhető, hogy agyunk ezt vagy azt a hangot érzékeli. A hallóközpontok az agy temporális lebenyeiben helyezkednek el. A külső fülön keresztül az agyba jutó hang körülbelül tíz ezredmásodpercig tart.
Hogyan érzékeljük a hangot
Az emberi fül a környezetből érkező hangokat speciális mechanikai rezgésekké dolgozza fel, amelyek aztán elektromos impulzusokká alakítják át a fülkagylóban lévő folyadék mozgását. A központi hallórendszer útvonalain haladnak át az agy időbeli részeiig, hogy aztán felismerjék és feldolgozzák őket. Most a közbenső csomópontok és maga az agy kinyernek bizonyos információkat a hang hangerejéről és magasságáról, valamint egyéb jellemzőkről, mint például a hangrögzítés időpontja, a hang iránya és mások. Így az agy képes felváltva vagy együttesen felfogni az egyes fülekből kapott információkat, egyetlen érzést kapva.
Ismeretes, hogy a fülünkben bizonyos „sablonok” vannak tárolva a már megtanult hangokból, amelyeket agyunk felismert. Segítik az agyat az elsődleges információforrás helyes rendezésében és meghatározásában. Ha a hang csökken, az agy ennek megfelelően hibás információkat kezd kapni, ami a hangok helytelen értelmezéséhez vezethet. De nemcsak a hangok torzulhatnak, idővel az agy is ki van téve bizonyos hangok helytelen értelmezésének. Az eredmény egy személy helytelen reakciója vagy az információ helytelen értelmezése lehet. Ahhoz, hogy a hallottakat helyesen és megbízhatóan értelmezzük, az agy és a halláselemző szinkron munkájára van szükség. Éppen ezért megjegyezhető, hogy az ember nem csak a fülével, hanem az agyával is hall.
Így az emberi fül szerkezete meglehetősen összetett. Csak a hallószerv és az agy valamennyi részének összehangolt munkája teszi lehetővé, hogy helyesen megértsük és értelmezzük a hallottakat.
A hallás az egyik legfontosabb az emberi életben. A hallás és a beszéd együtt az emberek közötti kommunikáció fontos eszköze, az emberek társadalmi kapcsolatának alapja. A halláskárosodás zavarokhoz vezethet az ember viselkedésében. A siket gyerekek nem tudnak teljes beszédet megtanulni.
A hallás segítségével az ember különféle hangokat vesz fel, amelyek jelzik a külvilágban zajló eseményeket, a minket körülvevő természet hangjait - az erdő susogását, a madarak énekét, a tenger hangjait, valamint különféle zeneművek. A hallás segítségével világosabbá és gazdagabbá válik a világ érzékelése.
A fül és funkciója. A hang vagy hanghullám a levegő váltakozó ritkulása és kondenzációja, amely a hangforrástól minden irányba terjed. A hang forrása pedig bármilyen rezgő test lehet. A hangrezgéseket hallószervünk érzékeli.
A hallószerv nagyon összetett felépítésű, és a külső, a középső és a belső fülből áll. A külső fül a fülkagylóból és a hallójáratból áll. Sok állat füle mozoghat. Ez segít az állatnak felismerni, honnan jön a leghalkabb hang is. Az emberi fülkagylók a hang irányának meghatározására is szolgálnak, bár mozdulatlanok. A hallójárat összeköti a külső fület a következő szakasszal - a középfüllel.
A hallójáratot a belső végén egy szorosan megfeszített dobhártya zárja el. A dobhártyát érő hanghullám rezgésbe hoz és vibrációt okoz. Minél magasabb a hang, annál magasabb a hang, annál magasabb a dobhártya rezgési frekvenciája. Minél erősebb a hang, annál jobban rezeg a membrán. De ha a hang nagyon gyenge, alig hallható, akkor ezek a rezgések nagyon kicsik. Az edzett fül minimális hallhatósága szinte azon rezgések határán van, amelyeket a levegőmolekulák véletlenszerű mozgása hoz létre. Ez azt jelenti, hogy az emberi fül érzékenységét tekintve egyedülálló hallókészülék.
A dobhártya mögött található a középfül levegővel teli ürege. Ez az üreg egy keskeny járattal - a hallócsővel - kapcsolódik a nasopharynxhez. Lenyeléskor levegőcsere történik a garat és a középfül között. A külső légnyomás változása, például egy repülőgépen, kellemetlen érzést okoz - „dugult fül”. Ennek oka a dobhártya elhajlása a légköri nyomás és a középfül üregében lévő nyomás közötti különbség miatt. Lenyeléskor a hallócső kinyílik, és a dobhártya mindkét oldalán kiegyenlítődik a nyomás.
A középfülben három kis csont található, amelyek sorba kapcsolódnak: a malleus, az incus és a kengyel. A dobhártyához kapcsolódó malleus rezgéseit először az üllőre, majd a fokozott rezgéseket a kengyelre továbbítja. A középfül üregét a belső fül üregétől elválasztó lemezben két vékony hártyával borított ablak található. Az egyik ablak ovális, kengyel „kopog” rajta, a másik kerek.
 |
A középfül mögött kezdődik a belső fül. Mélyen a koponya halántékcsontjában található. A belső fül folyadékkal teli labirintusokból és kanyargós csatornákból álló rendszer. A labirintusban két szerv található: a hallás szerve - a fülkagyló és az egyensúlyi szerv - a vesztibuláris apparátus. A cochlea egy spirálisan csavart csontcsatorna, amely emberben két és fél fordulattal rendelkezik. Az ovális ablak membránjának rezgései átadódnak a belső fület kitöltő folyadéknak. És ez viszont ugyanolyan frekvenciával kezd oszcillálni. A folyadék vibrálva irritálja a fülkagylóban található hallóreceptorokat. A cochlearis csatornát teljes hosszában egy hártyás septum osztja ketté. Ennek a válaszfalnak egy része egy vékony membránból áll - egy membránból. A membránon észlelő sejtek vannak - hallóreceptorok. A cochleát kitöltő folyadék ingadozása irritálja az egyes hallóreceptorokat. Impulzusokat generálnak, amelyeket a hallóideg mentén továbbítanak az agyba. A diagram bemutatja a hanghullám idegi jellé alakításának összes szekvenciális folyamatát. Auditív észlelés. Az agy különbséget tesz a hang erőssége, magassága és természete, valamint térbeli elhelyezkedése között. Mindkét fülünkkel hallunk, ennek nagy jelentősége van a hang irányának meghatározásában. Ha a hanghullámok egyszerre érkeznek mindkét fülbe, akkor középen (elöl és hátul) érzékeljük a hangot. Ha a hanghullámok kicsit korábban érkeznek az egyik fülbe, mint a másikba, akkor vagy a jobb, vagy a bal oldali hangot érzékeljük. |
1. A hallókészülék hangvezető és hangfogadó részei.
2. A külső fül szerepe.
3. A középfül szerepe.
4. A belső fül szerepe.
5. Hangforrás lokalizációjának meghatározása vízszintes síkban - binaurális hatás.
6. A hangforrás elhelyezkedésének meghatározása a függőleges síkban.
7. Hallókészülékek és protézisek. Tympanometria.
8. Feladatok.
Pletyka - hangrezgések érzékelése, amelyet a hallószervek hajtanak végre.
