Frecvențele auzite de urechea umană. Informații de frecvență

Conținutul articolului

AUZ, capacitatea de a percepe sunete. Auzul depinde de: 1) urechea - externă, mijlocie și internă - care percepe vibrațiile sonore; 2) nervul auditiv, care transmite semnalele primite de la ureche; 3) anumite părți ale creierului (centri auditivi), în care impulsurile transmise de nervii auditivi determină conștientizarea semnalelor sonore originale.

Orice sursă de sunet - o coardă de vioară de-a lungul căreia este tras un arc, o coloană de aer care se mișcă într-o țeavă de orgă sau corzile vocale ale unei persoane care vorbește - provoacă vibrații în aerul din jur: mai întâi comprimare instantanee, apoi rarefacție instantanee. Cu alte cuvinte, fiecare sursă de sunet emite o serie de valuri alternative de presiune înaltă și joasă care se deplasează rapid prin aer. Acest flux de unde în mișcare creează sunetul perceput de organele auditive.

Majoritatea sunetelor pe care le întâlnim în fiecare zi sunt destul de complexe. Ele sunt generate de mișcări oscilatorii complexe ale unei surse de sunet, creând un întreg complex de unde sonore. În experimentele de cercetare auditivă, ei încearcă să aleagă cele mai simple semnale sonore posibile pentru a facilita evaluarea rezultatelor. Se depune mult efort pentru asigurarea unor oscilații periodice simple ale sursei de sunet (ca un pendul). Fluxul rezultat de unde sonore de o frecvență se numește ton pur; reprezintă o schimbare regulată, lină a presiunii înalte și scăzute.

Limitele percepției auditive.

Sursa de sunet „ideală” descrisă poate fi făcută să vibreze rapid sau încet. Acest lucru face posibilă clarificarea uneia dintre principalele întrebări care se ridică în studiul auzului, și anume care este frecvența minimă și maximă a vibrațiilor percepute de urechea umană ca sunet. Experimentele au arătat următoarele. Când oscilațiile apar foarte lent, mai puțin de 20 de cicluri complete de oscilație pe secundă (20 Hz), fiecare undă sonoră se aude separat și nu formează un ton continuu. Pe măsură ce frecvența de vibrație crește, o persoană începe să audă un ton scăzut continuu, similar cu sunetul celei mai joase țevi de bas a unei orgă. Pe măsură ce frecvența crește în continuare, înălțimea percepută devine mai mare; la 1000 Hz seamănă cu C înalt al unei soprane. Cu toate acestea, această notă este încă departe de limita superioară a auzului uman. Numai când frecvența se apropie de aproximativ 20.000 Hz, urechea umană normală devine treptat incapabilă de a auzi.

Sensibilitatea urechii la vibrațiile sonore de diferite frecvențe nu este aceeași. Răspunde deosebit de sensibil la fluctuațiile frecvențelor medii (de la 1000 la 4000 Hz). Aici sensibilitatea este atât de mare încât orice creștere semnificativă a acesteia ar fi nefavorabilă: în același timp, ar fi perceput un zgomot de fond constant al mișcării aleatorii a moleculelor de aer. Pe măsură ce frecvența scade sau crește în raport cu intervalul mediu, acuitatea auzului scade treptat. La marginile intervalului de frecvențe perceptibile, sunetul trebuie să fie foarte puternic pentru a fi auzit, atât de puternic încât este uneori simțit fizic înainte de a fi auzit.

Sunetul și percepția lui.

Un ton pur are două caracteristici independente: 1) frecvență și 2) putere sau intensitate. Frecvența este măsurată în herți, adică determinată de numărul de cicluri oscilatorii complete pe secundă. Intensitatea este măsurată prin mărimea presiunii pulsatorii a undelor sonore pe orice suprafață care se apropie și este de obicei exprimată în unități relative, logaritmice - decibeli (dB). Trebuie amintit că conceptele de frecvență și intensitate se aplică doar sunetului ca stimul fizic extern; acesta este așa-numitul caracteristicile acustice ale sunetului. Când vorbim despre percepție, i.e. despre un proces fiziologic, un sunet este evaluat ca înalt sau scăzut, iar puterea lui este percepută ca zgomot. În general, înălțimea, o caracteristică subiectivă a sunetului, este strâns legată de frecvența acestuia; Sunetele de înaltă frecvență sunt percepute ca înalte. De asemenea, pentru a generaliza, putem spune că zgomotul perceput depinde de puterea sunetului: auzim sunete mai intense cu atât mai puternice. Aceste relații, însă, nu sunt imuabile și absolute, așa cum se crede adesea. Înălțimea percepută a unui sunet este influențată într-o oarecare măsură de intensitatea acestuia, iar volumul perceput este influențată într-o oarecare măsură de frecvență. Astfel, prin modificarea frecvenței unui sunet, se poate evita modificarea înălțimii percepute, variind puterea acestuia în consecință.

