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:

1. Külső fül. Ez magában foglalja a hallóhajtást, a fülkagylót és a dobhártyát. Ez utóbbi arra szolgál, hogy a hallóvezeték belső végét elszigetelje a környezettől. Ami a hallójáratot illeti, teljesen ívelt alakja van, körülbelül 2,5 centiméter hosszú. A hallójárat felületén mirigyek találhatók, és szintén szőrszálak borítják. Ezek a mirigyek választják ki a fülzsírt, amit reggel kitisztítunk. Ezenkívül a hallójárat szükséges a fül belsejében a szükséges páratartalom és hőmérséklet fenntartásához.
2. 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 üllő, a malleus és a kengyel. A kalapács az egyik végének segítségével a kengyelhez csatlakozik, és már öntéssel van a belső fülben. A hangok hatására a dobhártya állandó mozgásban van, rezgéseit a hallócsontok tovább adják befelé. Ez az egyik legfontosabb elem, amelyet tanulmányozni kell az emberi fül szerkezetének mérlegelésekor
3. Belső fül. A hallóegyüttes ezen részében egyszerre több szerkezet található, de ezek közül csak az egyik, a cochlea szabályozza a hallást. Nevét spirális alakjáról 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 felfogják a csatornán áthaladó folyadék által keltett rezgéseket. Ezenkívül elektromos impulzusokat is generál, amelyek azután az agykéregbe kerülnek. Egy adott szőrsejt egy bizonyos 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.

hallópályák

Ezek olyan rostok összessége, amelyek magától a fülkagylótól a fej hallóközpontjaiig vezetik az idegimpulzusokat. Agyunk az útvonalakon keresztül érzékel egy adott hangot. 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 a folyadékmozgásokat. A központi hallórendszer útvonalain haladnak át az agy időbeli részeiig, hogy aztán felismerhetők és feldolgozhatók legyenek. Most a közbenső csomópontok és maga az agy kivon néhány információt a hang hangerejéről és magasságáról, valamint egyéb jellemzőkről, mint például a hang felvételének időpontja, a hang iránya és mások. Így az agy felváltva vagy együttesen képes érzékelni a kapott információkat minden fülből, egyetlen érzetet fogadva.

Ismeretes, hogy a fülünkben van néhány „sablon” a már tanulmányozott hangokról, amelyeket agyunk felismert. Segítik az agyat az elsődleges információforrás helyes rendezésében és azonosításában. Ha a hang csökken, akkor az agy ennek megfelelően hibás információkat kezd kapni, ami a hangok félreértelmezéséhez 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 dolog az emberi életben. A hallás és a beszéd együtt az emberek közötti kommunikáció fontos eszköze, az emberek társadalmi kapcsolatának alapja. A halláskárosodás viselkedési problémákhoz vezethet. 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. Hangforrás lehet bármilyen rezgő test. 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 fülcsontja mozoghat. Ez segít az állatnak elkapni, 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 résszel - a középfüllel.

A hallójáratot a belső végén egy szorosan megfeszített dobhártya zárja el. A dobhártyát érő hanghullám oszcillációt, rezgést okoz. A dobhártya rezgési frekvenciája annál nagyobb, minél magasabb a hang. 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 a középfül levegővel töltött ürege található. Ez az üreg egy keskeny járattal - a hallócsővel - kapcsolódik a nasopharynxhez. Lenyeléskor levegőcsere történik a garat és a középfül között. A külső levegő nyomásának változása, például egy repülőgépen, kellemetlen érzést okoz - "betömi a fület". Ennek oka a dobhártya elhajlása a légköri nyomás és a középfül üregében uralkodó nyomás különbsége miatt. Lenyeléskor a hallócső kinyílik, és a dobhártya mindkét oldalán kiegyenlítődik a nyomás.

A középfülben három kicsi, egymás után összefüggő csont található: a kalapács, az üllő és a kengyel. A dobhártyához csatlakoztatott kalapács először az üllőre, majd a fokozott rezgések a kengyelre továbbítja a rezgéseit. A középfül üregét a belső fül üregétől elválasztó lemezben két vékony hártyával borított ablak található. Az egyik ablak ovális, kengyel „kopogtat”, a másik kerek.

A belső fül a középfül mögött kezdődik. Mélyen a koponya halántékcsontjában található. A belső fül labirintusból és kanyargós csatornákból álló rendszer, amely folyadékkal van feltöltve. A labirintusban egyszerre két szerv található: a hallószerv - a fülkagyló és az egyensúlyi szerv - a vesztibuláris apparátus. A cochlea egy spirálisan csavart csontcsatorna, amely emberben két és fél fordulattal rendelkezik. A foramen ovale membránjának rezgései átadódnak a belső fület kitöltő folyadéknak. És ez viszont ugyanolyan frekvenciával kezd oszcillálni. A folyadék vibrálva irritálja a fülkagylóban található hallóreceptorokat. A cochlea csatornáját teljes hosszában egy hártyás septum osztja ketté. Ennek a válaszfalnak egy része egy vékony membránból áll - egy membránból. A membránon észlelő sejtek - hallóreceptorok. A cochleát kitöltő folyadék rezgései irritálják az egyes hallóreceptorokat. Impulzusokat generálnak, amelyeket a hallóideg mentén továbbítanak az agyba. A diagram bemutatja a hanghullám idegi jelzéssé való átalakulásának összes egymást követő folyamatát. Auditív észlelés. Az agyban különbséget tesznek a hang erőssége, magassága és természete, térbeli elhelyezkedése között. Két füllel 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 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. A 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 hallónyílás; 3 - dobhártya; 4 - kalapács; 5 - üllő; 6 - kengyel; 7 - ovális ablak; 8 - vestibularis létra; 9 - kerek ablak; 10 - dob lépcsők; 11 - cochlearis csatorna; 12 - a fő (baziláris) membrán.