4.1. A hallókészülék hangvezető és hangfogadó részei
Az emberi hallószerv egy összetett rendszer, amely a következő elemekből áll:
1 - fülkagyló; 2 - külső hallójárat; 3 - dobhártya; 4 - kalapács; 5 - üllő; 6 - kengyel; 7 - ovális ablak; 8 - vestibularis lépcsőház; 9 - kerek ablak; 10 - scala tympani; 11 - cochlearis csatorna; 12 - fő (bazilar) membrán.
A hallókészülék felépítése az ábrán látható. 4.1.
Anatómiailag az emberi hallórendszer a külső fülre (1-3), a középfülre (3-7) és a belső fülre (7-13) oszlik. Az elvégzett funkciók alapján az emberi hallórendszer hangvezető és hangvevő részekre oszlik. Ez a felosztás az ábrán látható. 4.2.
Rizs. 4.1. A hallókészülék felépítése (a) és a hallószerv elemei (b)
Rizs. 4.2. Az emberi hallórendszer fő elemeinek sematikus ábrázolása
4.2. A külső fül szerepe
A külső fül funkciója
A külső fül a fülkagylóból, a hallójáratból (keskeny cső formájában) és a dobhártyából áll. A fülkagyló a hanggyűjtő szerepét tölti be, a hangot koncentrálja
hullámok a hallójáraton, aminek következtében a dobhártyát érő hangnyomás a beeső hullámban lévő hangnyomáshoz képest megközelítőleg 3-szorosára nő. A külső hallójárat a fülkagylóval együtt egy cső típusú rezonátorhoz hasonlítható. A dobhártya, amely elválasztja a külső fület a középfültől, egy lemez, amely két, eltérő orientációjú kollagénrostrétegből áll. A membrán vastagsága körülbelül 0,1 mm.
A fül legnagyobb érzékenységének oka a 3 kHz-es régióban
A hang a külső hallójáraton keresztül jut be a rendszerbe, mely egy L = 2,5 cm hosszúságú, egyik oldalán zárt akusztikus cső A hanghullám áthalad a hallójáraton és részben visszaverődik a dobhártyáról. Ennek eredményeként a beeső és visszavert hullámok interferenciája lép fel, és állóhullám képződik. Akusztikus rezonancia lép fel. Megnyilvánulásának feltételei: a hullámhossz a hallójáratban lévő légoszlop hosszának 4-szerese. Ebben az esetben a csatornán belüli levegőoszlop a négy hullámhosszal megegyező hullámhosszú hangra rezonál. A hallójáratban, akárcsak a csőben, egy λ = 4L = 4x0,025 = 0,1 m hosszú hullám rezonál, az akusztikus rezonancia előfordulási frekvenciáját a következőképpen határozzuk meg: ν = v /λ = 340/(4x0,025) = 3,4 kHz. Ez a rezonanciahatás magyarázza azt a tényt, hogy az emberi fül a 3 kHz körüli frekvenciákon a legérzékenyebb (lásd az egyenlő hangerő görbéit a 3. előadásban).
4.3. A középfül szerepe
A középfül felépítése
A középfül egy olyan eszköz, amely a külső fül levegő környezetéből a belső fül folyékony környezetébe irányuló hangrezgéseket továbbítja. A középfül (lásd 4.1. ábra) tartalmazza a dobhártyát, az ovális és kerek ablakokat, valamint a hallócsontokat (kalapács, incus, stapes). Ez egyfajta dob (térfogata 0,8 cm 3), amelyet a külső fültől a dobhártya, a belső fültől pedig ovális és kerek ablakok választanak el. A középfül tele van levegővel. Bármilyen különbség
a külső és a középfül közötti nyomás a dobhártya deformációjához vezet. A dobhártya a középfülbe nyomott tölcsér alakú membrán. Ebből a hanginformáció a középfül csontjaiba kerül (a dobhártya formája biztosítja a természetes rezgések hiányát, ami nagyon fontos, hiszen a membrán természetes rezgései háttérzajt hoznának létre).
Hanghullám áthatolása a levegő-folyadék határfelületen
A középfül céljának megértése érdekében fontolja meg közvetlen a hang átmenete levegőből folyadékba. A két közeg határfelületén a beeső hullám egyik része visszaverődik, a másik része pedig átmegy a második közegbe. Az egyik közegből a másikba átvitt energia hányada a β transzmissziós együttható értékétől függ (lásd a 3.10 képletet).
Vagyis levegőből víz felé haladva a hangintenzitás szintje 29 dB-lel csökken. Energetikai szempontból egy ilyen átmenet abszolút hatástalan. Emiatt van egy speciális átviteli mechanizmus - egy hallócsontok rendszere, amely a levegő és a folyékony közeg hullámimpedanciáinak összehangolását végzi az energiaveszteségek csökkentése érdekében.
A hallócsontrendszer működésének fizikai alapjai
A csontrendszer egy szekvenciális láncszem, melynek kezdete (kalapács) a külső fül dobhártyájához kapcsolódik, és a vége (ragasztók)- a belső fül ovális ablakával (4.3. ábra).
Rizs. 4.3. A hanghullámok terjedésének diagramja a külső fültől a középfülön át a belső fülig:
1 - dobhártya; 2 - kalapács; 3 - üllő; 4 - kengyel; 5 - ovális ablak; 6 - kerek ablak; 7 - dob löket; 8 - csigamozgás; 9 - vestibularis tanfolyam
Rizs. 4.4. A dobhártya és az ovális ablak helyének sematikus ábrázolása: S bp - a dobhártya területe; S oo - az ovális ablak területe
A dobhártya területe Bbn = 64 mm 2, az ovális ablaké pedig S oo = 3 mm 2. Sematikusan őket
ábrán látható a relatív helyzet. 4.4.
A P1 hangnyomás a dobhártyára hat, és erőt hoz létre
A csontrendszer karként működik a váll arányával
L 1 / L 2 = 1,3, ami 1,3-szoros erőnövekedést ad a belső fülből (4.5. ábra).
Rizs. 4.5. A csontrendszer karkénti működésének sematikus ábrázolása
Ezért az F 2 = 1,3F 1 erő hat az ovális ablakra, és a belső fül folyékony közegében P 2 hangnyomást hoz létre, amely egyenlő
Az elvégzett számítások azt mutatják, hogy amikor a hang áthalad a középfülön, annak intenzitása 28 dB-lel növekszik. A levegőből folyadékba történő átmenet során a hangintenzitás szint vesztesége 29 dB. A teljes intenzitásveszteség csak 1 dB a 29 dB helyett, amely a középfül hiányában fordulna elő.
A középfül másik funkciója a rezgések átvitelének gyengítése nagy intenzitású hang esetén. Az izmok segítségével a csontok közötti kapcsolat reflexszerűen gyengülhet, ha túl nagy a hangintenzitás.