„Diferență minimă vizibilă”.

Atât din punct de vedere practic cât și teoretic, determinarea diferenței minime de frecvență și intensitate a sunetului care poate fi detectată de ureche este o problemă foarte importantă. Cum ar trebui modificate frecvența și puterea semnalelor sonore, astfel încât ascultătorul să le observe? Se pare că diferența minimă vizibilă este determinată de o modificare relativă a caracteristicilor sunetului, mai degrabă decât de o schimbare absolută. Acest lucru este valabil atât pentru frecvență, cât și pentru puterea sunetului.

Modificarea relativă a frecvenței necesară discriminării este diferită atât pentru sunete cu frecvențe diferite, cât și pentru sunete cu aceeași frecvență, dar cu intensități diferite. Se poate spune, totuși, că este de aproximativ 0,5% pe o gamă largă de frecvențe de la 1000 la 12.000 Hz. Acest procent (așa-numitul prag de discriminare) este puțin mai mare la frecvențe mai mari și semnificativ mai mare la frecvențe mai mici. În consecință, urechea este mai puțin sensibilă la schimbările de frecvență la marginile intervalului de frecvență decât la valorile mijlocii, iar acest lucru este adesea observat de toți cei care cântă la pian; intervalul dintre două note foarte înalte sau foarte joase apare mai mic decât cel al notelor din gama medie.

Diferența minimă vizibilă este ușor diferită când vine vorba de intensitatea sunetului. Discriminarea necesită o schimbare destul de mare, de aproximativ 10% a presiunii undelor sonore (adică, aproximativ 1 dB), iar această valoare este relativ constantă pentru sunete de aproape orice frecvență și intensitate. Cu toate acestea, atunci când intensitatea stimulului este scăzută, diferența minimă perceptibilă crește semnificativ, în special pentru tonurile de joasă frecvență.

Tonuri în ureche.

O proprietate caracteristică a aproape oricărei surse de sunet este că nu numai că produce oscilații periodice simple (ton pur), dar efectuează și mișcări oscilatorii complexe care produc mai multe tonuri pure în același timp. De obicei, un astfel de ton complex constă din serii armonice (armonici), adică. de la frecvența cea mai joasă, fundamentală, plus tonuri, ale căror frecvențe depășesc fundamentala de un număr întreg de ori (2, 3, 4 etc.). Astfel, un obiect care vibrează la o frecvență fundamentală de 500 Hz poate produce, de asemenea, tonuri de 1000, 1500, 2000 Hz etc. Urechea umană se comportă într-un mod similar ca răspuns la un semnal sonor. Caracteristicile anatomice ale urechii oferă multe oportunități de transformare a energiei tonului pur, cel puțin parțial, în tonuri. Aceasta înseamnă că, chiar și atunci când sursa produce un ton pur, un ascultător atent poate auzi nu numai tonul principal, ci și una sau două tonuri subtile.

Interacțiunea a două tonuri.

Când două tonuri pure sunt percepute de ureche simultan, pot fi observate următoarele variante ale acțiunii lor comune, în funcție de natura tonurilor în sine. Se pot masca reciproc prin reducerea reciprocă a volumului. Acest lucru se întâmplă cel mai adesea atunci când tonurile nu diferă mult ca frecvență. Cele două tonuri se pot conecta între ele. În același timp, auzim sunete care corespund fie diferenței de frecvențe dintre ele, fie sumei frecvențelor lor. Când două tonuri sunt foarte apropiate ca frecvență, auzim un singur ton a cărui înălțime este aproximativ egală cu acea frecvență. Acest ton, totuși, devine mai puternic și mai silențios pe măsură ce cele două semnale acustice ușor nepotrivite interacționează continuu, fie îmbunătățindu-se, fie anulându-se reciproc.

Timbru.

Obiectiv vorbind, aceleași tonuri complexe pot varia în grad de complexitate, adică. prin compoziţia şi intensitatea tonurilor. O caracteristică subiectivă a percepției, care reflectă în general particularitatea sunetului, este timbrul. Astfel, senzațiile provocate de un ton complex sunt caracterizate nu numai de o anumită înălțime și volum, ci și de timbru. Unele sunete par bogate și pline, altele nu. Datorită în primul rând diferențelor de timbru, recunoaștem vocile diferitelor instrumente printre multe sunete. O notă A interpretată pe un pian poate fi ușor deosebită de aceeași notă interpretată pe un corn. Dacă, totuși, se reușește să filtreze și să atenueze tonurile fiecărui instrument, aceste note nu pot fi distinse.

Localizarea sunetelor.

