Schemat budowy obwodowej części analizatora słuchowego. Jak działa analizator słuchu

14.3. analizator słuchu

Analizator słuchu to połączenie struktur mechanicznych, receptorowych i nerwowych, które odbierają i analizują wibracje dźwiękowe. Obwodowa część analizatora słuchowego jest reprezentowana przez narząd słuchu, składający się z ucha zewnętrznego, środkowego i wewnętrznego (ryc. 58).

Ucho zewnętrzne składa się z małżowiny usznej i przewodu słuchowego zewnętrznego.

Podstawą małżowiny usznej jest elastyczna chrząstka, uzupełniona fałdem skórnym - płatem wypełnionym tkanką tłuszczową. Ucho rakbvina u noworodka jest spłaszczone, jego chrząstka jest miękka, skóra jest cienka, płat jest mały. Małżowina rośnie najszybciej w ciągu pierwszych dwóch lat i po 10 latach. Rośnie szybciej na długość niż na szerokość. Wolna krawędź skorupy jest owinięta do wewnątrz w formie zawijania, a antyhelisa unosi się od jej dna. Przyśrodkowo do tego ostatniego znajduje się jama muszli, w głębi której znajduje się otwór zewnętrznego przewodu słuchowego. Przed nim znajduje się tragus, a za nim anty-tragus.

Przewód słuchowy zewnętrzny ma długość 24 mm i kończy się w błonie bębenkowej. Pierwsza trzecia część przewodu słuchowego jest chrzęstną kontynuacją muszli, pozostałe dwie trzecie są kostne i znajdują się w piramidzie kości skroniowej. Zewnętrzny kanał słuchowy

u noworodka jest wąska i długa (15 mm), stromo zakrzywiona, ma przewężenie, jej środkowa i boczna część jest rozszerzona. Ściany przewodu słuchowego zewnętrznego są chrzęstne, z wyjątkiem pierścienia bębenkowego. Długość kanału słuchowego u dziecka w wieku 1 roku wynosi 20 mm, a w wieku 5 lat - 22 mm. Kanał słuchowy jest wyłożony cienką włóknistą skórą i zmodyfikowanymi gruczołami potowymi, które wydzielają woskowinę. Wszystko to chroni błonę bębenkową przed niekorzystnym wpływem środowiska zewnętrznego. Błona bębenkowa oddziela ucho zewnętrzne od ucha środkowego. Składa się z włókien kolagenowych, pokrytych na zewnątrz naskórkiem, a wewnątrz błoną śluzową. Błona bębenkowa u noworodka jest dobrze rozwinięta. Jego wysokość wynosi 9 mm, szerokość - 8 mm, jak u osoby dorosłej, i tworzy kąt 35-40 °.

Ucho środkowe składa się z jamy bębenkowej, kosteczek słuchowych i trąbki słuchowej.

Na przedniej ścianie jamy bębenkowej znajduje się otwór trąbki słuchowej, przez którą jest ona napełniana powietrzem. Na tylnej ścianie jamy otwierają się komórki wyrostka sutkowatego, a na ścianie przyśrodkowej znajdują się okno przedsionka i okno ślimakowe, które prowadzą do ucha wewnętrznego. Jama bębenkowa u noworodka ma taką samą wielkość jak u osoby dorosłej. Błona śluzowa jest pogrubiona, dlatego jama bębenkowa jest wypełniona płynem. Wraz z początkiem oddychania wchodzi przez rurkę słuchową do gardła i jest połykany. Ściany jamy bębenkowej są cienkie, zwłaszcza górna. Tylna ściana ma szeroki otwór prowadzący do jamy sutkowatej. Komórki sutkowate u niemowląt są nieobecne z powodu słabego rozwoju wyrostka sutkowatego. Okno ślimakowe jest przykryte błoną bębenkową wtórną.

Ucho środkowe zawiera trzy kosteczki słuchowe: młoteczek, kowadełko i strzemiączko. Młoteczek jest połączony z jednej strony z błoną bębenkową, az drugiej z korpusem kowadła. Długi proces tego ostatniego łączy się z głową strzemienia. Podstawa strzemienia przylega do okna przedsionka. Kosteczki słuchowe u noworodka są podobnej wielkości do kosteczek słuchowych u osoby dorosłej. Wszystkie trzy kości łączą błonę bębenkową z uchem wewnętrznym.

Trąbka słuchowa to długi (3,5 cm) i wąski (2 mm) kanał chrzęstny, który przechodzi do kanału kostnego od strony piramidy. Rurka służy do wyrównania ciśnienia powietrza na błonie bębenkowej. Otwór rurki w gardle jest zapadnięty, a powietrze dostaje się do jamy bębenkowej tylko podczas połykania lub ziewania.

Trąbka słuchowa u noworodka jest prosta, szeroka i krótka, ma 17-18 mm długości. W pierwszym roku życia rośnie wolno (20 mm), w drugim roku rośnie szybciej (30 mm). W wieku 5 lat jego długość wynosi 35 mm, u osoby dorosłej - 35-38 mm. Światło trąbki słuchowej zwęża się od 2,5 mm w wieku 6 miesięcy do 2 mm w wieku 2 lat i 1-2 mm w wieku 6 lat.

Ucho wewnętrzne lub labirynt ma podwójne ściany: błoniasty labirynt jest umieszczony w uchu kostnym. Pomiędzy nimi znajduje się przezroczysta ciecz - perilimfa, a wewnątrz błoniastej - endolimfa.

Labirynt kostny składa się z przedsionka, ślimaka i trzech kanałów półkolistych. Przedsionek to owalna jama połączona z jamą bębenkową przegrodą z dwoma oknami: owalnym (okno przedsionka) i okrągłym (okno ślimaka). Otwory trzech kanałów półkolistych i kanału spiralnego ślimaka otwierają się do przedsionka. Budowa kanałów półkolistych zostanie uwzględniona w opisie analizatora przedsionkowego. Kostny ślimak to spiralny kanał, który ma dwa i pół obrotu wokół trzonu ślimaka. Spiralna płytka kostna odchodzi od pręta, nie docierając do zewnętrznej ściany kanału. Od wolnego końca płytki spiralnej do przeciwległej ściany ślimaka rozciągają się dwie membrany - spiralna i przedsionkowa, które ograniczają przewód ślimakowy. Przewód ślimakowy dzieli ślimak na dwie części lub łuski. Górna część, czyli scala vestibuli, zaczyna się od owalnego okienka przedsionka i biegnie do szczytu ślimaka, gdzie komunikuje się przez mały otwór z dolnym kanałem, czyli scala tympani. Rozciąga się od szczytu ślimaka do okrągłego okienka ślimaka. Łuski przedsionkowe i bębenkowe są wypełnione przychłonką, a światło przewodu ślimakowego endolimfą. Ucho wewnętrzne noworodka jest dobrze rozwinięte, jego wymiary są zbliżone do dorosłego. Kościste ściany kanałów półkolistych są cienkie, stopniowo pogrubiają się w wyniku kostnienia w piramidzie kości skroniowej.

Na spiralnej membranie znajduje się narząd spiralny, składający się z komórek podtrzymujących i receptorowych. Na komórkach podporowych o cylindrycznym kształcie znajdują się receptorowe komórki rzęsate, które w górnej części mają wyrostki, reprezentowane przez duże mikrokosmki (stereocilia). Komórki rzęsate są zewnętrzne, ułożone w trzech rzędach i wewnętrzne, tworzące tylko jeden rząd. Pomiędzy zewnętrznymi i wewnętrznymi komórkami rzęsatymi znajduje się tunel Cortiego, wyłożony komórkami kolumnowymi.

Rzęski zewnętrznych i wewnętrznych komórek rzęsatych stykają się z błoną pokrywającą (nakrywkową). Błona ta jest jednorodną galaretowatą masą przyczepioną do komórek nabłonka. Spiralna membrana nie ma tej samej szerokości: u ludzi, w pobliżu okienka owalnego, jej szerokość wynosi 0,04 mm, a następnie w kierunku górnej części ślimaka, stopniowo rozszerzając się, osiąga na końcu 0,5 mm. W części podstawowej narządu spiralnego znajdują się komórki receptorowe, które odbierają wyższe częstotliwości, aw części wierzchołkowej (w górnej części ślimaka) znajdują się komórki, które odbierają tylko niskie częstotliwości.

Podstawne części komórek receptorowych stykają się z włóknami nerwowymi, które przechodzą przez błonę podstawną, a następnie wychodzą do kanału blaszki spiralnej. Następnie idą do neuronów zwoju spiralnego, który leży w kostnym ślimaku, gdzie zaczyna się sekcja przewodząca analizatora słuchowego. Aksony neuronów zwoju spiralnego tworzą włókna nerwu słuchowego, który wchodzi do mózgu między dolnymi konarami móżdżku a mostem i biegnie do nakrywki mostu, gdzie następuje pierwsze skrzyżowanie włókien i powstaje pętla boczna uformowany. Niektóre z jego włókien kończą się na komórkach wzgórka dolnego, gdzie znajduje się główny ośrodek słuchowy. Inne włókna bocznej pętli w rękojeści wzgórka dolnego zbliżają się do przyśrodkowego ciała kolankowatego. Procesy komórek tego ostatniego tworzą blask słuchowy, kończący się w korze górnego zakrętu skroniowego (sekcja korowa analizatora słuchowego).