ábrán látható a hallókészülék felépítése. 4.1.

Az anatómiai sajátosság szerint a külső fül (1-3), a középfül (3-7) és a belső fül (7-13) megkülönböztethető az emberi hallókészülékben. Az emberi hallókészülékben végrehajtott funkciók szerint megkülönböztetünk hangvezető és hangvevő részeket. 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 hallókészülék 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, hangkoncentráló szerepét tölti be

hullámok a hallójáraton, aminek következtében a dobhártyát érő hangnyomás a beeső hullámban lévő hangnyomáshoz képest kb. 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 különböző módon orientált 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, amely egy L = 2,5 cm hosszúságú, egyik oldalon lezárt akusztikus cső A hanghullám áthalad a hallójáraton és részben visszaverődik a dobhártyáról. Ennek eredményeként a beeső és visszavert hullámok interferálnak és állóhullámot képeznek. Akusztikus rezonancia lép fel. Megnyilvánulásának feltételei: a hullámhossz a hallójáratban lévő légoszlop hosszának 4-szerese. Ebben az esetben a csatornán belüli levegőoszlop négy hullámhosszú hangra rezonál. A hallójáratban, akárcsak a csőben, egy λ = 4L = 4x0,025 = 0,1 m hosszúságú 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 körülbelül 3 kHz-en a legérzékenyebb (lásd az Egyenlő hangerősség görbéit a 3. előadásban).

4.3. A középfül szerepe

A középfül szerkezete

A középfül egy olyan eszköz, amely a hangrezgéseket a külső fül levegőjéből a belső fül folyékony közegébe továbbítja. A középfül (lásd 4.1. ábra) tartalmazza a dobhártyát, az ovális és kerek ablakokat, valamint a hallócsontokat (kalapács, üllő, kengyel). Ez egyfajta dob (0,8 cm 3 térfogatú), 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 zajhátteret hoznának létre).

Hanghullámok behatolása a levegő-folyadék határfelületen

A középfül céljának megértéséhez 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 részaránya a β áteresztőképesség 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 nem hatékony. Emiatt van egy speciális átviteli mechanizmus - egy hallócsontok rendszere, amely a levegő és a folyékony közeg hullámellenállásának összehangolását végzi az energiaveszteség csökkentése érdekében.

A hallócsontok működésének fizikai alapja

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 Bbp = 64 mm 2, az ovális ablak területe S oo = 3 mm 2. Sematikusan őket

ábrán látható a kölcsönös elrendezés. 4.4.

A P 1 hangnyomás a dobhártyára hat, és erőt hoz létre

A csontrendszer úgy működik, mint a váll aránya

L 1 /L 2 \u003d 1,3, ami 1,3-szoros erőnövekedést ad a belső fül oldaláról (4.5. ábra).

Rizs. 4.5. A csontrendszer karkénti működésének sematikus ábrázolása

Ezért az F 2 \u003d 1,3F 1 erő hat az ovális ablakra, P 2 hangnyomást hozva létre a belső fül folyékony közegében, amely egyenlő

Az elvégzett számítások azt mutatják, hogy amikor a hang áthalad a középfülön, annak intenzitása 28 dB-lel növekszik. A levegőből folyadékba való átmenet során a hangintenzitás szint vesztesége 29 dB. A teljes intenzitásveszteség 29 dB helyett csak 1 dB, ami a középfül hiányában lenne.

A középfül másik funkciója a rezgések átvitelének csökkentése nagy intenzitású hang esetén. Az izmok segítségével túl nagy hangintenzitásnál reflexszerűen meggyengülhet a csontok közötti kapcsolat.

A nyomás nagymértékű változása a környezetben (például a magasság változásával összefüggésben) a dobhártya megnyúlását okozhatja, ami fájdalommal jár, vagy akár megrepedhet. Az ilyen nyomásesések 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 hangérzékelõ rendszere a belsõ fül és az abba belépõ fülkagyló.

A belső fül zárt üreg. Ez az üreg, amelyet labirintusnak neveznek, összetett alakú, és folyadékkal - perilimfával van töltve. 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, kúp alakú spirál alakú, amely 2,5 fürtöt tartalmaz.

A cochlea metszetét a 1. ábra mutatja. 4.6.