Urechea umană nu numai că distinge sunetele și sursele lor; ambele urechi, lucrând împreună, sunt capabile să determine destul de precis direcția din care vine sunetul. Deoarece urechile sunt situate pe părțile opuse ale capului, undele sonore de la sursa sonoră nu ajung la ele exact în același timp și acționează cu forțe ușor diferite. Datorită diferenței minime de timp și forță, creierul determină destul de precis direcția sursei de sunet. Dacă sursa de sunet este strict în față, atunci creierul o localizează de-a lungul axei orizontale cu o precizie de câteva grade. Dacă sursa este deplasată într-o parte, precizia de localizare este puțin mai mică. Distingerea sunetului din spate de sunetul din față, precum și localizarea lui de-a lungul axei verticale, se dovedește a fi ceva mai dificilă.

Zgomot

adesea descris ca un sunet atonal, de ex. format din diverse. frecvențe neînrudite și, prin urmare, nu repetă în mod constant o astfel de alternanță de unde de înaltă și joasă presiune pentru a produce vreo frecvență specifică. Cu toate acestea, de fapt, aproape orice „zgomot” are propria înălțime, care este ușor de verificat prin ascultarea și compararea zgomotelor obișnuite. Pe de altă parte, orice „ton” are elemente de rugozitate. Prin urmare, diferențele dintre zgomot și ton sunt greu de definit în acești termeni. Acum există tendința de a defini zgomotul mai degrabă psihologic decât acustic, numind zgomotul pur și simplu un sunet nedorit. Reducerea zgomotului în acest sens a devenit o problemă modernă presantă. Deși zgomotul puternic constant provoacă, fără îndoială, surditate, iar munca în zgomot provoacă stres temporar, efectul său este probabil mai puțin de lungă durată și mai puțin sever decât i se atribuie uneori.

Auzul anormal și auzul animalelor.

Stimulul natural pentru urechea umană este sunetul care călătorește prin aer, dar urechea poate fi stimulată în alte moduri. De exemplu, toată lumea știe că sunetul poate fi auzit sub apă. De asemenea, dacă aplicați o sursă de vibrații pe partea osoasă a capului, apare o senzație de sunet datorită conducerii osoase. Acest fenomen este destul de util în unele forme de surditate: un mic transmițător aplicat direct pe procesul mastoid (partea craniului situată chiar în spatele urechii) permite pacientului să audă sunete amplificate de transmițător prin oasele craniului prin os. conducerea.

Desigur, nu numai oamenii au auz. Abilitatea de a auzi apare în stadiile incipiente ale evoluției și există deja la insecte. Diferite specii de animale percep sunete de diferite frecvențe. Unii aud o gamă mai mică de sunete decât oamenii, alții aud o gamă mai mare. Un bun exemplu este un câine, a cărui ureche este sensibilă la frecvențe dincolo de raza auzului uman. O utilizare a acestui lucru este de a produce fluiere, al căror sunet este inaudibil pentru oameni, dar suficient de tare pentru ca câinii să le audă.

Pentru orientarea noastră în lumea din jurul nostru, auzul joacă același rol ca și vederea. Urechea ne permite să comunicăm între noi folosind sunete; are o sensibilitate deosebită la frecvențele sonore ale vorbirii. Cu ajutorul urechii, o persoană preia diverse vibrații sonore din aer. Vibrațiile care provin de la un obiect (sursă de sunet) sunt transmise prin aer, care joacă rolul unui emițător de sunet, și sunt captate de ureche. Urechea umană percepe vibrațiile aerului cu o frecvență de 16 până la 20.000 Hz. Vibrațiile cu o frecvență mai mare sunt considerate ultrasunete, dar urechea umană nu le percepe. Capacitatea de a distinge tonurile înalte scade odată cu vârsta. Capacitatea de a capta sunetul cu ambele urechi face posibilă determinarea unde se află. În ureche, vibrațiile aerului sunt transformate în impulsuri electrice, care sunt percepute de creier ca sunet.

Urechea găzduiește și organul pentru a sesiza mișcarea și poziția corpului în spațiu - aparatul vestibular. Sistemul vestibular joacă un rol important în orientarea spațială a unei persoane, analizează și transmite informații despre accelerațiile și decelerațiile mișcării liniare și de rotație, precum și când poziția capului se schimbă în spațiu.

Structura urechii

Pe baza structurii externe, urechea este împărțită în trei părți. Primele două părți ale urechii, cea externă (exterioară) și cea medie, conduc sunetul. A treia parte - urechea internă - conține celule auditive, mecanisme de percepere a tuturor celor trei trăsături ale sunetului: înălțimea, puterea și timbrul.