Mechanizm produkcji dźwięku

Narząd Cortiego, znajdujący się na głównej błonie, zawiera receptory, które przekształcają wibracje mechaniczne w potencjały elektryczne, które pobudzają włókna nerwu słuchowego. Pod wpływem dźwięku główna membrana zaczyna oscylować, włosy komórek receptorowych ulegają deformacji, co powoduje generowanie potencjałów elektrycznych, które docierają do włókien nerwu słuchowego przez synapsy. Częstotliwość tych potencjałów odpowiada częstotliwości dźwięków, a amplituda zależy od natężenia dźwięku.

W wyniku pojawienia się potencjałów elektrycznych dochodzi do wzbudzenia włókien nerwu słuchowego, które charakteryzują się spontaniczną aktywnością nawet w ciszy (100 impulsów/s). W przypadku dźwięku częstotliwość impulsów we włóknach wzrasta przez cały czas trwania bodźca. Dla każdego włókna nerwowego istnieje optymalna częstotliwość dźwięku, która zapewnia najwyższą częstotliwość wyładowań i najniższy próg odpowiedzi. Ta optymalna częstotliwość jest określona przez miejsce na błonie głównej, w którym znajdują się receptory związane z tym włóknem. Zatem włókna nerwu słuchowego charakteryzują się selektywnością częstotliwościową ze względu na wzbudzenie różnych komórek narządu spiralnego. Jeśli narząd spiralny jest uszkodzony, wysokie tony zanikają u podstawy, a niskie u góry. Zniszczenie środkowego zwijania prowadzi do utraty tonów o średniej częstotliwości zakresu.

Istnieją dwa mechanizmy rozróżniania wysokości tonu: kodowanie przestrzenne i czasowe. Kodowanie przestrzenne opiera się na nierównym rozmieszczeniu wzbudzonych komórek receptorowych na głównej błonie. Przy niskich i średnich tonach przeprowadzane jest również kodowanie czasowe. Informacje w tym przypadku są przekazywane do określonych grup włókien nerwu słuchowego, częstotliwość odpowiada częstotliwości drgań dźwiękowych odbieranych przez ślimak.

Wszystkie neurony słuchowe charakteryzują się obecnością wskaźników progu częstotliwości. Wskaźniki te odzwierciedlają zależność dźwięku progowego wymaganego do wzbudzenia komórki od jej częstotliwości. Po obu stronach optymalnej częstotliwości zwiększa się próg odpowiedzi neuronu, tj. neuron jest dostrojony do dźwięków tylko o określonej częstotliwości.

Wszystko to potwierdziło hipotezę G. Helmholtza (1863) o mechanizmie rozróżniania dźwięków w organach Cortiego po ich wysokości. Zgodnie z tą hipotezą włókna poprzeczne błony głównej są krótkie w wąskiej części - u podstawy ślimaka i 3-4 razy dłuższe w jego szerokiej części - u góry. Są nastrojone jak struny instrumentów muzycznych. Wibracja poszczególnych grup włókien powoduje podrażnienie odpowiednich komórek receptorowych w odpowiednich odcinkach błony głównej. Te założenia G. Helmholtza zostały potwierdzone i częściowo zmodyfikowane i rozwinięte w pracach amerykańskiego fizjologa D. Bekeshi (1968).

Siła dźwięku jest zakodowana przez liczbę wzbudzonych neuronów. Przy słabych bodźcach tylko niewielka liczba najbardziej wrażliwych neuronów bierze udział w reakcji, a wraz ze wzrostem dźwięku pobudzane jest coraz więcej dodatkowych neuronów. Wynika to z faktu, że neurony analizatora słuchowego znacznie różnią się od siebie pod względem progu pobudzenia. Próg jest inny dla komórek wewnętrznych i zewnętrznych (dla komórek wewnętrznych jest znacznie wyższy), dlatego w zależności od siły dźwięku zmienia się stosunek liczby wzbudzonych komórek zewnętrznych i wewnętrznych.

Człowiek odbiera dźwięki o częstotliwości od 16 do 20 000 Hz. Zakres ten odpowiada 10-11 oktawom. Granice słyszenia zależą od wieku: im starsza osoba, tym częściej nie słyszy wysokich tonów. Różnica w częstotliwości dźwięków charakteryzuje się minimalną różnicą w częstotliwości dwóch dźwięków, które łapie dana osoba. Osoba jest w stanie zauważyć różnicę 1-2 Hz.

Bezwzględna wrażliwość słuchowa to minimalna siła dźwięku słyszana przez osobę w połowie przypadków jego dźwięku. W obszarze od 1000 do 4000 Hz ludzki słuch ma maksymalną czułość. W tej strefie znajdują się również pola mowy. Górna granica słyszalności występuje wtedy, gdy zwiększenie głośności dźwięku o stałej częstotliwości powoduje nieprzyjemne uczucie ucisku i bólu w uchu. Jednostką głośności dźwięku jest bel. W życiu codziennym decybele są zwykle używane jako jednostka głośności, tj. 0,1 bela. Maksymalny poziom głośności, przy którym dźwięk powoduje ból, wynosi 130-140 dB powyżej progu słyszalności.

Jeśli ten lub inny dźwięk działa na ucho przez długi czas, wówczas zmniejsza się wrażliwość słuchu, tj. następuje adaptacja. Mechanizm adaptacyjny związany jest ze skurczem mięśni prowadzących do błony bębenkowej i strzemienia (gdy się kurczą, zmienia się natężenie energii dźwiękowej przekazywanej do ślimaka) oraz z skierowanym ku dołowi wpływem formacji siatkowatej śródmózgowia.

Analizator słuchu ma dwie symetryczne połówki (słyszenie obuuszne), tj. osoba charakteryzuje się słuchem przestrzennym - umiejętnością określania położenia źródła dźwięku w przestrzeni. Ostrość takiego słuchu jest wielka. Osoba może określić lokalizację źródła dźwięku z dokładnością do 1 °. Dzieje się tak, ponieważ jeśli źródło dźwięku znajduje się z dala od linii środkowej głowy, fala dźwiękowa dociera do jednego ucha wcześniej iz większą siłą niż do drugiego. Ponadto na poziomie tylnych wzgórków czworogłowych znaleziono neurony reagujące tylko na określony kierunek ruchu źródła dźwięku w przestrzeni.

Słuch w ontogenezie

Pomimo wczesnego rozwoju analizatora słuchu, narząd słuchu u noworodka nie jest jeszcze w pełni ukształtowany. Ma względną głuchotę, która jest związana z cechami strukturalnymi ucha. Jama ucha środkowego u noworodków jest wypełniona płynem owodniowym, co utrudnia drgania kosteczek słuchowych. Płyn owodniowy stopniowo rozpuszcza się, a powietrze dostaje się do jamy ucha z nosogardzieli przez trąbkę Eustachiusza.

Noworodek reaguje na głośne dźwięki drżeniem, ustaniem płaczu, zmianą oddechu. Słuch u dzieci staje się dość wyraźny pod koniec drugiego - na początku trzeciego miesiąca. W 2 miesiącu życia dziecko różnicuje jakościowo różne dźwięki, w wieku 3-4 miesięcy rozróżnia wysokość w zakresie od 1 do 4 oktaw, w wieku 4-5 miesięcy dźwięki stają się bodźcami warunkowymi, chociaż pokarm warunkowy i odruchy obronne na dźwięk bodźce są już rozwinięte od 3 -5 tygodnia życia. W wieku 1-2 lat dzieci rozróżniają dźwięki, których różnica wynosi 1 ton, a do 4 lat - nawet 3/4 i 1/2 tonu.

Ostrość słuchu definiuje się jako najmniejszą ilość dźwięku, która może wywołać wrażenie dźwiękowe (próg słyszenia). U osoby dorosłej próg słyszenia mieści się w przedziale 10-12 dB, u dzieci w wieku 6-9 lat - 17-24 dB, w wieku 10-12 lat - 14-19 dB. Największą ostrość dźwięku osiąga wiek gimnazjalny i licealny. Dzieci lepiej postrzegają niskie tony niż wysokie. W rozwoju słuchu u dzieci ogromne znaczenie ma komunikacja z dorosłymi. Rozwija słuch u dzieci słuchających muzyki, uczących się gry na instrumentach muzycznych.

Wstęp

Wniosek

Bibliografia

Wstęp

Społeczeństwo, w którym żyjemy, jest społeczeństwem informacyjnym, w którym głównym czynnikiem produkcji jest wiedza, głównym produktem produkcji są usługi, a charakterystycznymi cechami społeczeństwa są komputeryzacja, a także gwałtowny wzrost kreatywności pracy. Rośnie rola relacji z innymi krajami, proces globalizacji zachodzi we wszystkich sferach życia społecznego.

Kluczową rolę w komunikacji między państwami odgrywają zawody związane z językami obcymi, językoznawstwem i naukami społecznymi. Istnieje rosnąca potrzeba badań nad systemami rozpoznawania mowy dla tłumaczeń automatycznych, które zwiększą wydajność pracy w obszarach gospodarki związanych z komunikacją międzykulturową. Dlatego ważne jest zbadanie fizjologii i mechanizmów działania analizatora słuchowego jako sposobu odbierania i przekazywania mowy do odpowiedniej części mózgu w celu późniejszego przetwarzania i syntezy nowych jednostek mowy.