A fülkagyló teljes hosszában két hártyás válaszfal fut végig, amelyek közül az egyik ún. vesztibuláris membrán,és a másik - fő membrán. közötti térköz

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

ezeket - a cochlearis járatot - endolimfának nevezett folyadék tölti ki.

A vestibularis és a dobüreg egy speciális folyadékkal, a perilimfával vannak feltöltve. A cochlea tetején össze vannak kötve. A kengyel rezgései az ovális ablak membránjára, onnan a vestibularis járat perilimfájára, majd a vékony vestibularis membránon keresztül a cochlearis járat endolimfájára jutnak. Az endolimfa rezgések átadódnak a fő membránra, amelyen a Corti szerve található, amely érzékeny szőrsejteket tartalmaz (körülbelül 24 000), amelyben elektromos potenciálok keletkeznek, amelyek a hallóidegen keresztül jutnak el az agyba.

A dobüreg kerek ablakmembránnal végződik, amely kompenzálja a relimfa mozgását.

A fő membrán hossza körülbelül 32 mm. Alakját tekintve nagyon heterogén: az ovális ablaktól a csiga tetejéig terjedő irányban tágul, vékonyodik. Ennek eredményeként a fő membrán rugalmassági modulusa a cochlea tövénél körülbelül 100-szor nagyobb, mint a felső részén.

A cochlea fő membránjának frekvencia-szelektív tulajdonságai

A fő membrán a mechanikai gerjesztés heterogén átviteli vonala. Akusztikus inger hatására a fő membránon egy hullám terjed, melynek csillapítási foka a frekvenciától függ: minél kisebb a stimuláció frekvenciája, az ovális ablaktól minél távolabb terjed a hullám a főmembrán mentén. Így például egy 300 Hz frekvenciájú hullám körülbelül 25 mm-re terjed az ovális ablaktól a csillapítás előtt, és egy 100 Hz-es hullám körülbelül 30 mm-rel.

Jelenleg úgy gondolják, hogy a hangmagasság érzékelését a fő membrán maximális rezgésének helyzete határozza meg.

A fő membrán oszcillációi stimulálják a Corti-szervben található receptorsejteket, ami akciós potenciálokat eredményez, amelyeket a hallóideg továbbít az agykéregbe.

4.5. A 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. Az A pontból, amely közvetlenül az arc előtt van, a hanghullám egyformán éri mindkét fület, miközben a hanghullám útja a fülkagylóig azonos, azaz 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 más-más fázisban és eltérő intenzitással érkezik a bal és a jobb fülkagylóba, 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 vehető 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. A férfi a

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. A hangforrás elhelyezkedésének 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 fülről egyformán eltávolítják, 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 megkülönbözteti 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 szögekben esik a fülekre. Ez ahhoz a tényhez vezet, hogy a hanghullámok diffrakciója a fülkagylókon különböző módon történik. Ennek eredményeként a külső hallójáratba belépő hangjel spektruma a hangforrás helyzetétől függően diffrakciós maximumokkal és minimumokkal szuperponálódik. Ezek a különbségek lehetővé teszik a hangforrás függőleges síkban való helyzetének meghatározását. Úgy tűnik, a hallgatás hatalmas tapasztalata következtében 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. Tehát az ember az 1 kHz-es tartományban az energia fő részét tartalmazó hanghullámokat érzékeli,

Rizs. 4.8. A hangforrás eltérő elhelyezkedése a függőleges síkban

„mögött” lokalizálva, függetlenül a tényleges iránytól. Az 500 Hz alatti és 3 kHz körüli frekvenciájú hanghullámot „elöl” lokalizáltnak érzékeljük. A 8 kHz-es tartományban az energia nagy részét tartalmazó hangforrások „felülről” lokalizáltak.

4.7. Hallókészülékek és protézisek. Tympanometria

A hangvezetés zavarából vagy a hangérzékelés részleges károsodásából adódó halláskárosodást hallókészülék-erősítők segítségével lehet kompenzálni. Az elmúlt években nagy előrelépés történt ezen a területen, az audiológia fejlődésével és a mikroelektronikán alapuló elektroakusztikus berendezések terén elért eredmények gyors bevezetésével összefüggésben. Széles frekvenciatartományban működő miniatűr hallókészülékeket hoztak létre.

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 fülkagyló 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 fülkagylóba, és azokra elektromos jeleket kell alkalmazni, amelyek megfelelnek a mechanikai inger hatására keletkező jeleknek. A cochlea fő funkciójának ilyen pótlását cochleáris protézisek segítségével végezzük.

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 csontlánc mobilitásának, a középfül nyomásának és a hallócső működésének értékelését.

Rizs. 4.9. A hangvezető készülék megfelelőségének meghatározása timpanometriával

A vizsgálat egy olyan szonda beépítésével kezdődik, amelyre fülöntő formát helyeznek, amely szorosan lefedi a hallójáratot a külső hallójárat elején. A hallójáratban lévő szondán keresztül túlzott (+) vagy elégtelen (-) nyomás jön létre, majd egy bizonyos intenzitású hanghullámot alkalmaznak. A dobhártyát elérve a hullám részben visszaverődik és visszatér a szondába (4.9. ábra).