A nyomás erős változása a környezetben (például a magasság változásával összefüggésben) a dobhártya megnyúlását okozhatja, ami fájdalommal jár, vagy akár megrepedhet. Az ilyen nyomásváltozások elleni védelem érdekében egy kis Fülkürt, amely összeköti a középfül üregét a garat felső részével (a légkörrel).
4.4. A belső fül szerepe
A hallókészülék hangvevő rendszere a belső fül és az abba belépő fülkagyló.
A belső fül zárt üreg. Ez az üreg, amelyet labirintusnak neveznek, összetett alakú, és folyadékkal van tele - perilimfa. Két fő részből áll: a fülkagylóból, amely a mechanikai rezgéseket elektromos jellé alakítja, és a vesztibuláris apparátus félköréből, amely biztosítja a test egyensúlyát a gravitációs térben.
A csiga felépítése
A fülkagyló egy üreges csontképződmény, 35 mm hosszú, és kúp alakú spirál alakú, amely 2,5 fordulatot tartalmaz.
A csiga keresztmetszete az ábrán látható. 4.6.
A fülkagyló teljes hosszában két hártyás válaszfal fut végig, amelyek közül az egyik ún vesztibuláris membrán,és a másik - fő membrán. A közötti tér
Rizs. 4.6. A fülkagyló sematikus szerkezete, amely csatornákat tartalmaz: B - vestibularis; B - dob; U - cochleáris; RM - vestibularis (Reissner) membrán; PM - fedőlemez; OM - fő (baziláris) membrán; KO - Corti szerve
Ezek - a cochlearis csatorna - endolimfának nevezett folyadékkal vannak feltöltve.
A vestibularis és a dobhártya speciális folyadékkal - perilimfával van megtöltve. A cochlea tetején kapcsolódnak egymáshoz. A tapepek rezgései az ovális ablak membránjára, onnan a vestibularis csatorna perilimfájára, majd a vékony vestibularis membránon keresztül a cochlearis csatorna endolimfájára jutnak. Az endolimfa rezgései átadódnak a fő membránra, amelyen a Corti szerve található, és amely érzékeny szőrsejteket (kb. 24 000) tartalmaz, amelyben elektromos potenciálok keletkeznek, amelyek a hallóideg mentén továbbítják az agyba.
A dobüreg kerek ablakmembránnal végződik, amely kompenzálja a perilimfa mozgását.
A fő membrán hossza körülbelül 32 mm. Alakját tekintve igen heterogén: az ovális ablaktól a fülkagyló csúcsáig terjedő irányban tágul, vékonyodik. Ennek eredményeként a fő membrán rugalmassági modulusa a cochlea tövénél körülbelül 100-szor nagyobb, mint a csúcson.
A cochlea fő membránjának frekvencia-szelektív tulajdonságai
A fő membrán a mechanikai gerjesztés heterogén átviteli vonala. Amikor egy akusztikus inger hat, a fő membránon egy hullám terjed, melynek csillapítási foka a frekvenciától függ: minél kisebb a stimuláció frekvenciája, annál távolabb terjed az ovális ablaktól a hullám a fő membránon. Így például egy 300 Hz-es frekvenciájú hullám körülbelül 25 mm-re terjed az ovális ablaktól a csillapítás előtt, egy 100 Hz-es hullám pedig körülbelül 30 mm-re.
Jelenleg úgy gondolják, hogy a hangmagasság érzékelését a fő membrán maximális rezgésének helyzete határozza meg.
A baziláris membrán oszcillációi stimulálják a Corti-szervben található receptorsejteket, ami akciós potenciálokat eredményez, amelyeket a hallóideg továbbít az agykéregbe.
4.5. Hangforrás lokalizációjának meghatározása vízszintes síkban - binaurális hatás
Binaurális hatás- a hangforrás irányának vízszintes síkban történő beállításának lehetősége. A hatás lényegét az ábra szemlélteti. 4.7.
A hangforrást felváltva helyezzük el az A, B és C pontban. A közvetlenül az arc előtt elhelyezkedő A pontból a hanghullám mindkét fülbe egyformán jut be, és a hanghullám útja a fülekig azonos, i. mindkét fülre a hanghullámok útkülönbsége δ és fáziskülönbsége Δφ egyenlő nullával: δ = 0, Δφ = 0. Ezért a beérkező hullámok fázisa és intenzitása azonos.
A B pontból a hanghullám eltérő fázisban és eltérő intenzitással érkezik a bal és a jobb fülbe, mivel eltérő távolságra jut el a fülig.
Ha a forrás a C pontban, az egyik füllel szemben található, akkor ebben az esetben a δ útkülönbség egyenlőnek tekinthető a fülek közötti távolsággal: δ ≈ L ≈ 17 cm = 0,17 m Ebben az esetben a fázis A Δφ különbség a következő képlettel számítható ki: Δφ = (2π/λ) δ. ν = 1000 Hz frekvenciára és v« 340 m/s λ = v/ν = 0,34 m. Innen kapjuk: Δφ = (2π/λ) δ = (2π/0,340)*0,17 = π. Ebben a példában a hullámok ellenfázisban érkeznek.
Minden valós irány a hangforrás felé a vízszintes síkban 0 és π közötti fáziskülönbségnek felel meg (0-tól
Így a fáziskülönbség és a különböző fülekbe jutó hanghullámok intenzitásának egyenetlensége binaurális hatást biztosít. Normális ember
Rizs. 4.7. A hangforrás eltérő elhelyezkedése (A, B, C) vízszintes síkban: L - a fülek közötti távolság
korlátozott hallás esetén 6°-os fáziskülönbséggel tudja rögzíteni az irányt a hangforráshoz, ami megfelel az irány rögzítésének a hangforráshoz 3°-os pontossággal.
4.6. Hangforrás lokalizációjának meghatározása a függőleges síkban
Tekintsük most azt az esetet, amikor a hangforrás a két fület összekötő egyenesre merőleges függőleges síkban helyezkedik el. Ebben az esetben mindkét fültől egyenlő távolságra van, és nincs fáziskülönbség. A jobb és a bal fülbe belépő hang intenzitási értéke megegyezik. A 4.8. ábrán két ilyen forrás látható (A és C). A hallókészülék meg tudja-e különböztetni ezeket a forrásokat? Igen. Ebben az esetben ez a fülkagyló speciális alakja miatt fog megtörténni, amely (alak) segít meghatározni a hangforrás lokalizációját.
Az ezekből a forrásokból származó hang különböző szögekből éri a fület. Ez ahhoz a tényhez vezet, hogy a hanghullámok diffrakciója a füleknél eltérően történik. Ennek eredményeként a külső hallójáratba belépő hangjel spektruma a hangforrás helyzetétől függően a diffrakciós maximumokra és minimumokra szuperponálódik. Ezek a különbségek lehetővé teszik a hangforrás függőleges síkban való helyzetének meghatározását. Nyilvánvalóan a kiterjedt hallási tapasztalat eredményeként az emberek megtanulták a különböző spektrális jellemzőket a megfelelő irányokhoz társítani. Ezt kísérleti adatok is megerősítik. Különösen azt állapították meg, hogy a fül „megtéveszthető” a hang spektrális összetételének speciális megválasztásával. Így az ember az 1 kHz-es tartományban az energia nagy részét tartalmazó hanghullámokat érzékeli,
Rizs. 4.8. A hangforrás eltérő elhelyezkedése a függőleges síkban
„mögött” lokalizálva, függetlenül a tényleges iránytól. Az 500 Hz alatti frekvenciájú és a 3 kHz-es tartományban lévő hanghullámokat „elöl” lokalizáltnak érzékeljük. A legtöbb energiát a 8 kHz-es tartományban tartalmazó hangforrások „felülről” lokalizáltnak minősülnek.