Analizator słuchowy to połączenie struktur mechanicznych, receptorowych i nerwowych, których działanie zapewnia percepcję drgań dźwiękowych przez ludzi i zwierzęta. Z anatomicznego punktu widzenia układ słuchowy można podzielić na ucho zewnętrzne, środkowe i wewnętrzne, nerw słuchowy oraz ośrodkowe drogi słuchowe. Z punktu widzenia procesów, które ostatecznie prowadzą do percepcji słuchu, układ słuchowy dzieli się na przewodzący i odbierający dźwięk.

W różnych warunkach środowiskowych, pod wpływem wielu czynników, czułość analizatora słuchu może ulec zmianie. Aby zbadać te czynniki, istnieją różne metody badania słuchu.

czułość fizjologii analizatora słuchu

1. Znaczenie badania ludzkich analizatorów z punktu widzenia nowoczesnych technologii informatycznych

Już kilkadziesiąt lat temu podejmowano próby tworzenia systemów syntezy i rozpoznawania mowy w nowoczesnych technologiach informatycznych. Oczywiście wszystkie te próby rozpoczęły się od badania anatomii i zasad działania narządów mowy i słuchu człowieka, w nadziei na wymodelowanie ich za pomocą komputera i specjalnych urządzeń elektronicznych.

Jakie są cechy ludzkiego analizatora słuchu? Analizator słuchu wychwytuje kształt fali dźwiękowej, widmo częstotliwościowe czystych tonów i szumów, analizuje i syntetyzuje składowe częstotliwościowe bodźców dźwiękowych w określonych granicach, wykrywa i identyfikuje dźwięki w szerokim zakresie natężenia i częstotliwości. Analizator słuchu pozwala na rozróżnienie bodźców dźwiękowych oraz określenie kierunku dźwięku, a także odległości jego źródła. Uszy wychwytują wibracje w powietrzu i przekształcają je w sygnały elektryczne, które są wysyłane do mózgu. W wyniku przetworzenia przez ludzki mózg sygnały te zamieniają się w obrazy. Stworzenie takich algorytmów przetwarzania informacji dla technologii komputerowej jest zadaniem naukowym, którego rozwiązanie jest niezbędne do opracowania najbardziej bezbłędnych systemów rozpoznawania mowy.

Za pomocą programów do rozpoznawania mowy wielu użytkowników dyktuje teksty dokumentów. Taka możliwość jest istotna np. dla lekarzy prowadzących badanie (podczas którego zwykle mają zajęte ręce) i jednocześnie rejestrujących jego wyniki. Użytkownicy komputerów PC mogą używać programów do rozpoznawania mowy do wprowadzania poleceń, co oznacza, że ​​wypowiadane słowo będzie odbierane przez system jako kliknięcie myszką. Użytkownik wydaje polecenia: „Otwórz plik”, „Wyślij pocztę” lub „Nowe okno”, a komputer wykonuje odpowiednią akcję. Dotyczy to zwłaszcza osób niepełnosprawnych – zamiast myszki i klawiatury będą mogły sterować komputerem za pomocą głosu.

Badanie ucha wewnętrznego pomaga naukowcom zrozumieć mechanizmy, dzięki którym dana osoba jest w stanie rozpoznać mowę, chociaż nie jest to takie proste. Człowiek „podgląda” wiele wynalazków natury, a takie próby podejmują też specjaliści w dziedzinie syntezy i rozpoznawania mowy.

2. Rodzaje analizatorów człowieka i ich krótki opis

Analizatory (z greckiego. analiza - rozkład, rozczłonkowanie) - system wrażliwych formacji nerwowych, które analizują i syntetyzują zjawiska zewnętrznego i wewnętrznego środowiska ciała. Termin ten został wprowadzony do literatury neurologicznej przez I.P. Pavlov, według którego każdy analizator składa się z określonych formacji percepcyjnych (receptorów, narządów zmysłów), które tworzą obwodową część analizatora, odpowiednich nerwów, które łączą te receptory z różnymi poziomami ośrodkowego układu nerwowego (część przewodząca) oraz koniec mózgu, reprezentowany u wyższych zwierząt w korze dużych półkul mózgu.

W zależności od funkcji receptora wyróżnia się analizatory środowiska zewnętrznego i wewnętrznego. Pierwsze receptory są zwrócone w stronę środowiska zewnętrznego i przystosowane do analizy zjawisk zachodzących w otaczającym świecie. Analizatory te obejmują analizator wizualny, analizator słuchowy, analizator skóry, analizator węchowy i analizator smaku. Analizatory środowiska wewnętrznego to aferentne urządzenia nerwowe, których aparaty receptorowe znajdują się w narządach wewnętrznych i są przystosowane do analizy tego, co dzieje się w samym ciele. W analizatorach tych znajduje się również analizator motoryczny (jego aparatem receptorowym są wrzeciona mięśniowe i receptory Golgiego), który daje możliwość precyzyjnej kontroli układu mięśniowo-szkieletowego. Ważną rolę w mechanizmach koordynacji statokinetycznej odgrywa również inny wewnętrzny analizator – przedsionkowy, który ściśle współpracuje z analizatorem ruchu. Analizator motoryczny człowieka zawiera również specjalny dział, który zapewnia transmisję sygnałów z receptorów narządów mowy na wyższe piętra ośrodkowego układu nerwowego. Ze względu na znaczenie tego działu w działaniu ludzkiego mózgu, jest on czasem uważany za „analizator mowy i motoryki”.

Aparat receptorowy każdego analizatora jest przystosowany do przekształcania określonego rodzaju energii w pobudzenie nerwowe. Tak więc receptory dźwiękowe selektywnie reagują na bodźce dźwiękowe, światło - na światło, smak - na chemikalia, skórę - na temperaturę dotykową itp. Specjalizacja receptorów umożliwia analizę zjawisk świata zewnętrznego na poszczególne ich elementy już na poziomie peryferyjnej części analizatora.

Biologiczna rola analizatorów polega na tym, że są to wyspecjalizowane układy śledzące, które informują organizm o wszystkich zdarzeniach zachodzących w środowisku i wewnątrz niego. Z ogromnego strumienia sygnałów, które nieustannie dostają się do mózgu przez zewnętrzne i wewnętrzne analizatory, wybierane są przydatne informacje, które okazują się niezbędne w procesach samoregulacji (utrzymania optymalnego, stałego poziomu funkcjonowania organizmu) i aktywnego zachowania zwierząt w środowisku. Eksperymenty pokazują, że złożona analityczna i syntetyczna aktywność mózgu, określona przez czynniki środowiska zewnętrznego i wewnętrznego, odbywa się zgodnie z zasadą polianalizatora. Oznacza to, że cała złożona neurodynamika procesów korowych, które składają się na integralną aktywność mózgu, składa się ze złożonej interakcji analizatorów. Ale to dotyczy innego tematu. Przejdźmy bezpośrednio do analizatora słuchu i rozważmy go bardziej szczegółowo.

3. Analizator słuchowy jako sposób odbierania informacji dźwiękowych przez człowieka

3.1 Fizjologia analizatora słuchu

Obwodowa część analizatora słuchowego (analizator słuchowy z narządem równowagi - uchem (auris)) jest bardzo złożonym narządem zmysłu. Końcówki jego nerwu znajdują się głęboko w uchu, dzięki czemu są chronione przed działaniem wszelkiego rodzaju bodźców zewnętrznych, ale jednocześnie są łatwo dostępne dla bodźców dźwiękowych. W uchu występują trzy typy receptorów:

a) receptory odbierające wibracje dźwiękowe (wibracje fal powietrza), które my odbieramy jako dźwięk;

b) receptory, dzięki którym możemy określić położenie naszego ciała w przestrzeni;

c) receptory dostrzegające zmiany kierunku i prędkości ruchu.

Ucho jest zwykle podzielone na trzy części: ucho zewnętrzne, środkowe i wewnętrzne.

ucho zewnętrzneskłada się z małżowiny usznej i przewodu słuchowego zewnętrznego. Małżowina zbudowana jest z elastycznej, sprężystej chrząstki, pokrytej cienką, nieaktywną warstwą skóry. Jest kolekcjonerką fal dźwiękowych; u ludzi jest nieruchomy i nie odgrywa ważnej roli, w przeciwieństwie do zwierząt; nawet przy jego całkowitym braku nie ma zauważalnego ubytku słuchu.

Zewnętrzny przewód słuchowy jest lekko zakrzywionym kanałem o długości około 2,5 cm. Kanał ten jest wyłożony skórą z delikatnymi włoskami i zawiera specjalne gruczoły, podobne do dużych gruczołów apokrynowych skóry, które wydzielają woskowinę, która wraz z włoskami zapobiega zatykaniu ucha zewnętrznego kurzem. Składa się z odcinka zewnętrznego - chrzęstnego przewodu słuchowego zewnętrznego oraz wewnętrznego - kostnego przewodu słuchowego zlokalizowanego w kości skroniowej. Jej wewnętrzny koniec jest zamknięty cienką elastyczną błoną bębenkową, która jest przedłużeniem skóry przewodu słuchowego zewnętrznego i oddziela go od jamy ucha środkowego. Ucho zewnętrzne w narządzie słuchu pełni jedynie rolę pomocniczą, biorąc udział w zbieraniu i przewodzeniu dźwięków.