Urechea externa- se numește partea proeminentă a urechii externe pavilionul urechii, baza sa este alcătuită din țesut de susținere semirigid - cartilaj. Suprafața anterioară a auriculului are o structură complexă și o formă variabilă. Este format din cartilaj și țesut fibros, cu excepția părții inferioare - lobul (lobul urechii) format din țesut adipos. La baza auriculului se află mușchii auriculari anterior, superior și posterior, ale căror mișcări sunt limitate.

Pe lângă funcția acustică (de colectare a sunetului), auricula joacă un rol protector, protejând canalul auditiv în timpan de influențele nocive ale mediului (apă, praf, curenți puternici de aer). Atât forma, cât și dimensiunea urechilor sunt individuale. Lungimea auriculului la bărbați este de 50–82 mm și lățimea de 32–52 mm; la femei dimensiunile sunt puțin mai mici. Zona mică a auriculului reprezintă toată sensibilitatea corpului și a organelor interne. Prin urmare, poate fi folosit pentru a obține informații importante din punct de vedere biologic despre starea oricărui organ. Auriculul concentrează vibrațiile sonore și le direcționează către deschiderea auditivă externă.

Canalul auditiv extern servește la conducerea vibrațiilor sonore ale aerului de la auriculă la timpan. Conductul auditiv extern are o lungime de 2 până la 5 cm, treimea sa exterioară este formată din țesut cartilaginos, iar 2/3 interioară este formată din os. Conductul auditiv extern este arcuit în direcția superior-posterior și se îndreaptă ușor atunci când auriculul este tras în sus și înapoi. În pielea canalului urechii există glande speciale care secretă o secreție gălbuie (ceară), a cărei funcție este de a proteja pielea de infecțiile bacteriene și de particule străine (insecte).

Conductul auditiv extern este separat de urechea medie prin timpan, care este întotdeauna retras spre interior. Aceasta este o placă subțire de țesut conjunctiv, acoperită la exterior cu epiteliu multistrat, iar la interior cu membrană mucoasă. Canalul auditiv extern servește la conducerea vibrațiilor sonore către timpan, care separă urechea exterioară de cavitatea timpanică (urechea medie).

urechea medie, sau cavitatea timpanică, este o cameră mică umplută cu aer care este situată în piramida osului temporal și este separată de canalul auditiv extern de timpan. Această cavitate are pereți osoși și membranosi (membrană timpanică).

Timpan este o membrană cu mișcare redusă de 0,1 microni grosime, țesută din fibre care rulează în direcții diferite și sunt întinse neuniform în zone diferite. Datorită acestei structuri, timpanul nu are o perioadă proprie de oscilație, ceea ce ar duce la amplificarea semnalelor sonore care coincid cu frecvența propriilor oscilații. Începe să vibreze sub influența vibrațiilor sonore care trec prin canalul auditiv extern. Printr-o deschidere pe peretele posterior, membrana timpanică comunică cu peștera mastoidiană.

Deschiderea trompei auditive (Eustachian) este situată în peretele anterior al cavității timpanice și duce în partea nazală a faringelui. Datorită acestui fapt, aerul atmosferic poate pătrunde în cavitatea timpanică. În mod normal, deschiderea trompei lui Eustachio este închisă. Se deschide în timpul mișcărilor de înghițire sau căscat, ajutând la egalizarea presiunii aerului asupra timpanului din partea laterală a cavității urechii medii și a orificiului auditiv extern, protejându-l astfel de rupturi care duc la deficiențe de auz.

În cavitatea timpanică se află Oscioarele urechii. Au dimensiuni foarte mici și sunt conectate într-un lanț care se extinde de la timpan până la peretele interior al cavității timpanice.

Osul exterior este ciocan- mânerul său este legat de timpan. Capul maleusului este legat de incus, care se articulează mobil cu capul etrieri.

Osiculele auditive au primit astfel de nume datorită formei lor. Oasele sunt acoperite cu o membrană mucoasă. Doi mușchi reglează mișcarea oaselor. Conexiunea oaselor este de așa natură încât crește presiunea undelor sonore pe membrana ferestrei ovale de 22 de ori, ceea ce permite undelor sonore slabe să miște lichidul în melc.

Urechea internăînchis în osul temporal și este un sistem de cavități și canale situate în substanța osoasă a părții petroase a osului temporal. Împreună formează labirintul osos, în interiorul căruia se află labirintul membranos. Labirint osos Este o cavitate osoasa de diverse forme si este formata din vestibul, trei canale semicirculare si cohlee. Labirint membranos constă dintr-un sistem complex de formațiuni membranoase subțiri situate în labirintul osos.

Toate cavitățile urechii interne sunt umplute cu lichid. În interiorul labirintului membranos există endolimfă, iar lichidul care spală labirintul membranos în exterior este perilimfă și are o compoziție similară cu lichidul cefalorahidian. Endolimfa diferă de perilimfă (conține mai mulți ioni de potasiu și mai puțini ioni de sodiu) - poartă o sarcină pozitivă în raport cu perilimfa.