4.7. Hallókészülékek és protézisek. Tympanometria
A hangvezetés károsodásából vagy a hangérzékelés részleges károsodásából eredő halláskárosodás kompenzálható erősítős hallókészülékek segítségével. Az elmúlt években nagy előrelépés történt ezen a területen az audiológia fejlődésének és a mikroelektronikán alapuló elektroakusztikus berendezések gyors bevezetésének köszönhetően. Olyan miniatűr hallókészülékeket hoztak létre, amelyek széles frekvenciatartományban működnek.
A halláskárosodás és a süketség egyes súlyos formáiban azonban a hallókészülékek nem segítenek a betegeken. Ez például akkor fordul elő, ha a süketség a fülkagyló receptor apparátusának károsodásához kapcsolódik. Ebben az esetben a cochlea nem generál elektromos jeleket, ha mechanikai rezgéseknek van kitéve. Az ilyen elváltozásokat a fül-orr-gégészeti betegségekkel egyáltalán nem összefüggő betegségek kezelésére használt gyógyszerek helytelen adagolása okozhatja. Jelenleg az ilyen betegeknél lehetséges a hallás részleges rehabilitációja. Ehhez elektródákat kell beültetni a cochleába, és a mechanikai inger hatására keletkező elektromos jeleknek megfelelő elektromos jeleket kell alkalmazni. A cochlea fő funkciójának ilyen pótlását cochleáris protézisekkel végzik.
Timpanometria - módszer a hallórendszer hangvezető apparátusának megfelelőségének mérésére a hallójáratban a légnyomás hardveres változásai hatására.
Ez a módszer lehetővé teszi a dobhártya funkcionális állapotának, a hallócsont-lánc mozgékonyságának, a középfül nyomásának és a hallócső működésének felmérését.
Rizs. 4.9. A hangvezető készülék megfelelőségének meghatározása timpanometriával
A vizsgálat egy fülillesztékkel ellátott szonda felszerelésével kezdődik, amely a külső hallójárat elején lévő hallójáratot lezárja. Egy szondán keresztül túlzott (+) vagy elégtelen (-) nyomás jön létre a hallójáratban, majd egy bizonyos intenzitású hanghullámot szállítanak. A dobhártyát elérve a hullám részben visszaverődik és visszatér a szondába (4.9. ábra).
A visszavert hullám intenzitásának mérése lehetővé teszi a középfül hangvezető képességeinek megítélését. Minél nagyobb a visszavert hanghullám intenzitása, annál kisebb a hangvezető rendszer mobilitása. A középfül mechanikai megfelelőségének mértéke az mobilitási paraméter, hagyományos mértékegységekben mérve.
A vizsgálat során a középfül nyomását +200-ról -200 dPa-ra változtatják. Minden nyomásértéknél meghatározzák a mobilitási paramétert. A vizsgálat eredménye egy tympanogram, amely tükrözi a mobilitási paraméter függését a hallójáratban lévő túlnyomás mértékétől. A középfül patológiájának hiányában a maximális mobilitás túlnyomás hiányában figyelhető meg (P = 0) (4.10. ábra).
Rizs. 4.10. Tympanogramok különböző fokú rendszermobilitással
A fokozott mobilitás a dobhártya elégtelen rugalmasságát vagy a hallócsontok elmozdulását jelzi. A csökkent mobilitás a középfül túlzott merevségét jelzi, például folyadék jelenlétével.
A középfül patológiájával a timpanogram megjelenése megváltozik
4.8. Feladatok
1. A fülkagyló mérete d = 3,4 cm Milyen frekvencián figyelhetők meg diffrakciós jelenségek a fülön? Megoldás
A diffrakció jelensége akkor válik észrevehetővé, ha a hullámhossz összemérhető az akadály vagy rés méretével: λ ≤ d. Nál nél rövidebb hosszúságok hullámok ill magas frekvenciák a diffrakció elhanyagolhatóvá válik.
λ = v/ν = 3,34, ν = v/d = 334/3,34*10-2 = 10 4 Hz. Válasz: kevesebb, mint 10 4 Hz.
Rizs. 4.11. A timpanogramok fő típusai a középfül patológiáihoz: A - patológia hiánya; B - exudatív középfülgyulladás; C - a hallócső átjárhatóságának megsértése; D - atrófiás változások a dobhártyában; E - a hallócsontok szakadása
2. Határozza meg az ember fülének dobhártyájára ható maximális erőt (S terület = 64 mm2) két esetben: a) hallásküszöb; b) fájdalomküszöb. Vegyük a hangfrekvenciát 1 kHz-re.
Megoldás
A hallhatóság és a fájdalom küszöbének megfelelő hangnyomások ΔΡ 0 = 3?10 -5 Pa, illetve ΔP m = 100 Pa. F = ΔΡ*S. A küszöbértékeket behelyettesítve a következőt kapjuk: F 0 = 310 -5 ?64?10 -6 = 1,9-10 -9 H; F m = 100? 64-10-6 = 6,410-3 H.
Válasz: a) F° = 1,9 nN; b) F m = 6,4 mN.
3. Az ember bal és jobb fülébe érkező hanghullámok útjában a különbség az χ = 1 cm Határozzuk meg a fáziseltolódást a két hangérzet között 1000 Hz frekvenciájú hang esetén!
Megoldás
A löketkülönbségből adódó fáziskülönbség egyenlő: Δφ = 2πνχ/ν = 6,28x1000x0,01/340 = 0,18. Válasz:Δφ = 0,18.
A hanghullám a közeg kettős oszcillációja, amelyben megkülönböztetik a növekvő és a csökkenő nyomás fázisát. A hangrezgések bejutnak a külső hallójáratba, elérik a dobhártyát és rezgésbe hoznak. A növekvő nyomás vagy megvastagodás fázisában a dobhártya a kalapács nyelével együtt befelé mozog. Ebben az esetben a kalapácsfejhez kapcsolódó üllőtest a felfüggesztő szalagok miatt kifelé, az üllő hosszú hajtása pedig befelé mozdul el, így a kengyelt befelé tolja. Az előszoba ablakába benyomva a tépések rángatózva az előszoba perilimfájának elmozdulásához vezetnek. A hullám további terjedése az előcsarnok lépcsősora mentén oszcilláló mozgásokat továbbít a Reissner membrán felé, amely viszont mozgásba hozza az endolimfát, a fő membránon keresztül pedig a scala tympani perilimfáját. A perilimfa ezen mozgása következtében a fő és a Reissner membrán rezgései lépnek fel. A szalagok minden egyes elmozdulásával az előcsarnok felé a perilimfa végül az előcsarnok membránjának a dobüreg felé történő elmozdulásához vezet. A nyomáscsökkentési fázisban az átviteli rendszer visszatér eredeti helyzetébe.