Ucho środkowe, czyli jama bębenkowa (ryc. 1), znajduje się wewnątrz kości skroniowej między przewodem słuchowym zewnętrznym, od którego jest oddzielona błoną bębenkową, a uchem wewnętrznym; jest to bardzo mała nieregularna jama o pojemności do 0,75 ml, która komunikuje się z jamami przydatków - komórkami wyrostka sutkowatego oraz z jamą gardłową (patrz poniżej).

Ryż. 1. Narząd słuchu w kontekście. 1 - węzeł kolankowaty nerwu twarzowego; 2 - nerw twarzowy; 3 - młotek; 4 - górny kanał półkolisty; 5 - tylny kanał półkolisty; 6 - kowadło; 7 - część kostna zewnętrznego kanału słuchowego; 8 - chrzęstna część zewnętrznego przewodu słuchowego; 9 - błona bębenkowa; 10 - część kostna trąbki słuchowej; 11 - chrzęstna część rurki słuchowej; 12 - duży powierzchowny nerw kamienisty; 13 - szczyt piramidy.

Na przyśrodkowej ścianie jamy bębenkowej, zwróconej w stronę ucha wewnętrznego, znajdują się dwa otwory: okienko owalne przedsionka i okienko okrągłe ślimaka; pierwszy jest pokryty strzemionem. Jama bębenkowa przez małą (4 cm długości) trąbkę słuchową (Eustachiusza) (tuba auditiva) komunikuje się z górną częścią gardła - nosogardłem. Otwór rury otwiera się na bocznej ścianie gardła i w ten sposób komunikuje się z powietrzem zewnętrznym. Ilekroć trąbka słuchowa się otwiera (co dzieje się przy każdym ruchu połykania), powietrze w jamie bębenkowej jest odnawiane. Dzięki niemu ciśnienie na błonę bębenkową od strony jamy bębenkowej jest zawsze utrzymywane na poziomie ciśnienia powietrza zewnętrznego, a tym samym na zewnątrz i wewnątrz błony bębenkowej działa takie samo ciśnienie atmosferyczne.

To wyrównanie ciśnienia po obu stronach błony bębenkowej jest bardzo ważne, ponieważ normalne jej wahania są możliwe tylko wtedy, gdy ciśnienie powietrza zewnętrznego jest równe ciśnieniu w jamie ucha środkowego. Kiedy występuje różnica między ciśnieniem powietrza atmosferycznego a ciśnieniem w jamie bębenkowej, ostrość słuchu jest osłabiona. Tak więc trąbka słuchowa jest niejako rodzajem zaworu bezpieczeństwa, który wyrównuje ciśnienie w uchu środkowym.

Ściany jamy bębenkowej, a zwłaszcza trąbki słuchowej są wyścielone nabłonkiem, a przewody śluzowe nabłonkiem rzęskowym; wibracja jego włosów skierowana jest w stronę gardła.

Gardłowy koniec trąbki słuchowej jest bogaty w gruczoły śluzowe i węzły chłonne.

Po bocznej stronie jamy znajduje się błona bębenkowa. Błona bębenkowa (membrana tympani) (ryc. 2) odbiera wibracje dźwiękowe powietrza i przekazuje je do układu przewodzącego dźwięk ucha środkowego. Ma kształt koła lub elipsy o średnicy 9 i 11 mm i składa się z elastycznej tkanki łącznej, której włókna ułożone są promieniście na powierzchni zewnętrznej i kołowo na powierzchni wewnętrznej; jego grubość wynosi zaledwie 0,1 mm; jest rozciągnięty nieco skośnie: od góry do dołu i od tyłu do przodu, lekko wklęsły do ​​wewnątrz, ponieważ wspomniany mięsień rozciąga błonę bębenkową od ścian jamy bębenkowej do rączki młoteczka (ciągnie błonę do wewnątrz). Łańcuch kosteczek słuchowych służy do przenoszenia drgań powietrza z błony bębenkowej do płynu wypełniającego ucho wewnętrzne. Błona bębenkowa nie jest silnie rozciągnięta i nie emituje własnego tonu, a jedynie przekazuje fale dźwiękowe, które odbiera. Dzięki temu, że drgania błony bębenkowej zanikają bardzo szybko, jest doskonałym przekaźnikiem ciśnienia i prawie nie zniekształca kształtu fali dźwiękowej. Na zewnątrz błona bębenkowa pokryta jest ścieńczoną skórą, a od strony skierowanej do jamy bębenkowej błoną śluzową wyłożoną nabłonkiem wielowarstwowym płaskonabłonkowym.

Pomiędzy błoną bębenkową a okienkiem owalnym znajduje się układ małych kosteczek słuchowych, które przekazują drgania błony bębenkowej do ucha wewnętrznego: młoteczek (młoteczek), kowadełko (kowadełko) i strzemiączko ( strzemiączko ), połączone ze sobą stawami i więzadłami, które są napędzane przez dwa małe mięśnie. Młotek jest przymocowany do wewnętrznej powierzchni błony bębenkowej za pomocą rączki, a główka jest połączona przegubowo z kowadłem. Kowadło zaś połączone jest jednym ze swoich wyrostków ze strzemiączkiem, które jest usytuowane poziomo i szeroką podstawą (płytką) wsuwane jest w okienko owalne, ściśle przylegając do jego membrany.

Ryż. 2. Błona bębenkowa i kosteczki słuchowe od wewnątrz. 1 - głowa młoteczka; 2 - jego więzadło górne; 3 - jaskinia jamy bębenkowej; 4 - kowadło; 5 - jej wiązka; 6 - struna bębna; 7 - elewacja piramidalna; 8 - strzemię; 9 - rękojeść młotka; 10 - błona bębenkowa; 11 - trąbka Eustachiusza; 12 - przegroda między półkanałami dla rury i mięśnia; 13 - mięsień napinający błonę bębenkową; 14 - przedni proces młoteczka

Na szczególną uwagę zasługują mięśnie jamy bębenkowej. Jednym z nich jest m. tensor tympani - przyczepiony do szyi młoteczka. Wraz z jego skurczem ustala się połączenie między młoteczkiem a kowadłem, a napięcie błony bębenkowej wzrasta, co występuje przy silnych wibracjach dźwiękowych. Jednocześnie podstawa strzemienia jest nieco wciśnięta w okienko owalne.

Drugi mięsień to m. strzemiączkowy (najmniejszy z mięśni poprzecznie prążkowanych ludzkiego ciała) - przyczepiony do główki strzemienia. Przy skurczu tego mięśnia staw między kowadełkiem a strzemieniem jest ściągany w dół i ogranicza ruch strzemienia w okienku owalnym.

Ucho wewnętrzne.Ucho wewnętrzne jest reprezentowane przez najważniejszą i najbardziej złożoną część aparatu słuchowego, zwaną labiryntem. Labirynt ucha wewnętrznego znajduje się głęboko w piramidzie kości skroniowej, jak w przypadku kości między uchem środkowym a przewodem słuchowym wewnętrznym. Wielkość błędnika kostnego ucha wzdłuż jego długiej osi nie przekracza 2 cm, a od ucha środkowego oddzielają go okienka owalne i okrągłe. Otwór przewodu słuchowego wewnętrznego na powierzchni piramidy kości skroniowej, przez który nerw słuchowy wychodzi z labiryntu, jest zamknięty cienką płytką kostną z małymi otworami, przez które włókna nerwu słuchowego wychodzą z ucha wewnętrznego. Wewnątrz błędnika kostnego znajduje się zamknięty błędnik błoniasty tkanki łącznej, dokładnie powtarzający kształt błędnika kostnego, ale nieco mniejszy. Wąska przestrzeń między błędnikami kostnymi i błoniastymi jest wypełniona płynem podobnym składem do limfy i zwanym perilimfą. Cała wewnętrzna jama błoniastego błędnika jest również wypełniona płynem zwanym endolimfą. Błoniasty błędnik, ale w wielu miejscach, jest połączony ze ścianami błędnika kostnego gęstymi sznurami biegnącymi przez przestrzeń okołochłonną. Dzięki takiemu układowi błędnik błoniasty jest zawieszony wewnątrz błędnika kostnego, tak jak zawieszony jest mózg (wewnątrz czaszki na jej oponach mózgowych).

Labirynt (ryc. 3 i 4) składa się z trzech części: przedsionka błędnika, kanałów półkolistych i ślimaka.