Preludiu- partea centrala a labirintului osos, care comunica cu toate partile sale. Posterior vestibulului sunt trei canale osoase semicirculare: superior, posterior și lateral. Canalul semicircular lateral se află orizontal, celelalte două sunt în unghi drept față de acesta. Fiecare canal are o parte extinsă - o fiolă. Conține o ampulă membranoasă umplută cu endolimfă. Când endolimfa se mișcă în timpul unei modificări a poziției capului în spațiu, terminațiile nervoase sunt iritate. Excitația este transmisă de-a lungul fibrelor nervoase către creier.

Melc este un tub spiralat care formează două spire și jumătate în jurul unei tije osoase în formă de con. Este partea centrală a organului auditiv. În interiorul canalului osos al cohleei se află un labirint membranos, sau duct cohlear, de care se apropie terminațiile părții cohleare a nervului cranian al optulea.Vibrațiile perilimfei sunt transmise endolimfei ductului cohlear și activează terminațiile nervoase. a părții auditive a nervului al optulea cranian.

Nervul vestibulocohlear este format din două părți. Partea vestibulară conduce impulsurile nervoase de la vestibul și canalele semicirculare către nucleii vestibulari ai pușului și medular oblongata și mai departe către cerebel. Partea cohleară transmite informații de-a lungul fibrelor care urmează de la organul spiral (corti) către nucleii auditivi ai trunchiului cerebral și apoi - printr-o serie de comutări în centrii subcorticali - către cortexul părții superioare a lobului temporal al cerebralului. emisferă.

Mecanismul de percepție a vibrațiilor sonore

Sunetele apar din cauza vibrațiilor aerului și sunt amplificate în pavilion. Unda sonoră este apoi condusă prin canalul auditiv extern către timpan, făcându-l să vibreze. Vibrația timpanului este transmisă lanțului de osule auditive: maleus, incus și stape. Baza etajelor se fixează de fereastra vestibulului cu ajutorul unui ligament elastic, datorită căruia vibrațiile sunt transmise perilimfei. La rândul său, prin peretele membranos al ductului cohlear, aceste vibrații trec la endolimfă, a cărei mișcare provoacă iritarea celulelor receptore ale organului spiralat. Impulsul nervos rezultat urmează fibrele părții cohleare a nervului vestibulocohlear până la creier.

Traducerea sunetelor percepute de organul auzului ca senzații plăcute și neplăcute se realizează în creier. Undele sonore neregulate produc senzația de zgomot, în timp ce undele regulate, ritmice, sunt percepute ca tonuri muzicale. Sunetele circulă cu o viteză de 343 km/s la o temperatură a aerului de 15-16ºС.

Organul nostru auditiv este foarte sensibil. Cu auzul normal, suntem capabili să distingem sunete care provoacă vibrații neglijabile (calculate în fracțiuni de micron) ale timpanului.

Sensibilitatea analizorului auditiv la sunete de diferite înălțimi nu este aceeași. Urechea umană este cea mai sensibilă la sunete cu frecvențe de vibrație între 1000 și 3000. Pe măsură ce frecvența vibrațiilor scade sau crește, sensibilitatea scade. O scădere deosebit de accentuată a sensibilității este observată în regiunea celor mai joase și mai înalte sunete.

Odată cu vârsta, sensibilitatea auzului se modifică. Cea mai mare acuitate a auzului se observă la tinerii de 15-20 de ani, iar apoi scade treptat. Zona de cea mai mare sensibilitate până la vârsta de 40 de ani este în regiunea 3000 Hz, de la 40 la 60 de ani - în regiunea 2000 Hz și peste 60 de ani - în regiunea 1000 Hz.

Se numește intensitatea minimă a sunetului capabilă să provoace senzația unui sunet abia audibil pragul de auz, sau pragul auditiv. Cu cât este mai mică cantitatea de energie sonoră necesară pentru a obține senzația unui sunet abia audibil, adică cu cât pragul de senzație auditivă este mai scăzut, cu atât sensibilitatea urechii la un anumit sunet este mai mare. Din cele de mai sus rezultă că în regiunea frecvenţelor medii (de la 1000 la 3000 Hz) pragurile percepţiei auditive sunt cele mai scăzute, iar în regiunea frecvenţelor joase şi înalte pragurile cresc.

Cu auzul normal, pragul de senzație auditivă este de 0 dB. Trebuie amintit că zero decibel nu înseamnă absența sunetului (nu „sunet zero”), ci un nivel zero, adică nivelul de referință atunci când se măsoară intensitatea sunetelor percepute și corespunde intensității pragului pentru auzul normal.