A hangok belső fülbe juttatásának légútja a fő. A hangok spirális szervhez való továbbításának másik módja a csont (szövet) vezetés. Ilyenkor egy olyan mechanizmus lép működésbe, amelyben a levegő hangrezgései elérik a koponya csontjait, beléjük terjednek és elérik a fülkagylót. A csontszövet hangátvitelének mechanizmusa azonban kettős lehet. Az egyik esetben egy kétfázisú hanghullám, amely a csont mentén a belső fül folyékony közegébe terjed, nyomásfázisban kitüremkedik a kerek ablak membránján, és kisebb mértékben a fül alján. stapes (figyelembe véve a folyadék gyakorlati összenyomhatatlanságát). Egy ilyen tömörítési mechanizmussal egyidejűleg egy másik - inerciális lehetőség is megfigyelhető. Ebben az esetben, amikor a hangot a csonton keresztül vezetik, a hangvezető rendszer vibrációja nem esik egybe a koponyacsontok rezgésével, ezért a fő és a Reissner membrán a szokásos módon vibrál és gerjeszti a spirális szervet. . A koponyacsontok rezgését hangvillával vagy telefonnal való érintés okozhatja. Így a csontátviteli útvonal nagy jelentőségűvé válik, ha a levegőn keresztüli hangátvitel megszakad.
Fülkagyló. A fülkagyló szerepe az emberi hallás fiziológiájában csekély. Jelentősége van az ototópiákban és a hanghullámok gyűjtőjeként.
Külső hallójárat. Cső alakú, így jó mélységi hangvezető. A hallójárat szélessége és alakja nem játszik különösebb szerepet a hangátvitelben. Ugyanakkor mechanikai elzáródása megakadályozza a hanghullámok átterjedését a dobhártyára, és a hallás érezhető romlásához vezet. A dobhártya közelében lévő hallójáratban a hőmérséklet és a páratartalom állandó szintjét tartják fenn, függetlenül a külső környezet hőmérséklet- és páratartalom-ingadozásaitól, ami biztosítja a dobüreg rugalmas közegének stabilitását. A külső fül speciális szerkezetének köszönhetően a hanghullám nyomása a külső hallójáratban kétszer akkora, mint a szabad hangtérben.
Dobhártya és hallócsontok. A dobhártya és a hallócsontok fő feladata, hogy a nagy amplitúdójú és kis erejű hangrezgéseket a belső fül folyadékainak alacsony amplitúdójú és nagy nyomású rezgéseivé alakítsák. A dobhártya rezgései a kalapácsot, az incust és a kengyelt alárendelik. A kengyel viszont a rezgéseket továbbítja a perilimfának, ami a cochlearis csatorna membránjainak elmozdulását okozza. A fő membrán mozgása a spirális szerv érzékeny szőrsejtjeinek irritációját okozza, aminek következtében idegimpulzusok keletkeznek, amelyek a hallópályát követik az agykéreg felé.
A dobhártya főként az alsó negyedében rezeg a hozzá csatlakoztatott kalapács szinkron mozgásával. A perifériához közelebb ingadozása csökken. Maximális hangintenzitás mellett a dobhártya rezgései 0,05 és 0,5 mm között változhatnak, alacsony frekvenciájú hangoknál nagyobb, magas frekvenciájú hangoknál kisebb a rezgések tartománya.
A transzformációs hatást a dobhártya területének és a stape alapterületének különbsége okozza, melynek aránya kb. 55:3 (a területarány 18:1), valamint a a hallócsontok karrendszeréhez. dB-re átszámítva a hallócsont-rendszer emelőműködése 2 dB, a dobhártya effektív területeinek és a tapepek tövéhez viszonyított arányának különbségéből adódó hangnyomás-növekedés pedig 23-as hangerősítést biztosít. 24 dB.
A Bekeshi /I960/ szerint a hangnyomás-transzformátor teljes akusztikai erősítése 25 - 26 dB. Ez a nyomásnövekedés kompenzálja a hangenergia természetes veszteségét, amely a hanghullám visszaverődése következtében lép fel a levegőből folyadékba való átmenet során, különösen alacsony és közepes frekvenciák esetén (Wulstein JL, 1972).
A hangnyomás átalakulása mellett a dobhártya; a csigaablak hangvédelmi (szűrő) funkcióját is ellátja. Normális esetben a hallócsontok rendszerén keresztül a fülkagyló közegébe továbbított hangnyomás valamivel korábban éri el az előcsarnok ablakát, mint a levegőn keresztül a fülkagyló ablakát. A nyomáskülönbség és a fáziseltolódás következtében perilimfa mozgás lép fel, ami a fő membrán meghajlását és a receptor apparátus irritációját okozza. Ebben az esetben a cochlearis ablak membránja szinkronban oszcillál a stape alapjával, de ellenkező irányban. A dobhártya hiányában ez a hangátviteli mechanizmus megszakad: a következő hanghullám a külső hallójáratból egyszerre fázisban eléri az előcsarnok ablakát és a fülkagylót, aminek következtében a hullám hatása kioltódik. Egyéb. Elméletileg nem szabadna a perilimfa eltolódása és az érzékeny szőrsejtek irritációja. Valójában a dobhártya teljes hibája esetén, amikor mindkét ablak egyformán hozzáférhető a hanghullámok számára, a hallás 45-50-re csökken. A hallócsontok láncának megsemmisülése jelentős halláskárosodással jár (akár 50-60 dB) .
A karrendszer tervezési jellemzői nemcsak a gyenge hangok felerősítését teszik lehetővé, hanem bizonyos mértékig védő funkciót is ellátnak - az erős hangok átvitelének gyengítését. Gyenge hangok esetén a kengyel alapja főleg egy függőleges tengely körül rezeg. Erős hangoknál az incus-malleus ízületben, elsősorban alacsony frekvenciájú hangoknál csúszás lép fel, aminek következtében a malleus hosszú folyamatának mozgása korlátozott. Ezzel együtt a kengyel alapja túlnyomóan vízszintes síkban kezd vibrálni, ami a hangenergia átadását is gyengíti.
A dobhártyán és a hallócsontokon kívül a belső fület a dobüreg izmainak összehúzása védi a hangenergiával szemben. Amikor a stapes izom összehúzódik, amikor a középfül akusztikus impedanciája meredeken megnő, a belső fül érzékenysége a főleg alacsony frekvenciájú hangokra 45 dB-re csökken. Ennek alapján az a vélemény, hogy a stapedius izom megvédi a belső fület az alacsony frekvenciájú hangok túlzott energiájától (Undrits V.F. et al., 1962; Moroz B.S., 1978)
A timpani tenzor izom funkciója továbbra is kevéssé ismert. Úgy gondolják, hogy ennek több köze van a középfül szellőztetéséhez és a dobüreg normál nyomásának fenntartásához, mint a belső fül védelméhez. Mindkét intraauricularis izom összehúzódik a száj kinyitásakor és nyeléskor. Ebben a pillanatban a fülkagyló érzékenysége az alacsony hangok érzékelésére csökken.