Ryż. 3. Schemat stosunku błędnika błoniastego do kości. 1 - przewód łączący macicę z workiem; 2 - górna błoniasta bańka; 3 - przewód endolimfatyczny; 4 - worek endolimfatyczny; 5 - przestrzeń okołolimfatyczna; 6 - piramida kości skroniowej: 7 - wierzchołek błoniastego przewodu ślimakowego; 8 - komunikacja między obiema drabinkami (helicotrema); 9 - ślimakowe przejście błoniaste; 10 - klatka schodowa przedsionka; 11 - drabina bębna; 12 - torba; 13 - skok łączący; 14 - przewód okołolimfatyczny; 15 - okrągłe okienko ślimaka; 16 - owalne okno przedsionka; 17 - jama bębenkowa; 18 - ślepy koniec kanału ślimakowego; 19 - tylna bańka błoniasta; 20 - macica; 21 - kanał półkolisty; 22 - górny kurs półkolisty

Ryż. 4. Przekrój przez przebieg ślimaka. 1 - klatka schodowa przedsionka; 2 - błona Reissnera; 3 - błona powłokowa; 4 - kanał ślimakowy, w którym znajduje się narząd Cortiego (między błonami powłokowymi i głównymi); 5 i 16 - komórki słuchowe z rzęskami; 6 - komórki wspierające; 7 - więzadło spiralne; 8 i 14 - tkanka kostna ślimaka; 9 - klatka podtrzymująca; 10 i 15 - specjalne komórki podporowe (tzw. komórki Cortiego - filary); 11 - schody bębnowe; 12 - główna membrana; 13 - komórki nerwowe spiralnego zwoju ślimakowego

Przedsionek błoniasty (vestibulum) to mała owalna jama, która zajmuje środkową część labiryntu i składa się z dwóch pęcherzyków połączonych wąskim kanalikiem; jeden z nich - grzbiet, tzw. macica (utriculus), komunikuje się z błoniastymi kanałami półkolistymi pięcioma otworami, a worek przedni (sacculus) - z błoniastym ślimakiem. Każdy z worków aparatu przedsionkowego jest wypełniony endolimfą. Ściany worków wyścielone są nabłonkiem płaskonabłonkowym, z wyjątkiem jednego obszaru - tzw. plamki żółtej, gdzie znajduje się cylindryczny nabłonek zawierający komórki podporowe i rzęsate, które niosą cienkie wyrostki na swojej powierzchni zwróconej do jamy worka. U zwierząt wyższych występują małe kryształki wapna (otolity) sklejone w jedną bryłkę z włoskami komórek neuroepitelialnych, w których kończą się włókna nerwowe nerwu przedsionkowego (ramus vestibularis - gałąź nerwu słuchowego).

Za przedsionkiem znajdują się trzy wzajemnie prostopadłe kanały półkoliste (canales semicirculares) – jeden w płaszczyźnie poziomej i dwa w pionie. Kanały półkoliste to bardzo wąskie kanaliki wypełnione endolimfą. Każdy z kanałów tworzy na jednym ze swoich końców przedłużenie - bańkę, w której znajdują się końce nerwu przedsionkowego, rozmieszczone w komórkach nabłonka wrażliwego, skupione w tzw. przegrzebku słuchowym (crista acustica). Komórki nabłonka wrażliwego grzebienia słuchowego są bardzo podobne do tych występujących w plamce - na powierzchni zwróconej do wnęki ampułki niosą sklejone ze sobą włosy, które tworzą rodzaj szczoteczki (kopułki). Swobodna powierzchnia szczoteczki dociera do przeciwległej (górnej) ściany kanału, pozostawiając nieznaczne światło jego ubytku wolne, uniemożliwiając ruch endolimfy.

Przed przedsionkiem znajduje się ślimak (ślimak), który jest błoniastym spiralnie skręconym kanałem, również znajdującym się wewnątrz kości. Spirala ślimakowa u człowieka tworzy 2 3/4obraca się wokół centralnej osi kości i kończy się ślepo. Kostna oś ślimaka swoim wierzchołkiem skierowana jest w stronę ucha środkowego, a swoją podstawą zamyka przewód słuchowy wewnętrzny.

W jamie kanału spiralnego ślimaka na całej jego długości odchodzi i wystaje z osi kostnej spiralna płytka kostna - przegroda, która dzieli jamę spiralną ślimaka na dwa kanały: górny, który łączy się z przedsionek labiryntu, tzw. drabinka przedsionkowa (scala vestibuli), oraz dolna, wsparta jednym końcem na błonie okrągłego okienka jamy bębenkowej i dlatego nazywana scala tympani (scala tympani). Przejścia te nazywane są schodami, ponieważ zawijając się w spiralę, przypominają klatkę schodową z ukośnie wznoszącym się pasem, ale bez stopni. Na końcu ślimaka oba kanały są połączone otworem o średnicy około 0,03 mm.

Ta podłużna płytka kostna, która blokuje jamę ślimaka, rozciągająca się od ściany wklęsłej, nie dochodzi do przeciwnej strony, a jej kontynuacją jest błoniasta spiralna płytka tkanki łącznej, zwana główną błoną lub błoną główną (membrana basilaris), która już ściśle przylega do wypukłej przeciwległej ściany na całej długości wspólnej jamy ślimaka.

Kolejna membrana (Reisnera) odchodzi od krawędzi blaszki kostnej pod kątem powyżej głównej, co ogranicza mały średni przebieg pomiędzy dwoma pierwszymi ruchami (drabinkami). Ten ruch nazywa się kanałem ślimakowym (ductus cochlearis) i komunikuje się z workiem przedsionkowym; jest narządem słuchu we właściwym znaczeniu tego słowa. Kanał ślimaka w przekroju poprzecznym ma kształt trójkąta i z kolei jest podzielony (ale nie całkowicie) na dwa piętra trzecią membraną – błoną powłokową (membrana tectoria), która najwyraźniej odgrywa dużą rolę w proces percepcji wrażeń. W dolnym piętrze tego ostatniego kanału, na głównej błonie w postaci wypukłości neuroepithelium, znajduje się bardzo złożone urządzenie, które faktycznie odbiera analizator słuchowy - narząd spiralny (Corti) (organon spirale Cortii) (ryc. 5), przemywane wraz z błoną główną przez płyn wewnątrzbłędnikowy i pełniące w odniesieniu do słuchu taką samą rolę jak siatkówka w odniesieniu do widzenia.

Ryż. 5. Budowa mikroskopowa narządu Cortiego. 1 - główna membrana; 2 - membrana osłonowa; 3 - komórki słuchowe; 4 - komórki zwojowe słuchowe

Narząd spiralny składa się z wielu różnorodnych komórek podporowych i nabłonkowych zlokalizowanych na głównej błonie. Wydłużone komórki są ułożone w dwóch rzędach i nazywane są filarami Korti. Komórki obu rzędów są nieco nachylone względem siebie i tworzą do 4000 łuków Cortiego w całym ślimaku. W tym przypadku w kanale ślimakowym powstaje tzw. tunel wewnętrzny wypełniony substancją międzykomórkową. Na wewnętrznej powierzchni kolumn Cortiego znajduje się szereg cylindrycznych komórek nabłonkowych, na wolnej powierzchni których znajduje się 15-20 włosów - są to wrażliwe, postrzegające, tzw. komórki rzęsate. Włókna cienkie i długie - słuchowe, sklejające się, formować delikatne pędzelki na każdej takiej komórce. Wspierające komórki Deiters przylegają do zewnętrznej strony tych komórek słuchowych. W ten sposób komórki rzęsate są zakotwiczone w błonie podstawnej. Cienkie, niemięsiste włókna nerwowe zbliżają się do nich i tworzą w nich niezwykle delikatną sieć włóknistą. Nerw słuchowy (jego gałąź - ramus cochlearis) wnika do środka ślimaka i biegnie wzdłuż jego osi, wydzielając liczne gałęzie. Tutaj każde mięsiste włókno nerwowe traci mielinę i przechodzi do komórki nerwowej, która podobnie jak spiralne komórki zwojowe ma osłonkę tkanki łącznej i komórki osłonki glejowej. Całkowita suma tych komórek nerwowych jako całości tworzy spiralny zwój (spiralny ganglion), który zajmuje cały obwód osi ślimaka. Z tego zwoju nerwowego włókna nerwowe są już kierowane do aparatu postrzegającego - narządu spiralnego.

Ta sama błona główna, na której znajduje się narząd spiralny, składa się z najcieńszych, gęstych i ciasno rozciągniętych włókien („strun”) (około 30 000), które począwszy od podstawy ślimaka (w pobliżu okienka owalnego) , stopniowo wydłużaj się do górnego zawijania, przechodząc od 50 do 500 ?(dokładniej od 0,04125 do 0,495 mm), tj. krótkie w pobliżu okienka owalnego, stopniowo wydłużają się w kierunku szczytu ślimaka, zwiększając się około 10-12 razy. Długość głównej błony od podstawy do wierzchołka ślimaka wynosi około 33,5 mm.

Helmholtz, który stworzył teorię słuchu pod koniec ubiegłego wieku, porównał główną błonę ślimaka z jego włóknami o różnej długości z instrumentem muzycznym - harfą, tylko w tej żywej harfie jest ogromna liczba "strun" rozciągnięty.

Narządem odbierającym bodźce słuchowe jest narząd spiralny (Cortiego) ślimaka. Przedsionek i kanały półkoliste pełnią rolę narządów równowagi. To prawda, że ​​postrzeganie pozycji i ruchu ciała w przestrzeni zależy od wspólnej funkcji wielu narządów zmysłów: wzroku, dotyku, czucia mięśniowego itp., tj. aktywność odruchową niezbędną do utrzymania równowagi zapewniają impulsy w różnych narządach. Ale główna rola w tym należy do przedsionka i kanałów półkolistych.

3.2 Czułość analizatora słuchowego

Ludzkie ucho odbiera wibracje powietrza od 16 do 20 000 Hz jako dźwięk. Górna granica odbieranych dźwięków zależy od wieku: im osoba starsza, tym niższa; często starsi ludzie nie słyszą wysokich tonów, na przykład dźwięku wydawanego przez świerszcza. U wielu zwierząt górna granica leży wyżej; na przykład u psów możliwe jest wytworzenie całej serii odruchów warunkowych na dźwięki niesłyszalne dla ludzi.