Pe măsură ce intensitatea sunetului crește, senzația de volum al sunetului crește, dar când intensitatea sunetului atinge o anumită valoare, creșterea volumului încetează și apare o senzație de presiune sau chiar durere în ureche. Intensitatea sunetului la care se simte presiunea sau durerea se numește prag senzație neplăcută (prag de durere), prag de disconfort.

Distanța dintre pragul de senzație auditivă și pragul de disconfort este cea mai mare în regiunea de frecvență medie (1000-3000 Hz) și ajunge aici la 130 dB, adică raportul dintre forța maximă a sunetului care poate fi tolerată de ureche și forța minimă percepută este 10 13 sau 10.000.000.000 000 (zece trilioane).

Această capacitate a analizorului auditiv este cu adevărat uimitoare. Este imposibil de găsit un exemplu în tehnologie în care unul și același dispozitiv ar putea înregistra impacturi, a căror magnitudine ar fi diferită de astfel de cifre astronomice. Dacă ar fi posibil să se construiască un cântar cu același interval de sensibilitate ca urechea umană, atunci acești cântar ar putea cântări greutăți de la 1 miligram la 10.000 de tone.

Sensibilitatea analizorului auditiv este caracterizată nu numai de mărimea pragului de percepție, ci și de mărimea diferență, sau prag diferential. Pragul diferenței de frecvență este creșterea minimă, abia vizibilă pentru ureche, a frecvenței sunetului la frecvența inițială.

Pragurile de diferență sunt cele mai mici în intervalul de la 500 la 5000 Hz și sunt exprimate aici ca 0,003. Aceasta înseamnă că o schimbare, de exemplu, a frecvenței de 1000 Hz cu 3 Hz este deja simțită de urechea umană ca un sunet diferit.

Pragul de diferență al intensității sunetului este creșterea minimă a intensității sunetului, care dă o creștere abia vizibilă a volumului sunetului original. Pragurile de diferență ale intensității sunetului sunt în medie de 0,1-0,12, adică pentru ca sunetul să fie perceput ca mai puternic, acesta trebuie amplificat cu 0,1 din valoarea inițială sau cu 1 dB.

Prin urmare, zona de percepție auditivă la o persoană cu auz normal este limitată ca frecvență și intensitate a sunetului. În ceea ce privește frecvența, această regiune acoperă intervalul de la 16 la 25.000 Hz (gama de frecvență a auzului), iar ca putere - până la 130 dB (gama dinamică a auzului).

Este în general acceptat că regiunea vorbirii, adică frecvența și intervalul dinamic necesar pentru perceperea sunetelor vorbirii, ocupă doar o mică parte din întreaga regiune de percepție auditivă, și anume în frecvență de la 500 la 600 Hz și în putere de la 50 la 90. dB peste pragul de audibilitate. O astfel de limitare a zonei vorbirii în ceea ce privește frecvența și intensitatea poate fi totuși acceptată doar foarte condiționat, deoarece se dovedește a fi valabilă numai în raport cu zona sunetelor percepute care este cea mai importantă pentru înțelegerea vorbirii, dar nu acoperă toate sunetele care alcătuiesc vorbirea.

De fapt, o serie de sunete de vorbire, cum ar fi consoanele Cu, h, ts, conține formanți situati semnificativ peste 3000 Hz, și anume până la 8600 Hz. În ceea ce privește intervalul dinamic, trebuie avut în vedere că nivelul de intensitate al unei șoapte liniștite corespunde cu 10-15 dB, iar în vorbirea tare există componente a căror intensitate nu depășește nivelul vorbirii obișnuite în șoaptă, adică 25 dB. Acestea includ, de exemplu, unele consoane fără voce. În consecință, pentru discriminarea auditivă deplină a tuturor sunetelor vorbirii, este necesară păstrarea întregii sau aproape întregii zone de percepție auditivă, atât din punct de vedere al frecvenței, cât și al intensității sunetului.

Figura 17 arată gama de sunete percepute de urechea umană normală. Curba superioară înfățișează pragul de auzire a sunetelor de diferite frecvențe, curba inferioară - pragul senzațiilor neplăcute. Între aceste curbe se află zona percepției auditive, adică întreaga gamă de sunete audibile de oameni. Părțile umbrite ale diagramei acoperă zona celor mai frecvente sunete care apar în muzică și vorbire.