A visszavert hullám intenzitásának mérése lehetővé teszi a középfül hangvezető képességének megítélését. Minél nagyobb a visszavert hanghullám intenzitása, annál kisebb a hangvezető rendszer mobilitása. A középfül mechanikai megfelelőségének mértéke az mobilitási paraméter, tetszőleges 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 függőségét a hallójáratban lévő túlnyomás mértékétől. Középfül patológia 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 mobilitás csökkenése a középfül túlzott merevségét jelzi, például folyadék jelenlétében.

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 \u003d v / ν \u003d 3,34, ν \u003d v / d \u003d 334 / 3,34 * 10 -2 \u003d 10 4 Hz. Válasz: kevesebb, mint 10 4 Hz.

Rizs. 4.11. A timpanogramok fő típusai a középfül patológiáiban: A - nincs patológia; B - exudatív középfülgyulladás; C - a hallócső átjárhatóságának megsértése; D - atrófiás változások a dobhártyában; E - a hallócsontok szakadása

2. Határozza meg az emberi dobhártyára ható maximális erőt (S terület = 64 mm 2) két esetben: a) hallásküszöb; b) fájdalomküszöb. A hangfrekvenciát 1 kHz-nek veszik.

Megoldás

A hallás- és fájdalomküszöbnek megfelelő hangnyomások ΔΡ 0 = 3?10 -5 Pa, illetve ΔP m = 100 Pa. F = ΔΡ*S. A küszöbértékeket behelyettesítve a következőket kapjuk: F 0 \u003d 310 -5? 64? 10 -6 \u003d 1,9-10 -9 H; F m = 100? 64-10 -6 \u003d 6,410 -3 H.

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 \u003d 1 cm Határozza meg a fáziseltolódást a két hangérzet között 1000 Hz frekvenciájú hang esetén.

Megoldás

Az útkülönbségből adódó fáziskülönbség: Δφ = 2πνχ/ν = 6,28x1000x0,01/340 = 0,18. Válasz:Δφ = 0,18.

A hanghullám a közeg kettős rezgése, amelyben megkülönböztetünk egy nyomásnövekedési és egy nyomáscsökkenési fázist. A hangrezgések bejutnak a külső hallójáratba, elérik a dobhártyát és rezgésbe hoznak. A nyomásnövekedés vagy megvastagodás fázisában a dobhártya a malleus nyelével együtt befelé mozog. Ebben az esetben a kalapácsfejhez kapcsolódó üllőtest a felfüggesztő szalagok miatt kifelé, az üllő hosszú hajtása pedig befelé tolódik el, így a befelé és a kengyel kiszorul. Az előszoba ablakába benyomva a kengyel rángatózóan az előcsarnok perilimfájának elmozdulásához vezet. A hullám további terjedése a scala vestibulum mentén oszcilláló mozgásokat továbbít a Reissner membrán felé, amely viszont mozgásba hozza az endolimfát és a fő membránon keresztül a scala tympani perilimfáját. A perilimfa ezen mozgása következtében a fő és a Reissner membrán oszcillációi lépnek fel. A kengyel minden egyes mozdulatával az előtér felé a perilimfa végül az előcsarnok ablakának membránjának dobürege felé tolódik el. A nyomáscsökkentési fázisban az átviteli rendszer visszatér eredeti helyzetébe.

A hangok belső fülbe juttatásának légi módja a fő. A hangok spirális szervhez való továbbításának másik módja a csont (szövet) vezetés. Ilyenkor egy olyan mechanizmus lép működésbe, amelyben a levegő hangrezgései a koponya csontjaira esnek, azokban továbbterjednek 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. kengyel (figyelembe véve a folyadék gyakorlati összenyomhatatlanságát). Egy ilyen tömörítési mechanizmussal egyidejűleg egy másik is megfigyelhető - egy tehetetlenségi változat. Ebben az esetben, amikor a hangot a csonton keresztül továbbítják, a hangvezető rendszer rezgése nem esik egybe a koponya csontjainak rezgéseivel, és ennek következtében a fő és a Reissner membrán vibrál és gerjeszti a spirális szervet a koponyában. szokásos módon. A koponya csontjainak rezgését hangvillával vagy telefonnal való érintés okozhatja. Így a csont átviteli útja a levegőben történő hangátvitel megsértése esetén nagy jelentőségűvé válik.

Fülkagyló. A fülkagyló szerepe az emberi hallás fiziológiájában csekély. Jelentősége van az ototópiákban és a hanghullámok gyűjtőjeként.