Przy wahaniach do 300 Hz i powyżej 3000 Hz czułość gwałtownie spada: na przykład przy 20 Hz, a także przy 20 000 Hz. Z wiekiem czułość analizatora słuchu z reguły znacznie spada, ale głównie na dźwięki o wysokiej częstotliwości, natomiast na niskie (do 1000 oscylacji na sekundę) pozostaje prawie niezmieniona aż do starości.

Oznacza to, że w celu poprawy jakości rozpoznawania mowy systemy komputerowe mogą wyłączyć z analizy częstotliwości leżące poza zakresem 300-3000 Hz lub nawet poza zakresem 300-2400 Hz.

W warunkach całkowitej ciszy wzrasta czułość słuchu. Jeśli jednak zaczyna wybrzmiewać ton o określonej wysokości i stałym natężeniu, to w wyniku przystosowania się do niego odczucie głośności maleje najpierw szybko, a potem coraz wolniej. Jednak, choć w mniejszym stopniu, zmniejsza się wrażliwość na dźwięki o częstotliwości mniej więcej zbliżonej do tonu brzmiącego. Jednak adaptacja zwykle nie obejmuje całego zakresu odbieranych dźwięków. Gdy dźwięk ustaje, w wyniku przystosowania się do ciszy, po 10-15 sekundach przywracany jest poprzedni poziom czułości.

Po części adaptacja zależy od obwodowej części analizatora, a mianowicie od zmian zarówno funkcji wzmacniającej aparatu dźwiękowego, jak i pobudliwości komórek rzęsatych narządu Cortiego. Centralna sekcja analizatora bierze również udział w zjawiskach adaptacji, o czym świadczy fakt, że gdy dźwięk jest przyłożony tylko do jednego ucha, zmiany czułości obserwowane są w obu uszach.

Czułość zmienia się również przy jednoczesnym działaniu dwóch tonów o różnej wysokości. W tym drugim przypadku słaby dźwięk jest zagłuszany przez silniejszy, głównie dlatego, że ognisko pobudzenia, które powstaje w korze pod wpływem silnego dźwięku, obniża pobudliwość innych części korowej części tego samego analizatora z powodu indukcji ujemnej.

Długotrwała ekspozycja na silne dźwięki może powodować zahamowanie komórek korowych. W rezultacie czułość analizatora słuchowego gwałtownie spada. Stan ten utrzymuje się jeszcze przez jakiś czas po ustaniu podrażnienia.

Wniosek

Złożona struktura systemu analizatora słuchowego wynika z wieloetapowego algorytmu transmisji sygnału do skroniowego obszaru mózgu. Ucho zewnętrzne i środkowe przekazują wibracje dźwiękowe do ślimaka znajdującego się w uchu wewnętrznym. Włosy czuciowe znajdujące się w ślimaku przekształcają wibracje w sygnały elektryczne, które przemieszczają się wzdłuż nerwów do obszaru słuchowego mózgu.

Rozważając kwestię funkcjonowania analizatora słuchowego dla dalszego zastosowania wiedzy przy tworzeniu programów rozpoznawania mowy, należy również wziąć pod uwagę granice czułości narządu słuchu. Zakres częstotliwości drgań dźwiękowych odbieranych przez człowieka wynosi 16-20 000 Hz. Jednak zakres częstotliwości mowy to już 300-4000 Hz. Mowa pozostaje zrozumiała przy dalszym zawężeniu zakresu częstotliwości do 300-2400 Hz. Fakt ten można wykorzystać w systemach rozpoznawania mowy w celu zmniejszenia efektu zakłóceń.

Bibliografia

1.rocznie Baranow, AV Woroncow, S.V. Szewczenko. Nauki społeczne: kompletna książka informacyjna. Moskwa 2013

2.Wielka radziecka encyklopedia, wydanie 3 (1969-1978), tom 23.

.AV Frołow, G.V. Frolowa. Synteza i rozpoznawanie mowy. Nowoczesne rozwiązania.

.Duszkow B.A., Korolew A.W., Smirnow B.A. Słownik encyklopedyczny: Psychologia pracy, zarządzanie, psychologia inżynierska i ergonomia. Moskwa, 2005

.Kucherov A.G. Anatomia, fizjologia i metody badań narządu słuchu i równowagi. Moskwa, 2002

.Stankov A.G. Anatomia człowieka. Moskwa, 1959

7. http://ioi-911. ucoz.ru/publ/1-1-0-47

.

Korepetycje

Potrzebujesz pomocy w nauce na dany temat?

Nasi eksperci doradzą lub udzielą korepetycji z interesujących Cię tematów.
Złożyć wniosek wskazanie tematu już teraz, aby dowiedzieć się o możliwości uzyskania konsultacji.

FIZJOLOGIA ANALIZATORA SŁUCHU

(Słuchowy układ sensoryczny)

Pytania do wykładu:

1. Charakterystyka strukturalna i funkcjonalna analizatora słuchu:

a. ucho zewnętrzne

b. Ucho środkowe

c. Ucho wewnętrzne

2. Oddziały analizatora słuchowego: obwodowy, przewodzący, korowy.

3. Percepcja wysokości, natężenia dźwięku i lokalizacji źródła dźwięku:

a. Podstawowe zjawiska elektryczne w ślimaku

b. Percepcja dźwięków o różnej wysokości

c. Percepcja dźwięków o różnym natężeniu

d. Identyfikacja źródła dźwięku (słyszenie obuuszne)

mi. adaptacja słuchowa

1. Słuchowy układ sensoryczny, drugi co do ważności analizator odległości człowieka, odgrywa ważną rolę u człowieka w związku z pojawieniem się mowy artykułowanej.

Funkcja analizatora słuchu: transformacja dźwięk fale w energię pobudzenia nerwowego i słuchowy uczucie.

Jak każdy analizator, analizator słuchowy składa się z części obwodowej, przewodzącej i korowej.

DZIAŁ PERYFERYJNY

Przekształca energię fali dźwiękowej w energię nerwowy pobudzenie - potencjał receptora (RP). Ten dział obejmuje:

Ucho wewnętrzne (aparat odbierający dźwięk);

ucho środkowe (aparat przewodzący dźwięk);

Ucho zewnętrzne (odbiór dźwięku).

Komponenty tego działu są łączone w koncepcję narząd słuchu.

Funkcje działów narządu słuchu

ucho zewnętrzne:

a) wychwytywanie dźwięku (małżowina uszna) i kierowanie fali dźwiękowej do przewodu słuchowego zewnętrznego;

b) przeprowadzenie fali dźwiękowej przez przewód słuchowy do błony bębenkowej;

c) ochrona mechaniczna i ochrona przed wpływem temperatury otoczenia wszystkich innych części narządu słuchu.

Ucho środkowe(oddział przewodzenia dźwięku) to jama bębenkowa z 3 kosteczkami słuchowymi: młoteczkiem, kowadłem i strzemiączkiem.

Błona bębenkowa oddziela przewód słuchowy zewnętrzny od jamy bębenkowej. Rękojeść młoteczka jest wpleciona w błonę bębenkową, jej drugi koniec połączony jest przegubowo z kowadełkiem, które z kolei połączone jest przegubowo ze strzemiączkiem. Strzemię przylega do błony okienka owalnego. W jamie bębenkowej utrzymuje się ciśnienie równe ciśnieniu atmosferycznemu, co jest bardzo ważne dla prawidłowego odbioru dźwięków. Funkcję tę pełni trąbka Eustachiusza, która łączy jamę ucha środkowego z gardłem. Podczas połykania rurka otwiera się, w wyniku czego jama bębenkowa jest wentylowana, a ciśnienie w niej wyrównuje się z ciśnieniem atmosferycznym. Jeśli ciśnienie zewnętrzne zmienia się gwałtownie (gwałtowny wzrost do wysokości), a połykanie nie następuje, wówczas różnica ciśnień między powietrzem atmosferycznym a powietrzem w jamie bębenkowej prowadzi do napięcia błony bębenkowej i pojawienia się nieprzyjemnych odczuć („ zatkane uszy”), zmniejszając percepcję dźwięków.

Powierzchnia błony bębenkowej (70 mm2) jest znacznie większa niż powierzchnia okienka owalnego (3,2 mm2), dzięki czemu osiągać ciśnienie fal dźwiękowych na błonie okienka owalnego 25-krotnie. Połączenie kości zmniejsza amplituda fal dźwiękowych 2 razy, dlatego to samo wzmocnienie fal dźwiękowych występuje w owalnym okienku jamy bębenkowej. W konsekwencji ucho środkowe wzmacnia dźwięk około 60-70 razy, a jeśli weźmiemy pod uwagę wzmacniające działanie ucha zewnętrznego, wartość ta wzrasta 180-200 razy. W związku z tym przy silnych wibracjach dźwiękowych, aby zapobiec destrukcyjnemu wpływowi dźwięku na aparat receptorowy ucha wewnętrznego, ucho środkowe odruchowo włącza „mechanizm ochronny”. Składa się z następujących elementów: w uchu środkowym znajdują się 2 mięśnie, jeden z nich napina błonę bębenkową, drugi napina strzemię. Przy silnych efektach dźwiękowych mięśnie te, gdy są zredukowane, ograniczają amplitudę drgań błony bębenkowej i mocują strzemię. To „wygasza” falę dźwiękową i zapobiega nadmiernemu wzbudzeniu i zniszczeniu fonoreceptorów narządu Cortiego.