A középfül hangvezető rendszere akkor működik optimálisan, ha a dobüregben és a mastoid sejtekben a légnyomás megegyezik a légköri nyomással. Normális esetben a középfülrendszerben a légnyomás egyensúlyban van a külső környezet nyomásával, ez a hallócsőnek köszönhetően érhető el, amely a nasopharynxbe nyíló levegőt biztosít a dobüregbe. A dobüreg nyálkahártyájának folyamatos levegőfelvétele azonban enyhén negatív nyomást hoz létre benne, ami állandó kiegyenlítést igényel a légköri nyomással. Nyugodt állapotban a hallócső általában zárva van. Nyeléskor vagy ásításkor nyílik meg a lágyszájpad izomzatának összehúzódása következtében (ami megnyújtja és megemeli a lágyszájpadot). Amikor a hallócső kóros folyamat következtében bezárul, amikor a levegő nem jut be a dobüregbe, élesen negatív nyomás lép fel. Ez a hallásérzékenység csökkenéséhez, valamint a középfül nyálkahártyájából a savós folyadék transzudációjához vezet. A halláskárosodás ebben az esetben, főleg az alacsony és közepes frekvenciájú hangoknál, eléri a 20-30 dB-t. A hallócső szellőztetési funkciójának megsértése a belső fül folyadékainak intralabirintusos nyomását is befolyásolja, ami rontja az alacsony frekvenciájú hangok átvezetését.
A labirintusszerű folyadék mozgását okozó hanghullámok megrázzák a fő membránt, amelyen a spirális szerv érzékeny szőrsejtjei találhatók. A szőrsejtek irritációját idegimpulzus kíséri, amely a spirális ganglionba jut, majd a hallóideg mentén az analizátor központi részeihez.
Madarak éneke, kellemes dallam, egy vidám gyermek boldog kacagása... Milyen lenne az életünk hangok nélkül? Nem sokan gondolnak bele, milyen összetett mechanizmusokat hordozunk a testünkben. Hallási képességünk egy rendkívül összetett, egymással összefüggő és bonyolultan megtervezett rendszertől függ. „A fül, amely hall, és a szem, amely lát – mindkettőt megteremtette az Úr” (Példabeszédek 20:12). Nem akarja, hogy kétségeink legyenek ennek a rendszernek a szerzőségével kapcsolatban. Éppen ellenkezőleg, Isten azt akarja, hogy az ember szilárdan a Teremtés igazságának tudatában járjon: „Tudjátok meg, hogy az Úr az Isten, és Ő teremtett minket, és mi Őhozzá tartozunk” (Zsoltárok 99:3).
Emberi hallásÚgy tervezték, hogy a hanghullámok széles skáláját rögzítse, elektromos impulzusok millióivá alakítsa át, és továbbítsa őket az agyba mély és gyors elemzés céljából. Valójában minden hangot „meghallgat” az agy, majd úgy mutatják be nekünk, mint amelyek külső forrásból származnak. Hogyan működik a hallórendszer?
A folyamat hanggal - a levegő oszcilláló mozgásával - rezgéssel kezdődik, amelyben a légnyomás impulzusai terjednek a hallgató felé, végül elérik a dobhártyát. Fülünk rendkívül érzékeny, és mindössze 0,0000000001 atmoszféra nyomásváltozásokat képes érzékelni.
A fül 3 részből áll: külső, középső és belső. A hang először a külső fület éri el a levegőn keresztül, majd a dobhártyát. A membrán a rezgést továbbítja a csontoknak. Itt megváltozik a hangátvitel módja - levegőről csontokra. A hang ezután a belső fülbe jut, ahol a folyadékon keresztül továbbítja. Így a hallás folyamatában 3 hangátviteli módszert alkalmaznak: levegő, csont, folyadék. Nézzük meg őket közelebbről.
Emberi hallás: A hang utazása
Először is, a hang eléri a füleket, amelyek parabolaantennaként működnek. (1. ábra) Az emberi fülkagylónak megvan a maga egyedi domborulatai, domborulatai és barázdái, amelyeknek köszönhetően a hang a fülből a hallójáratba két úton halad. Ez szükséges a legfinomabb akusztikai és háromdimenziós elemzéshez, lehetővé téve a hang irányának és forrásának felismerését, ami fontos a nyelvi kommunikációhoz.
1. ábra Forrás: APP, www.apologeticspress.org
A fülkagyló a hanghullámokat is felerősíti, amelyek aztán bejutnak a hallójáratba - a kagylótól a dobhártyáig terjedő tér kb. 2,5 cm hosszú és kb 0,7 cm átmérőjű. Itt közvetlenül látható az Úr dizájnja - az ujjunk vastagabb, mint a hallójárat! Különben kárt okoznánk meghallgatás még csecsemőkorban. Ez az átjáró úgy van kialakítva, hogy optimális rezonanciatartományt hozzon létre.
Egy másik érdekes tulajdonság a viasz (fülzsír) jelenléte, amely folyamatosan 4000 mirigyből választódik ki. Antiszeptikus tulajdonságokkal rendelkezik, védi a fület a baktériumoktól és rovaroktól. De hogyan lehet akkor ezt a szűk átjárót folyamatosan kitakarítani? Az Úr gondoskodott erről a részletről is, létrehozva egy tisztító mechanizmust.
Kiderül, hogy a járaton belül minden részecske spirálban mozog, mivel a hallójárat felületén lévő sejtek spirál formájában vannak elrendezve, amelyek kifelé irányulnak. Ezenkívül az epidermisz (a bőr felső rétege) ott oldalra nő, és nem felfelé, mint általában a bőrön. Ahogy leesik, spirálisan kifelé halad a fülkagyló felé, és folyamatosan viszi magával a viaszt. Egy ilyen tisztítórendszer nélkül a fülünk gyorsan eltömődne.
Emberi hallás: a középfül mesterien oldja meg a fizika legnehezebb problémáját
Próbáltál már kiabálni valakinek a víz alatt? Ez szinte lehetetlen, mivel a levegőben terjedő hangok 99,9%-át a víz visszaveri. De a fülünkben a hang a fülkagyló érzékeny sejtjeihez jut el a folyadékon keresztül, mivel ezek a sejtek nem lehetnek a levegőben. Hogyan oldható meg a fülünkben a hang levegőből folyadékba való átmenetének bonyolult problémája? Szükségünk van egy megfelelő eszközre. Ezt a szerepet a középfül tölti be, amely membránból, speciális csontokból, izmokból és idegekből áll. (Lásd: 2. ábra)
Amikor a hang eléri a dobhártyát, az rezeg. Lengéssel mozgásba lendül egy kalapács, amelynek nyele a membránhoz van rögzítve. A malleus viszont mozgásra kényszeríti a következő csontot, az úgynevezett incust. Közöttük egy porcos ízület található, amelyet, mint minden más ízületet, folyamatosan kenni kell a működés fenntartásához. Az Úr gondoskodott erről is – minden automatikusan, a mi részvételünk nélkül történik, így nincs okunk aggódni.