Adaptarea auditivă și oboseala auditivă. Traumă sonoră. Când este expus la stimuli sonori, are loc o scădere temporară a sensibilității organului auditiv. Deci, de exemplu, ieșind pe o stradă zgomotoasă, o persoană cu auz normal percepe zgomotul străzii ca fiind foarte puternic, corespunzător intensității sale reale. Cu toate acestea, după ceva timp, zgomotul străzii este perceput ca fiind mai puțin puternic, deși, de fapt, intensitatea zgomotului nu se modifică. Această scădere a senzației de zgomot este o consecință a scăderii sensibilității analizorului auditiv ca urmare a expunerii la un stimul sonor puternic. După încetarea expunerii la zgomot, când, de exemplu, o persoană intră într-o cameră liniștită de pe o stradă zgomotoasă, sensibilitatea organului auditiv este rapid restabilită, iar când iese din nou afară, persoana va percepe din nou zgomotul străzii ca fiind foarte tare. Această scădere temporară a sensibilității se numește adaptare(din latină adaptare - a adapta). Adaptarea este o reacție protector-adaptativă a organismului care protejează elementele nervoase ale analizorului auditiv de epuizare sub influența unui stimul puternic. Scăderea sensibilității auzului în timpul adaptării este de foarte scurtă durată. După încetarea stimulării sonore, sensibilitatea organului auditiv este restabilită în câteva secunde.

O modificare a sensibilității în timpul procesului de adaptare are loc atât la capetele periferice, cât și la cele centrale ale analizorului auditiv. Acest lucru este dovedit de faptul că, atunci când sunetul este aplicat la o ureche, sensibilitatea se modifică în ambele urechi.

Cu iritația intensă și prelungită (de exemplu, câteva ore) a analizorului auditiv, apare oboseala auditivă. Se caracterizează printr-o scădere semnificativă a sensibilității auzului, care se restabilește numai după o odihnă mai mult sau mai puțin lungă. Dacă în timpul adaptării, sensibilitatea este restabilită în câteva secunde, atunci pentru a restabili sensibilitatea atunci când analizorul auditiv devine obosit necesită timp măsurat în ore și uneori în zile. Odată cu suprastimularea frecventă și pe termen lung (peste câteva luni sau ani) a analizorului auditiv, pot apărea modificări patologice ireversibile în acesta, ducând la afectarea permanentă a auzului (afectarea zgomotului organului auditiv).

Cu o putere sonoră foarte mare, chiar și cu expunere pe termen scurt, poate apărea trauma sonora, uneori însoțită de o încălcare a structurii anatomice a urechii medii și interne.

Mascarea sunetului. Dacă un sunet este perceput pe fundalul altui sunet, atunci primul sunet este simțit mai puțin puternic decât în ​​tăcere: este, parcă, înecat de celălalt sunet.

De exemplu, într-un atelier zgomotos sau într-un tren de metrou, există o deteriorare semnificativă a percepției vorbirii, iar unele sunete slabe într-un mediu cu zgomot de fond nu sunt percepute deloc.

Acest fenomen se numește mascând sunetul. Pentru sunete cu tonuri diferite, mascarea este exprimată diferit. Sunetele înalte sunt puternic mascate de sunetele joase și, dimpotrivă, au un efect de mascare foarte mic asupra sunetelor joase. Efectul de mascare al sunetelor apropiate de sunetul mascat este cel mai pronunțat. În practică, de multe ori trebuie să se ocupe de efectul de mascare al diferitelor zgomote. De exemplu, zgomotul unei străzi de oraș are un efect de amortizare (mascare), ajungând la 50-60 dB în timpul zilei.

Stereofonic auz. Prezența a două urechi determină capacitatea de a determina direcția sursei de sunet. Această abilitate se numește stereofonic(cu două urechi) auz, sau ototopice(din greaca otos - ureche si topos - loc).

Pentru a explica această proprietate a analizorului auditiv s-au făcut trei propuneri: 1) urechea situată mai aproape de sursa sonoră percepe sunetul mai puternic decât cel opus; 2) urechea situată mai aproape de sursa sonoră o percepe puțin mai devreme; 3) vibrațiile sonore ajung la ambele urechi în faze diferite. Aparent, capacitatea de a distinge direcția sunetului se datorează acțiunii combinate a tuturor celor trei factori.

Pentru a determina cu precizie direcția unei surse de sunet, este necesar ca auzul în ambele urechi să fie același. Auzul poate fi redus, dar cu o scădere egală la ambele urechi. Dacă se aude sunetul, direcția acestuia va fi determinată corect. Trebuie remarcat faptul că, chiar și cu auzul asimetric în ambele urechi și chiar cu surditate completă la o ureche, o anumită capacitate de a determina direcția unei surse de sunet poate fi dezvoltată printr-un antrenament special.

Analizorul auditiv are capacitatea nu numai de a distinge direcția sunetului, ci și de a determina locația sursei sale, adică de a estima distanța la care se află sursa de sunet. De asemenea, auzul binaural face posibilă perceperea complexelor de sunet complexe, atunci când sunetul vine simultan din direcții diferite și, în același timp, determină poziția surselor de sunet în spațiu (stereofonie).