Külső hallónyílás. Ez egy cső alakú, aminek köszönhetően jó mélységi hangvezető. A hallójárat szélessége és alakja nem játszik különösebb szerepet a hangvezetésben. Ugyanakkor mechanikai elzáródása megakadályozza, hogy a hanghullámok a dobhártyára terjedjenek, és észrevehető halláskárosodáshoz 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 erősségű hangrezgéseket a belső fül folyadékainak alacsony amplitúdójú és nagy nyomású rezgéseivé alakítsák. A dobhártya rezgései alárendeli a kalapács, üllő és kengyel mozgását. A kengyel viszont rezgéseket továbbít a perilimfára, ami a cochlearis csatorna membránjainak elmozdulását okozza. A főhártya mozgása a spirális szerv érzékeny, szőrsejtjeinek irritációját okozza, aminek következtében idegimpulzusok keletkeznek, amelyek a hallópályát követik az agykéreg felé.

A dobhártya elsősorban az alsó kvadránsában rezeg, a hozzá kapcsolódó malleus szinkron mozgásával. A perifériához közelebb ingadozása csökken. Maximális hangintenzitás mellett a dobhártya oszcillációi 0,05-0,5 mm között változhatnak, és az oszcilláció amplitúdója az alacsony frekvenciájú hangoknál nagyobb, a magas frekvenciás hangoknál kisebb.

Az átalakító hatást a dobhártya és a kengyel alapterületének különbsége éri el, melynek aránya körülbelül 55:3 (területarány 18:1), valamint a hallócsontok karrendszere miatt. dB-re átszámítva a csontrendszer emelőműködése 2 dB, a dobhártya hasznos felületeinek és a kengyel alapjához viszonyított arányának különbségéből adódó hangnyomás-növekedés pedig 23-24-es hangerősítést biztosít. dB.

A Bekeshi /I960/ szerint a hangnyomás-transzformátor teljes akusztikai erősítése 25 - 26 dB. Ez a nyomásnövekedés kompenzálja a hanghullám visszaverődéséből adódó természetes hangenergia-veszteséget a levegőből folyadékba való átmenet során, különösen alacsony és közepes frekvenciák esetén (Vulshtein JL, 1972).

A hangnyomás átalakulása mellett a dobhártya; a csigaablak hangvédő (árnyékoló) funkcióját is ellátja. Normális esetben az ossicularis rendszeren keresztül a cochlearis közegbe továbbított hangnyomás valamivel korábban éri el az előcsarnok ablakát, mint a levegőn keresztül a cochlearis ablakot. 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 kengyel alapjával, de ellenkező irányban. A dobhártya hiányában ez a hangátviteli mechanizmus megszakad: a külső hallójáratot követő hanghullám fázisban egyszerre éri el az előcsarnok ablakát és a fülkagylót, aminek következtében a hullám hatása megszűnik. Elméletileg nem szabad elmozdulni az érzékeny szőrsejtek perilimfájában és irritációjában. Valójában a dobhártya teljes hibája esetén, amikor mindkét ablak egyformán hozzáférhető a hanghullámok számára, a hallás 45-50-re csökken. Az ossicularis lánc megsemmisülése jelentős hallásvesztéssel 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 hangoknál a kengyel alapja főleg a függőleges tengely körül oszcillál. Erős hangoknál az üllő-malleolaris ízületben csúszás lép fel, főként alacsony frekvenciájú hangokkal, aminek következtében a malleus hosszú folyamatának mozgása korlátozott. Ezzel együtt a kengyel alapja főleg vízszintes síkban kezd oszcillálni, ami a hangenergia átadását is gyengíti.

A dobhártya és a hallócsontok mellett a dobüreg izomzatának összehúzódása következtében a belső fül védelme a túlzott hangenergiával szemben. A kengyelizom összehúzódásával, 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 van, hogy a stapes izom megvédi a belső fület az alacsony frekvenciájú hangok túlzott energiájától (Undrits V.F. et al., 1962; Moroz B.S., 1978)

A dobhártya tenzor izomzatának funkciója továbbra is kevéssé ismert. Úgy gondolják, hogy ennek több köze van a középfül szellőzéséhez és a dobüreg normál nyomásának fenntartásához, mint a belső fül védelméhez. Mindkét fülön belüli izom összehúzódik a száj kinyitásakor, nyeléskor. Ezen a ponton 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 nyílva biztosítja a levegő áramlását a dobüregbe. A dobüreg nyálkahártyájának folyamatos levegőfelvétele azonban enyhén negatív nyomást hoz létre benne, ami állandó igazodást igényel a légköri nyomással. Nyugalmi állapotban a hallócső általában zárva van. Nyeléskor vagy ásításkor nyílik meg a lágyszájpad izomzatának összehúzódása (a lágyszájpad megnyújtása és felemelése) következtében. Ha a hallócső egy kóros folyamat következtében bezárul, amikor a levegő nem jut be a dobüregbe, élesen negatív nyomás keletkezik. Ez a hallásérzékenység csökkenéséhez, valamint a savós folyadék extravazációjához vezet a középfül nyálkahártyájából. A halláskárosodás ebben az esetben, főleg az alacsony és közepes frekvenciájú hangok esetében, 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 labirintusfolyadék mozgását okozó hanghullámok rezegtetik a fő membránt, amelyen a spirális szerv érzékeny szőrsejtjei helyezkednek el. A szőrsejtek irritációját idegimpulzus kíséri, amely bejut a ganglion spiráljába, majd a hallóideg mentén az analizátor központi szakaszaiba.