Az üllő alsó része, amely úgy néz ki, mint egy tengely, továbbítja a mozgást a következő csontnak, az úgynevezett stapesnek (kengyel alakú). A mozgás átadása következtében a stape folyamatosan tolódik. A kapcsok alsó ovális alapja dugattyúra hasonlít, és belép a fülkagyló ovális ablakába. Ez a dugattyú az ovális ablakhoz egy speciális tartóval van összekötve, amely erős, mégis mozgatható, így a dugattyú előre-hátra mozog az ovális ablakban.
A dobhártya elképesztően érzékeny. Egyetlen hidrogénatom átmérőjű rezgésekre is képes reagálni! Még meglepőbb, hogy a membrán egy élő szövet erekkel és idegekkel. A vérsejtek több ezerszer nagyobbak, mint egy hidrogénatom, és az erekben mozogva folyamatosan vibrálják a membránt, ugyanakkor egy hidrogénatom nagyságú hangrezgést is képesek felfogni. Ez a rendkívül hatékony zajszűrő rendszernek köszönhetően lehetséges. A legkisebb rezgés észlelése után a membrán 5 ezredmásodperc alatt vissza tud térni eredeti helyzetébe. Ha nem tud ilyen gyorsan visszatérni normál állapotába, akkor minden hang, ami a fülébe jut, visszhangzik.
A kalapács, az incus és a kengyel testünk legapróbb csontjai. És ezeknek a csontoknak vannak izmai és idegei! Az egyik izmot inak rögzítik a malleus nyeléhez, a másikat a kengyelhez. Mit csinálnak? Ha hangos hang hallatszik, csökkentenie kell az egész rendszer érzékenységét, hogy ne sérüljön meg. Amikor éles hangos hang hallatszik, az agy sokkal gyorsabban reagál, mint amennyi időnk van rájönni, amit hallottunk, miközben azonnal összehúzódásra kényszeríti az izmokat, és tompítja az érzékenységet. A hangos hangra adott válaszidő mindössze 0,15 másodperc.
Természetesen a genetikai mutációk vagy az evolucionisták által javasolt véletlenszerű lépésről lépésre történő változások nem tehetők felelőssé egy ilyen összetett mechanizmus kialakulásáért. A középfül belsejében a légnyomásnak meg kell egyeznie a dobhártyán kívüli nyomással. A probléma az, hogy a benne lévő levegőt felszívja a szervezet. Ez alacsonyabb nyomáshoz vezet a középfülben, és csökkenti a membrán érzékenységét, mivel azt a magasabb külső légnyomás befelé nyomja.
A probléma megoldására a fül egy speciális csatornával van felszerelve, amely az Eustachianus cső néven ismert. Ez egy 3,5 cm hosszú üres cső, amely a belső fültől az orr és a torok hátsó részéig tart. Levegőcserét biztosít a középfül és a környezet között. Nyeléskor, ásításkor és rágáskor speciális izmok nyitják ki az Eustichian csövet, beengedve a külső levegőt. Ez biztosítja a nyomás egyensúlyát. Ha a cső meghibásodik, az fájdalmat, hosszan tartó elzáródást és akár fülvérzést is okozhat. De hogyan keletkezett eredetileg, és a középfül mely részei jelentek meg először? Hogyan működtek egyik a másik nélkül? A fül összes részének elemzése és mindegyik fontossága az emberi hallás szempontjából a redukálhatatlan komplexitás jelenlétét mutatja (az egész szervnek egyként kell keletkeznie, különben nem tudna működni), ami erősen a teremtésre utal.
Az emberi hallás: a belső fül: hihetetlenül bonyolult rendszer
Így a hang a levegőn át a dobhártyába jutott, és rezgés formájában továbbjutott a csontokhoz. Mi a következő lépés? És akkor ezeknek a mechanikai mozgásoknak elektromos jelekké kell válniuk. Az átalakulásnak ez a csodája a belső fülben történik. A belső fül a fülkagylóból és a hozzá kapcsolódó idegekből áll. Itt is egy nagyon összetett szerkezetet látunk.
Két füle van segít kiszámítani a hang helyét. A hang fülbe jutási időbeli eltérése csak 20 milliomod másodperc lehet, de ez a késleltetés elegendő a hang forrásának meghatározásához.
A fülkagyló a belső fül speciális szerve, amely labirintusban van elrendezve, és speciális folyadékkal (perilimfa) van megtöltve. Lásd: 1. és 3. ábra. A hármas bevonat tartósságot és tömítettséget biztosít. Ez szükséges a benne lezajló finom folyamatokhoz. Emlékezzünk rá, hogy az utolsó csont (stapes) belép a csiga ovális ablakába (2. és 3. ábra). A dobhártya vibrációját követően a stape dugattyúját előre-hátra mozgatja ebben az ablakban, nyomásingadozást hozva létre a folyadék belsejében. Más szóval, a tapepek hangrezgést adnak át a fülkagylónak.
Ez a rezgés áthalad a fülkagyló folyadékán, és eléri a hallás speciális szervét, Corti szervét. A folyadék rezgéseit elektromos jelekké alakítja, amelyek az idegeken keresztül eljutnak az agyba. Mivel a fülkagyló teljesen megtelt folyadékkal, hogyan tud a dugattyú bejutni abba? Ne feledje, hogy szinte lehetetlen dugót behelyezni egy teljesen megtöltött palackba. A folyadék nagy sűrűsége miatt nehéz összenyomni.
Kiderült, hogy a fülkagyló alján van egy kerek ablak (mint egy hátsó kijárat), amelyet rugalmas membrán borít. Amikor a szalagdugattyú belép az ovális ablakba, az alatta lévő kerek ablak membránja kidudorodik a folyadékban lévő nyomás hatására. Olyan ez, mintha egy üvegnek gumi alja lenne, amely minden alkalommal meghajlik, amikor benyomod a kupakját. Ennek a zseniális nyomáscsökkentő eszköznek köszönhetően a tapepek hangrezgést tudnak továbbítani a cochlearis folyadékba.
A nyomásimpulzusok azonban nem egyszerű módon terjednek a folyadékban. Hogy megértsük, hogyan terjednek, nézzünk be a csiga labirintusába (lásd 3. és 4. ábra). A labirintus csatorna három csatornából áll - a felső (scala vestibularis), az alsó (scala tympani) és a középső csatorna (cochlearis csatorna). Nem kapcsolódnak egymáshoz, és párhuzamosan futnak a labirintusban.
A dugattyútól a nyomás a labirintusban csak a felső csatornán (és nem mindhárom) keresztül jut fel a fülkagyló tetejére. Ott egy speciális összekötő lyukon keresztül a nyomás átjut az alsó csatornába, amely a labirintuson keresztül visszamegy, és egy kerek ablakon keresztül távozik. A 3. ábrán a piros nyíl jelzi a nyomás útját az ovális ablaktól a labirintusban lévő körig. Felül a nyomás átmegy egy másik csatornába, amelyet kék nyíl jelzi, és lefelé irányul a kerek ablakhoz. De miért mindez? Hogyan segít ez nekünk hallani?