Ucho wewnętrzne: reprezentowany przez ślimak - spiralnie skręcony kanał kostny (2,5 skrętu u ludzi). Kanał ten podzielony jest na całej długości na trzy wąskie części (drabinki) przez dwie błony: błonę główną i błonę przedsionkową (Reissner).

Na głównej membranie znajduje się narząd spiralny - narząd Cortiego (narząd Cortiego) - jest to właściwie aparat odbierający dźwięk z komórkami receptorowymi - jest to obwodowa sekcja analizatora słuchowego.

Helicotrema (otwór) łączy górny i dolny kanał w górnej części ślimaka. Kanał środkowy jest izolowany.

Powyżej narządu Cortiego znajduje się błona tektorialna, której jeden koniec jest unieruchomiony, a drugi pozostaje wolny. Włosy zewnętrznych i wewnętrznych komórek rzęsatych narządu Cortiego stykają się z błoną nakrywkową, czemu towarzyszy ich wzbudzenie, tj. energia drgań dźwiękowych jest przekształcana w energię procesu wzbudzenia.

Budowa narządu Cortiego

Proces transformacji rozpoczyna się od wniknięcia fal dźwiękowych do ucha zewnętrznego; poruszają błoną bębenkową. Drgania błony bębenkowej przenoszone są przez układ kosteczek słuchowych ucha środkowego do błony okienka owalnego, co powoduje drgania przychłonki przedsionkowej. Drgania te są przenoszone przez helicotremę do przychłonki scala tympani i docierają do okrągłego okienka, wysuwając je w kierunku ucha środkowego (nie pozwala to na zanikanie fali dźwiękowej podczas przechodzenia przez kanały przedsionkowe i bębenkowe ślimaka). Drgania przychłonki przenoszone są na endolimfę, co powoduje oscylacje błony głównej. Włókna błony głównej wchodzą w ruch oscylacyjny wraz z komórkami receptorowymi (komórkami słuchowymi zewnętrznymi i wewnętrznymi) narządu Cortiego. W tym przypadku włosy fonoreceptorów stykają się z błoną nakrywkową. Rzęski komórek rzęsatych ulegają deformacji, co powoduje powstanie potencjału receptorowego, a na jego podstawie potencjału czynnościowego (impulsu nerwowego), który jest przenoszony wzdłuż nerwu słuchowego i przekazywany do kolejnej sekcji analizatora słuchowego.

DZIAŁ PRZEWODZENIA ANALIZATORA SŁUCHU

Przedstawiono dział przewodzący analizatora słuchowego nerw słuchowy. Tworzą go aksony neuronów zwoju spiralnego (1. neuron szlaku). Dendryty tych neuronów unerwiają komórki rzęsate narządu Cortiego (łącze aferentne), aksony tworzą włókna nerwu słuchowego. Włókna nerwu słuchowego kończą się na neuronach jąder ciała ślimaka (VIII para MD) (drugi neuron). Następnie, po częściowym zastanowieniu, włókna drogi słuchowej przechodzą do przyśrodkowych ciał kolankowatych wzgórza, gdzie ponownie następuje przełączenie (trzeci neuron). Stąd pobudzenie wchodzi do kory (płat skroniowy, górny zakręt skroniowy, poprzeczny zakręt Geschla) - jest to projekcyjna kora słuchowa.

DZIAŁ KOROWY ANALIZATORA AUDIO

Reprezentowany w płacie skroniowym kory mózgowej - zakręt skroniowy górny, zakręt skroniowy poprzeczny Heschla. Korowe gnostyckie strefy słuchowe są związane z tą strefą projekcyjną kory - sensoryczny obszar mowy Wernickego i strefa praktyczna - Motoryczny ośrodek mowy Broki(dolny zakręt czołowy). Przyjazna aktywność trzech stref korowych zapewnia rozwój i funkcję mowy.

Układ sensoryczny słuchowy posiada sprzężenia zwrotne, które zapewniają regulację aktywności wszystkich poziomów analizatora słuchowego z udziałem dróg zstępujących, które rozpoczynają się od neuronów kory „słuchowej” i kolejno przełączają się w przyśrodkowych ciałach kolankowatych wzgórza, dolnego guzki czworogłowego śródmózgowia z tworzeniem zstępujących ścieżek tekto-rdzeniowych i na jądrach ciała ślimakowego rdzenia przedłużonego z tworzeniem dróg przedsionkowo-rdzeniowych. Zapewnia to w odpowiedzi na działanie bodźca dźwiękowego powstanie reakcji motorycznej: obrócenie głowy i oczu (a u zwierząt małżowin usznych) w kierunku bodźca, a także zwiększenie napięcia mięśni zginaczy (zgięcie kończyn w stawach, czyli gotowość do skoku lub biegu).

kora słuchowa

FIZYCZNE WŁAŚCIWOŚCI FAL DŹWIĘKOWYCH ODBIOROWYCH PRZEZ NARZĄD SŁUCHU

1. Pierwszą cechą fal dźwiękowych jest ich częstotliwość i amplituda.

Częstotliwość fal dźwiękowych określa wysokość dźwięku!

Osoba rozróżnia fale dźwiękowe za pomocą częstotliwości 16 do 20 000 Hz (odpowiada to 10-11 oktawom). Dźwięki o częstotliwości poniżej 20 Hz (infradźwięki) i powyżej 20 000 Hz (ultradźwięki) wydawane przez osobę nie są odczuwalne!

Nazywa się dźwięk składający się z drgań sinusoidalnych lub harmonicznych ton(wysoka częstotliwość - wysoki ton, niska częstotliwość - niski ton). Nazywa się dźwięk składający się z niepowiązanych ze sobą częstotliwości hałas.

2. Drugą cechą charakterystyczną dźwięku, którą wyróżnia słuchowy układ sensoryczny, jest jego siła lub intensywność.

Siła dźwięku (jego intensywność) wraz z częstotliwością (tonem dźwięku) jest postrzegana jako tom. Jednostką głośności jest bel = lg I / I 0, jednak w praktyce jest ona częściej stosowana decybel (dB)(0,1 bela). Decybel to 0,1 logarytm dziesiętny stosunku natężenia dźwięku do jego natężenia progowego: dB \u003d 0,1 lg I / I 0. Maksymalny poziom głośności, gdy dźwięk powoduje ból, wynosi 130-140 dB.

Czułość analizatora słuchowego jest określona przez minimalne natężenie dźwięku, które powoduje wrażenia słuchowe.

W obszarze drgań dźwięku od 1000 do 3000 Hz, co odpowiada ludzkiej mowie, ucho ma największą czułość. Ten zestaw częstotliwości nazywa się strefa mowy(1000-3000 Hz). Bezwzględna czułość na dźwięk w tym zakresie wynosi 1*10 -12 W/m 2 . Przy dźwiękach powyżej 20 000 Hz i poniżej 20 Hz bezwzględna czułość słuchowa gwałtownie spada - 1 * 10 -3 W / m 2. W zakresie mowy odbierane są dźwięki o ciśnieniu mniejszym niż 1/1000 bar (1 bar odpowiada 1/1 000 000 normalnego ciśnienia atmosferycznego). Na tej podstawie w urządzeniach nadawczych, aby zapewnić odpowiednie rozumienie mowy, informacja musi być przekazywana w zakresie częstotliwości mowy.

MECHANIZM POSTRZEGANIA WYSOKOŚCI (CZĘSTOTLIWOŚCI), NATĘŻENIA (MOCY) ORAZ LOKALIZACJI ŹRÓDŁA DŹWIĘKU (SŁYCHANIE OBUUSZOWE)

Percepcja częstotliwości fal dźwiękowych

Analizator słuchu to połączenie struktur mechanicznych, receptorowych i nerwowych, które odbierają i analizują wibracje dźwiękowe. Obwodowa część analizatora słuchowego jest reprezentowana przez narząd słuchu, składający się z ucha zewnętrznego, środkowego i wewnętrznego. Ucho zewnętrzne składa się z małżowiny usznej i przewodu słuchowego zewnętrznego. Małżowina noworodka jest spłaszczona, chrząstka miękka, skóra cienka, płat mały. Małżowina rośnie najszybciej w ciągu pierwszych dwóch lat i po 10 latach. Rośnie szybciej na długość niż na szerokość. Błona bębenkowa oddziela ucho zewnętrzne od ucha środkowego. Ucho środkowe składa się z jamy bębenkowej, kosteczek słuchowych i trąbki słuchowej.