Madarak éneke, kellemes dallam, egy vidám gyerek boldog kacagása... Milyen lenne az életünk hangok nélkül? Nem sokan gondolnak bele, milyen összetett mechanizmusokat hordozunk a szervezetünkben. A hallási képességünk egy rendkívül összetett, egymással összefüggő és részletes rendszertől függ. „A halló fület és a látó szemet az Úr alkotta mindkettőt” (Példabeszédek 20:12). Nem akarja, hogy kétségeink legyenek e rendszer szerzőségével kapcsolatban. Éppen ellenkezőleg, Isten azt akarja, hogy az ember szilárdan a Teremtés igazságának felismerésében járjon: „Tudjátok meg, hogy az Úr az Isten, és Ő teremtett minket, mi pedig az Övéi ​​vagyunk” (Zsoltárok 99:3).

Emberi hallásÚgy tervezték, hogy a hanghullámok széles skáláját rögzítse, milliónyi elektromos impulzussá alakítsa, továbbküldve azokat 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 akár 0,0000000001 atmoszféra nyomásváltozásokat is 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 hangvezetés módja – a levegőtől a csontokig. A hang ezután a belső fülbe jut, ahol a folyadék továbbítja. Így a hallás folyamatában 3 hangátviteli mód vesz részt: levegő, csont, folyadék. Nézzük meg őket közelebbről.

Emberi hallás: A hang utazása

A hang először a füleket éri el, amelyek parabolaantennaként működnek. (1. ábra) Az emberi fülkagylónak megvan a maga egyedi domborulatai, domborulatai és barázdái, amelyeknek köszönhetően a hang kétféle módon jut el a fülkagylóból a hallójáratba. Ez szükséges a legfinomabb akusztikai és háromdimenziós elemzéshez, amely lehetővé teszi a hang irányának és forrásának felismerését, ami fontos a nyelvi kommunikációhoz.

1. ábra Forrás: APP, www.apologeticspress.org

A fülkagyló a hanghullámokat is felerősíti, melyek tovább jutnak a hallójáratba - a kagylótól a dobhártyáig terjedő tér kb 2,5 cm hosszú és kb 0,7 cm átmérőjű.Itt már közvetlenül látható az Úr mintája - ujjunk vastagabb, mint a hallójárat! Különben bántanunk meghallgatás még csecsemőkorban. Ezt a járatot úgy alakították ki, hogy optimális tartományrezonanciát hozzon létre.

Egy másik érdekes tulajdonsága 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 kitisztítani? Az Úr gondoskodott erről a részletről, létrehozva egy tisztító mechanizmust.

Kiderül, hogy a járaton belül minden részecske spirálban mozog, mivel a hallójárat felszínén lévő sejtek egy kifelé irányuló spirál formájában sorakoznak fel. Ráadásul az epidermisz (a bőr legfelső rétege) ott oldalra nő, és nem felfelé, ahogy ez általában a bőrön történik. Leesik, spirálisan mozog kifelé a fülkagylóig, folyamatosan magával viszi a viaszt. Egy ilyen tisztítórendszer nélkül a fülünk gyorsan eltömődne.

Emberi hallás: a középfül mesterien oldja meg a fizika legnehezebb problémáját

Próbáltál már kiabálni valakivel a víz alatt? Ez gyakorlatilag lehetetlen, hiszen a levegőben terjedő hangok 99,9%-át a víz tükrözi vissza. De a fülünkben a hang a folyadékon keresztül eljut a fülkagyló érzékeny sejtjeihez, mivel ezek a sejtek nem lehetnek a levegőben. Hogyan oldható meg a fülünkben ez a legnehezebb feladat, a hang átmenet a levegőből a folyadékba? Szükségünk van egy megfelelő eszközre. Ezt a szerepet a középfül tölti be, amely egy membránból, speciális csontokból, izmokból és idegekből áll. (Lásd: 2. ábra)

Amikor eléri a dobhártyát, a hang rezgésbe hozza azt. Lengetve mozgásba hoz egy kalapácsot, amelynek nyele a membránhoz van rögzítve. A kalapács pedig mozgásra kényszeríti a következő csontot, az úgynevezett üllőt. 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 miért aggódnunk.

Az üllő alsó része, amely úgy néz ki, mint egy tengely, továbbítja a mozgást a következő csontnak, az úgynevezett kengyelnek (alakjában kengyelre hasonlít). A mozgás átadása következtében a kengyelt folyamatosan tolják. A kengyel alsó ovális alapja dugattyúhoz hasonlít, és belép a csiga ovális ablakába. Ez a dugattyú egy speciális, erős, de mozgatható rögzítéssel csatlakozik az ovális ablakhoz, így a dugattyú előre-hátra mozog az ovális ablakban.