A helyzet az, hogy a labirintus két csatornája között van egy harmadik csatorna (cochlearis csatorna), amely szintén folyadékkal van feltöltve, de különbözik a másik két csatorna folyadékától. Ez a középső csatorna nincs összekötve a másik kettővel. A felsőtől rugalmas lemez (Reissner membrán), az alsó csatornától pedig rugalmas lemez (bazilar membrán) választja el. A felső csatornán haladva felfelé a labirintusban a folyadékban lévő hang megrezegteti a felső lemezt. A cochleán az alsó csatornán keresztül visszafelé haladva a folyadékban lévő hang megrezegteti az alsó lemezt. Így, amikor a hang a labirintusfolyadékon keresztül felfelé és vissza lefelé halad, a középső csatorna lemezei rezegnek. A hang áthaladása után rezgésük fokozatosan elhalványul. Hogyan biztosítja számunkra a hallást a középső csatornalemezek rezgése?
Közöttük van a hallórendszer legfontosabb része - Corti szerve. Rendkívül kicsi, de nélküle süketek lennénk. A Corti-szerv idegsejtjei a lemezek oszcilláló mozgásait elektromos jelekké alakítják át. Ezeket szőrsejteknek nevezik, és óriási szerepet játszanak. Hogyan alakítják át a Corti-szerv szőrsejtjei a lemezek rezgését elektromos jelekké?
Tekintse meg a 4. és 5. ábrát. A tény az, hogy ezek a sejtek felülről érintkeznek a Corti-szerv speciális fedőmembránjával, amely hasonló a kemény zseléhez. A szőrsejtek tetején 50-200 csilló található, amelyeket sztereociliának neveznek. Bejutnak az integumentum membránba.
7. ábra
Amikor a hang áthalad a cochlearis labirintuson, a középső csatorna lemezei rezegnek, és ez a zselészerű fedőhártya rezgését idézi elő. Mozgása pedig a szőrsejtek steriocíliáinak rezgését okozza. A steriocilia remegése arra készteti a szőrsejteket, hogy elektromos jeleket állítanak elő, amelyeket továbbküldenek az agyba. Elképesztő, nem? A Corti szervének körülbelül 20 000 szőrsejtje van, amelyek belső és külső részekre oszlanak (5. és 6. ábra). De hogyan hoz létre elektromos jeleket a csillók oszcillációja?
Kiderül, hogy a steriocíliák mozgása speciális ioncsatornák nyitását és zárását okozza a felületükön (7. ábra). A csatornák kinyílnak, lehetővé téve az ionok bejutását, ami megváltoztatja az elektromos töltést a szőrsejt belsejében. Az elektromos töltés változása lehetővé teszi a szőrsejtek számára, hogy elektromos jeleket küldjenek az agynak. Ezeket a jeleket az agy hangként értelmezi. A probléma az, hogy az általunk észlelhető legmagasabb hangfrekvenciáig - akár 20 000-szer másodpercenként - ki kell nyitnunk és be kell zárnunk az ioncsatornát. Valaminek meg kell nyitnia és bezárnia a több millió ilyen csatornát a csillók felszínén, másodpercenként akár 20 000-szeres sebességgel. A tudósok felfedezték, hogy erre a célra molekuláris rugót rögzítenek a steriocilia felületére!!! (7. ábra) Gyorsan nyúlik és összehúzódik, amikor a csillók rezegnek, így a csatornák ilyen nagy sebességét biztosítja a nyitás és zárás. Zseniális dizájn!
Emberi hallás: valójában az agyunkkal hallgatunk
A csiga képes felkapni a zenekar minden hangszerét, és észrevesz egy kihagyott hangot, hall minden lélegzetet és suttogásokat hallhat – mindezt elképesztő, akár 20 000 másodpercenkénti mintavételi sebességgel. Az agy értelmezi a jeleket, és meghatározza a jelek gyakoriságát, erősségét és jelentését. Míg egy nagy zongora 240 húrból és 88 billentyűből áll, a belső fülben 24 000 "húr" és 20 000 "billentyű" található, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy hihetetlenül sok és sokféle hangot halljunk.
Amit fent leírtunk, az csak a fele út, mivel a legnehezebb dolgok az agyban történnek, ahol valójában „hallunk”. Fülünk elég érzékeny ahhoz, hogy hallja, ahogy a toll átsiklik a ruhán, de nem halljuk, hogy a fülünktől néhány milliméterre a kapillárisokon át áramlik a vér. Ha folyamatosan hallanánk a légzésünket, a nyálunk nyelését, minden szívverést, ízületi mozgásunkat stb., soha nem tudnánk semmire koncentrálni. Agyunk bizonyos hangokat automatikusan eltompít, bizonyos esetekben teljesen blokkolja azokat. Lélegezz be a levegőt, és nézd meg, hallod-e. Persze lehet, de általában nem hallod. Az elmúlt 24 órában körülbelül 21 000 levegőt vettél. Az emberi agy halló része biztonsági erőként működik, minden hangra figyel, és megmondja, mit kell hallanunk és mit nem. A hangok is előidézhetik az emlékeket.
Következtetés
Nyilvánvaló tény, hogy a fül minden része szükséges az emberi hallás biztosításához. Például, ha minden alkatrész a helyén van, de a dobhártya hiányzik, hogyan jut el a hang a csontokba és a fülkagylóba? Mi értelme van akkor egy labirintusnak, a Corti-szervnek és az idegsejteknek, ha a hang el sem jut? Ha minden a helyén van, beleértve a membránt is, de „csak” az ovális ablak, vagy mondjuk a fülkagylóból hiányzik a folyadék, akkor nem lesz hallás, hiszen a hang nem jut el az idegsejtekhez.
A legkisebb részlet hiánya megsüketít minket, a rendszer többi részének jelenléte pedig használhatatlanná tesz bennünket. Sőt, ennek a láncnak minden „legapróbb részlete” valójában maga is sok összetevőből álló rendszer. A dobhártya például speciális élő szövetekből, a malleushoz való kötődésekből, idegekből, vérerekből stb. A cochlea egy labirintus, hármas burkolat, három külön csatorna, különböző folyadékok, rugalmas csatornalemezek stb.
Ostobaság azt hinni, hogy ilyen elképesztő bonyolultság véletlenül, lépésről lépésre történő evolúció eredményeként jött létre. Az emberi hallórendszer megfigyelt összetettsége rámutat Isten Ádám teremtésének történelmi valóságára, ahogyan Isten Igéje mondja. „A fül, amely hall, és a szem, amely lát – mindkettőt megteremtette az Úr” (Példabeszédek 20:12).
A jövőbeni számokban továbbra is megvizsgáljuk, hogyan tervezi Isten az emberi testet. Remélem, ez a cikk segített abban, hogy mélyebben megértsd bölcsességét és irántad érzett szeretetét. „Dicsérlek, mert csodálatosan alkottam, és lelkem teljesen tudatában van ennek” (Zsoltárok 139:13). Adjatok dicséretet és hálát Istennek, mert Ő méltó!