Jama bębenkowa u noworodka ma taką samą wielkość jak u osoby dorosłej. W uchu środkowym znajdują się trzy kosteczki słuchowe: młoteczek, kowadełko i ucho wewnętrzne, czyli błędnik, ma podwójne ściany: błędnik błoniasty jest włożony w błędnik kostny. Labirynt kostny składa się z przedsionka, ślimaka i trzech kanałów półkolistych. Przewód ślimakowy dzieli ślimak na dwie części lub łuski. Ucho wewnętrzne noworodka jest dobrze rozwinięte, jego wymiary są zbliżone do dorosłego. Podstawne części komórek receptorowych stykają się z włóknami nerwowymi, które przechodzą przez błonę podstawną, a następnie wychodzą do kanału blaszki spiralnej. Następnie idą do neuronów zwoju spiralnego, który leży w kostnym ślimaku, gdzie zaczyna się sekcja przewodząca analizatora słuchowego. Aksony neuronów zwoju spiralnego tworzą włókna nerwu słuchowego, który wchodzi do mózgu między dolnymi konarami móżdżku a mostem i biegnie do nakrywki mostu, gdzie następuje pierwsze skrzyżowanie włókien i powstaje pętla boczna uformowany. Niektóre z jego włókien kończą się na komórkach wzgórka dolnego, gdzie znajduje się główny ośrodek słuchowy. Inne włókna bocznej pętli w rękojeści wzgórka dolnego zbliżają się do przyśrodkowego ciała kolankowatego. Procesy komórek tego ostatniego tworzą blask słuchowy, kończący się w korze górnego zakrętu skroniowego (sekcja korowa analizatora słuchowego).

Narząd Cortiego jest obwodową częścią analizatora słuchowego. Cechy wieku

Narząd Cortiego, znajdujący się na głównej błonie, zawiera receptory, które przekształcają wibracje mechaniczne w potencjały elektryczne, które pobudzają włókna nerwu słuchowego. Pod wpływem dźwięku główna membrana zaczyna wibrować, włoski komórek receptorowych ulegają deformacji, co powoduje generowanie potencjałów elektrycznych, które poprzez synapsy docierają do włókien nerwu słuchowego. Częstotliwość tych potencjałów odpowiada częstotliwości dźwięków, a amplituda zależy od natężenia dźwięku. W wyniku pojawienia się potencjałów elektrycznych dochodzi do wzbudzenia włókien nerwu słuchowego, które charakteryzują się spontaniczną aktywnością nawet w ciszy (100 impulsów/s). W przypadku dźwięku częstotliwość impulsów we włóknach wzrasta przez cały czas trwania bodźca. Dla każdego włókna nerwowego istnieje optymalna częstotliwość dźwięku, która zapewnia najwyższą częstotliwość wyładowań i najniższy próg odpowiedzi. Jeśli narząd spiralny jest uszkodzony, wysokie tony zanikają u podstawy, a niskie u góry. Zniszczenie środkowego zwijania prowadzi do utraty tonów o średniej częstotliwości zakresu. Istnieją dwa mechanizmy rozróżniania wysokości tonu: kodowanie przestrzenne i czasowe. Kodowanie przestrzenne opiera się na nierównym rozmieszczeniu wzbudzonych komórek receptorowych na głównej błonie. Przy niskich i średnich tonach przeprowadzane jest również kodowanie czasowe. Człowiek odbiera dźwięki o częstotliwości od 16 do 20 000 Hz. Zakres ten odpowiada 10-11 oktawom. Granice słyszenia zależą od wieku: im starsza osoba, tym częściej nie słyszy wysokich tonów. Różnica w częstotliwości dźwięków charakteryzuje się minimalną różnicą w częstotliwości dwóch dźwięków, które łapie dana osoba. Osoba jest w stanie zauważyć różnicę 1-2 Hz. Bezwzględna wrażliwość słuchowa to minimalna siła dźwięku słyszana przez osobę w połowie przypadków jego dźwięku. W obszarze od 1000 do 4000 Hz ludzki słuch ma maksymalną czułość. W tej strefie znajdują się również pola mowy. Górna granica słyszalności występuje wtedy, gdy zwiększenie głośności dźwięku o stałej częstotliwości powoduje nieprzyjemne uczucie ucisku i bólu w uchu. Jednostką głośności dźwięku jest bel. W życiu codziennym decybele są zwykle używane jako jednostka głośności, tj. 0,1 bela. Maksymalny poziom głośności, przy którym dźwięk powoduje ból, wynosi 130-140 dB powyżej progu słyszalności. Analizator słuchu ma dwie symetryczne połówki (słyszenie obuuszne), tj. osoba charakteryzuje się słuchem przestrzennym - umiejętnością określania położenia źródła dźwięku w przestrzeni. Ostrość takiego słuchu jest wielka. Osoba może określić lokalizację źródła dźwięku z dokładnością do 1 °.

Słuch w ontogenezie

Pomimo wczesnego rozwoju analizatora słuchu, narząd słuchu u noworodka nie jest jeszcze w pełni ukształtowany. Ma względną głuchotę, która jest związana z cechami strukturalnymi ucha. Noworodek reaguje na głośne dźwięki drżeniem, ustaniem płaczu, zmianą oddechu. Słuch u dzieci staje się dość wyraźny pod koniec drugiego - na początku trzeciego miesiąca. W 2 miesiącu życia dziecko różnicuje jakościowo różne dźwięki, w wieku 3-4 miesięcy rozróżnia wysokość w zakresie od 1 do 4 oktaw, w wieku 4-5 miesięcy dźwięki stają się bodźcami warunkowymi, chociaż pokarm warunkowy i odruchy obronne na dźwięk bodźce są już rozwinięte od 3 -5 tygodnia życia. W wieku 1-2 lat dzieci rozróżniają dźwięki, których różnica wynosi 1 ton, a do 4 lat - nawet 3/4 i 1/2 tonu. Ostrość słuchu definiuje się jako najmniejszą ilość dźwięku, która może wywołać wrażenie dźwiękowe (próg słyszenia). U osoby dorosłej próg słyszenia mieści się w przedziale 10-12 dB, u dzieci w wieku 6-9 lat - 17-24 dB, w wieku 10-12 lat - 14-19 dB. Największą ostrość dźwięku osiąga wiek gimnazjalny i licealny.

87 pytanie. Zapobieganie krótkowzrocznościlubkrótkowzroczność, astygmatyzm, utrata słuchu. Krótkowzroczność to wada wzroku polegająca na tym, że osoba nie widzi przedmiotów znajdujących się daleko i doskonale widzi przedmioty znajdujące się blisko. Choroba jest bardzo powszechna, dotyka jedną trzecią całej populacji Ziemi. Krótkowzroczność pojawia się zwykle w wieku 7-15 lat, może się nasilić lub pozostać na tym samym poziomie bez zmian przez całe życie.

Profilaktyka krótkowzroczności: Właściwe oświetlenie zmniejszy zmęczenie oczu, dlatego warto zadbać o odpowiednią organizację miejsca pracy, lampkę stołową. Nie zaleca się pracy ze świetlówką. Zgodność z reżimem obciążeń wizualnych, na przemian z obciążeniami fizycznymi. Prawidłowe, zbilansowane odżywianie powinno zawierać kompleks niezbędnych witamin i minerałów: cynk, magnez, witaminę A itp. Wzmocnienie organizmu poprzez hartowanie, aktywność fizyczną, masaż, prysznic kontrastowy. Monitoruj prawidłową postawę dziecka. Te proste środki ostrożności minimalizują ryzyko ograniczonego widzenia na odległość, czyli krótkowzroczności. Ważne jest, aby wziąć to wszystko pod uwagę w przypadku rodziców, których dziecko ma dziedziczną skłonność do tej choroby.

Astygmatyzm dziecięcy to taka wada optyczna, gdy w oku występują jednocześnie dwa ogniska optyczne, a ponadto żadne z nich nie jest tam, gdzie powinno. Wynika to z faktu, że rogówka załamuje promienie wzdłuż jednej osi silniej niż wzdłuż drugiej.

Zapobieganie.

Często dzieci po prostu nie zauważają, że ich wzrok się pogarsza. Tak więc, nawet jeśli nie ma żadnych skarg, lepiej raz w roku pokazać dziecku okulistę. Wtedy choroba zostanie wykryta na czas i rozpocznie się leczenie. Ćwiczenia oczu na astygmatyzm są całkiem przydatne. Tak więc R.S. Agarwal radzi wykonywać duże obroty 100 razy, przesuwać wzrok wzdłuż linii z małym drukiem stołu do widzenia, łącząc je z mruganiem na każdej linii.

Ubytek słuchu – ubytek słuchu o różnym nasileniu, w którym percepcja mowy jest utrudniona, ale możliwa przy spełnieniu określonych warunków (zbliżenie mówiącego lub mówiącego do ucha, korzystanie ze sprzętu wzmacniającego dźwięk). Dzięki połączeniu patologii słuchu i mowy (głuchoty) dzieci nie są w stanie postrzegać i odtwarzać mowy. Profilaktyka niedosłuchu i głuchoty u dzieci jest najważniejszym sposobem rozwiązania problemu niedosłuchu. Wiodąca rola w zapobieganiu dziedzicznym formom niedosłuchu. Wszystkie kobiety w ciąży powinny być badane pod kątem chorób nerek i wątroby, cukrzycy i innych chorób. Konieczne jest ograniczenie przepisywania antybiotyków ototoksycznych kobietom w ciąży i dzieciom, zwłaszcza młodszym. Od pierwszych dni życia dziecka profilaktykę nabytych form niedosłuchu należy łączyć z profilaktyką chorób aparatu słuchowego, zwłaszcza o etiologii zakaźno-wirusowej. W przypadku wykrycia pierwszych oznak uszkodzenia słuchu dziecko powinno zostać skonsultowane z otorynolaryngologiem.