A dobhártya elképesztően érzékeny. Csak egy hidrogénatom átmérőjű rezgésre képes reagálni! Még meglepőbb, hogy a membrán egy élő szövet erekkel és idegekkel. A vérsejtek több ezerszer nagyobbak, mint egy hidrogénatom, és az erekben való mozgás közben folyamatosan vibrálják a membránt, ugyanakkor egy hidrogénatom nagyságú hangrezgést is képesek felfogni. Ez a rendkívül hatékony zajszűrő rendszernek köszönhetően lehetséges. A leggyengébb rezgés meghatározását követően a membrán 5 ezredmásodperc alatt képes visszatérni eredeti helyzetébe. Ha nem tud olyan gyorsan visszatérni normál állapotába, minden hang, ami a fülébe hatol, visszhangzik.

A kalapács, az üllő és a kengyel testünk legkisebb csontjai. És ezeknek a csontoknak vannak izmai és idegei! Az egyik izmot inak rögzítik a malleus nyeléhez, a másikat a kengyelhez. Mit csinálnak? Hangos hang esetén csökkentenie kell az egész rendszer érzékenységét, hogy ne sérüljön meg. Éles hangos hangra 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 az evolucionisták által javasolt genetikai mutációk vagy véletlenszerű lépcsőzetes változások nem lehetnek felelősek 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 a középfül nyomásának csökkenését és a dobhártya érzékenységének csökkenését eredményezi, mivel a nagyobb külső légnyomás nyomja befelé.

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 Eustichean csövet, beengedve a külső levegőt. Ez biztosítja a nyomás egyensúlyát. A cső meghibásodása fájdalmat, hosszan tartó elzáródást és még a fül vérzését is okozhatja. De hogyan keletkezett egyáltalán, 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 megmutatja a redukálhatatlan komplexitás jelenlétét (az egész szervnek egyként kellett léteznie, különben nem tudott működni), ami a teremtés erőteljes bizonyítéka.

Emberi hallás: A belső fül: hihetetlenül bonyolult rendszer

Tehát a hang a levegőn keresztül a dobhártyához jutott, és rezgés formájában a csontokhoz továbbított. Mi a következő lépés? És akkor ezeknek a mechanikai mozgásoknak elektromos jelekké kell válniuk. Az átalakulásnak ez a csodája a belső fülben megy végbe. A belső fül a fülkagylóból és a hozzá kapcsolódó idegekből áll. Itt is egy nagyon összetett szerkezetet figyelünk meg.

Két füle van segít kiszámítani a hang helyét. A hang fülbe jutási időbeli eltérése akár 20 milliomod másodperc is lehet, de ez a késleltetés elegendő a hang forrásának meghatározásához.

A fülkagyló a belső fül egy speciális szerve, amely labirintus formájában van elrendezve, és speciális folyadékkal (perilimfa) van feltöltve. Lásd: 1. és 3. ábra. háromszoros bevonat a tartósság és a tömörség érdekében. Ez szükséges a benne zajló finom folyamatokhoz. Emlékezzünk rá, hogy az utolsó csont (stapes) belép a csiga ovális ablakába (2. és 3. ábra). A dobhártya vibrációját követően a kengyel előre-hátra mozgatja a dugattyút ebben az ablakban, nyomásingadozást hozva létre a folyadék belsejében. Más szóval, a kengyel hangrezgést ad át a fülkagylónak.

Ez a rezgés a fülkagyló folyadékában terjed, és ott eljut egy speciális hallószervhez, Corti szervéhez. A folyadék rezgéseit elektromos jelekké alakítja, amelyek az idegeken keresztül eljutnak az agyba. Mivel a csiga teljesen megtelt folyadékkal, hogyan tud bejutni a dugattyú? Ne feledje, milyen szinte lehetetlen dugót tenni 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. Ahogy a szalagdugattyú belép az ovális ablakba, az alatta lévő kerek ablak membránja nyomás hatására kidudorodik a folyadékban. Olyan, mint egy gumifenekű palack, amely minden alkalommal megereszkedik, amikor betolják a dugót. Ezzel a zseniális nyomáscsökkentő eszközzel a kengyel hangrezgést tud továbbítani a cochlearis folyadéknak.

A nyomásimpulzusok azonban nem terjednek egyszerűen folyadékban. Hogy megértsük, hogyan terjednek, nézzünk be a csiga labirintusába (lásd 3. és 4. ábra). A labirintuscsatorna három csatornából áll - a felső (scala vestibularis), az alsó (scala tympani) és a középső csatorna (cochlearis csatorna). Nem kapcsolódnak egymáshoz, és párhuzamosan haladnak a labirintusban.

A dugattyútól a nyomás a labirintusban csak a felső csatornán (és nem mindhárom) keresztül megy fel a cochlea tetejére. Ott egy speciális összekötő lyukon keresztül a nyomás átmegy az alsó csatornába, amely visszamegy a labirintusba és egy kerek ablakon lép ki. A 3. ábrán a piros nyíl jelzi a nyomás utat az ovális ablaktól a labirintusban lévő körig. Felül a nyomás egy másik csatornába megy át, amelyet kék nyíl jelzi, és ezen haladva lefelé, a kerek ablakhoz irányul. 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 felső csatornától 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. Az alsó csatorna mentén a fülkagylón visszafelé haladva a folyadékban lévő hang az alsó lemezt vibrálja. Így, ahogy a hang a labirintus folyadékán keresztül halad a fülkagylón felfelé és vissza, a középső csatorna lemezei rezegnek. A hang áthaladása után rezgésük fokozatosan elhalványul. Hogyan biztosítja számunkra a hallást a középső csatorna lemezeinek 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 tudják a Corti-szerv szőrsejtjei elektromos jelekké alakítani a lemezek rezgését?

Tekintse meg a 4. és 5. ábrát. A tény az, hogy ezek a sejtek felülről érintkeznek a Corti-szerv egy speciális integumentáris membránjával, amely úgy néz ki, mint egy kemény zselé. A szőrsejtek tetején 50-200 csilló található, amelyeket sztereociliának neveznek. Bejutnak az integumentum membránba.

7. ábra

Ahogy a hang áthalad a fülkagyló labirintusán, a középső csatorna lemezei rezegnek, és ez a zselészerű integumentáris membrán rezgését idézi elő. Mozgása pedig a szőrsejtek steriocíliáinak oszcillációját okozza. A steriocíliák kilengése 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 rezgése?

Kiderül, hogy a steriocíliák mozgása speciális ioncsatornák nyitását és zárását okozza a felületükön (7. ábra). Csatornák, nyílások, ionokat engednek be, 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 ioncsatornát az észlelhető legmagasabb hangfrekvenciáig terjedő sebességgel kell nyitnunk és zárnunk - akár 20 000-szer másodpercenként. Valaminek meg kell nyitnia és be kell zárnia több millió ilyen csatornát a csillók felszínén, másodpercenként akár 20 000-szer. A tudósok felfedezték, hogy erre a célra molekuláris rugót rögzítenek a szterociliumok felületére!!! (7. ábra) Gyorsan nyúlik és összehúzódik, ahogy a csillók rezegnek, olyan nagy sebességet biztosít a csatornák nyitásának és zárásának. Zseniális dizájn!

Emberi hallás: valójában az aggyal hallgatunk

A csiga képes felvenni a zenekar minden hangszerét, és észreveszi a hiányzó hangot, hall minden lélegzetet és hallani suttogásokat – 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 húrral és 88 billentyűvel rendelkezik, a belső fülben 24 000 "húr" és 20 000 "billentyű" található, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy hihetetlen mennyiségű és sokféle hangot halljunk.

A fentiek csak a fele út, mivel a legnehezebb rész az agyban történik, amit tulajdonképpen "hallunk". A fülünk elég érzékeny ahhoz, hogy meghallja, ahogy a toll siklik a ruhákon, de nem halljuk, hogy a fülünktől néhány milliméternyire kapillárisokon keresztül áramlik a vér. Ha folyamatosan hallgatnánk a légzésünket, a nyál nyelésünket, minden szívverést, ízületi mozdulatot 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. Körülbelül 21 000 alkalommal lélegzett be az elmúlt 24 órában. Az emberi agy halló része úgy működik, mint egy biztonsági őr, minden hangra figyel, és megmondja, mit kell hallanunk és mit nem. A hangok is felidézhetnek emlékeket.

Következtetés

Nyilvánvaló, hogy a fül minden része szükséges az emberi halláshoz. Például, ha minden alkatrész a helyén van, de nincs dobhártya, akkor hogyan jut el a hang a csontokhoz és a fülkagylóhoz? Mi értelme van akkor egy labirintusnak, egy Corti-szervnek és idegsejteknek, ha a hang el sem éri őket? Ha minden a helyén van, a membrán is, de "csak" az ovális ablak, vagy mondjuk folyadék hiányzik a fülkagylóból, akkor nem lesz hallás, hiszen a hang nem jut el az idegsejtekhez.

A legkisebb részlet hiánya süketté tesz minket, a rendszer többi részének jelenléte pedig haszontalan. Sőt, ebben a láncban minden "apró részlet" valójában maga is sok komponens rendszere. A dobhártya például speciális élő szövetekből, malleus kötődésekből, idegekből, vérerekből stb. A cochlea egy labirintus, hármas bevonat, három külön csatorna, különböző folyadékok, rugalmas csatornalemezek stb.

Ostobaság azt hinni, hogy ilyen elképesztő bonyolultság véletlenül, lépcsőzetes evolúció eredményeként történt. Az emberi hallórendszer megfigyelt összetettsége rámutat Isten Ádám teremtésének történelmi valóságára, ahogyan Isten Igéje mondja. „A halló fület és a látó szemet az Úr alkotta mindkettőt” (Példabeszédek 20:12).

A jövőbeni számokban folytatni fogjuk Isten emberi testre vonatkozó tervének feltárását. Remélem, ez a cikk segített mélyebben megérteni bölcsességét és irántad érzett szeretetét. „Dicsérlek, mert csodálatosan felépítettem, és ezt lelkem is tudja” (Zsoltárok 139:13). Adj Istennek dicséretet és hálát, mert Ő méltó!