Principalele etape ale dezvoltării funcției auditive la un copil

Analizatorul auditiv uman începe să funcționeze din momentul nașterii sale. Când sunt expuși la sunetele de volum suficient la nou-născuți, se pot observa răspunsuri care apar în funcție de tipul de reflexe necondiționate și se manifestă sub formă de modificări ale respirației și ale pulsului, mișcări întârziate de sugere etc. La sfârșitul primei și la început. din a doua lună de viață, copilul își formează deja reflexe condiționate la stimuli sonori. Prin întărirea în mod repetat a unui semnal sonor (de exemplu, sunetul unui clopot) cu hrănire, este posibil să se dezvolte la un astfel de copil o reacție condiționată sub formă de mișcări de suge, ca răspuns la stimularea sonoră. Foarte devreme (în luna a treia) copilul începe să distingă sunetele după calitatea lor (timbrul, înălțimea). Conform celor mai recente cercetări, discriminarea primară a sunetelor care diferă brusc unele de altele ca caracter (de exemplu, zgomote și bătăi de la tonuri muzicale, precum și discriminarea tonurilor în octavele adiacente) poate fi observată chiar și la nou-născuți. Conform acelorași date, nou-născuții au și capacitatea de a determina direcția sunetului.

În perioada ulterioară, capacitatea de a diferenția sunete se dezvoltă în continuare și se extinde la voce și elementele vorbirii. Copilul începe să reacționeze diferit la diferite intonații și cuvinte diferite, dar acestea din urmă nu sunt percepute de el suficient de detaliat la început. În timpul celui de-al doilea și al treilea an de viață, în legătură cu formarea vorbirii la copil, are loc o dezvoltare ulterioară a funcției auditive, caracterizată printr-o rafinare treptată a percepției compoziției sonore a vorbirii. La sfârșitul primului an, copilul distinge de obicei cuvintele și frazele în principal după conturul ritmic și colorarea intonației, iar la sfârșitul celui de-al doilea și începutul celui de-al treilea an are deja capacitatea de a distinge toate sunetele vorbirii după ureche. . În același timp, dezvoltarea percepției auditive diferențiate a sunetelor vorbirii are loc în strânsă interacțiune cu dezvoltarea părții de pronunție a vorbirii. Această interacțiune este bidirecțională. Pe de o parte, diferențierea pronunției depinde de starea funcției auditive, iar pe de altă parte, capacitatea de a pronunța unul sau altul sunet al vorbirii îl face mai ușor pentru copil să-l distingă după ureche. Trebuie remarcat, totuși, că, în mod normal, dezvoltarea diferențierii auditive precede perfecționarea abilităților de pronunție. Această circumstanță se reflectă în faptul că copiii de 2-3 ani, deși disting complet structura sonoră a cuvintelor după ureche, nici măcar nu o pot reproduce reflectat. Dacă inviți un astfel de copil să repete, de exemplu, cuvântul creion, o va reproduce ca „kalandas”, dar de îndată ce un adult spune „kalandas” în loc de creion, copilul va recunoaște imediat falsitatea în pronunția adultului.

La transmiterea vibrațiilor prin aer și până la 220 kHz la transmiterea sunetului prin oasele craniului. Aceste unde au o semnificație biologică importantă, de exemplu, undele sonore în intervalul 300-4000 Hz corespund vocii umane. Sunetele de peste 20.000 Hz au o importanță practică mică, deoarece încetinesc rapid; vibrațiile sub 60 Hz sunt percepute prin simțul vibrațiilor. Se numește gama de frecvențe pe care o persoană le poate auzi auditive sau gama de sunet; frecvențele superioare se numesc ultrasunete, iar frecvențele inferioare sunt numite infrasunete.

Fiziologia auzului

Capacitatea de a distinge frecvențele sonore depinde foarte mult de individ: vârsta, sexul, susceptibilitatea la boli de auz, antrenament și oboseală auditivă. Persoanele fizice sunt capabile să perceapă sunet de până la 22 kHz și, eventual, mai mult.

Unele animale pot auzi sunete care sunt inaudibile de oameni (ultrasunete sau infrasunete). Liliecii folosesc ultrasunetele pentru ecolocație în timpul zborului. Câinii sunt capabili să audă ultrasunetele, care este ceea ce funcționează fluierele silențioase. Există dovezi că balenele și elefanții pot folosi infrasunetele pentru a comunica.

O persoană poate distinge mai multe sunete în același timp datorită faptului că pot exista mai multe unde staționare în cohlee în același timp.

Explicarea în mod satisfăcător a fenomenului auzului s-a dovedit a fi o sarcină extraordinar de dificilă. Persoana care a prezentat o teorie care a explicat percepția înălțimii și a volumului sunetului i-ar fi garantat aproape sigur un premiu Nobel.

Text original(Engleză)

Explicarea adecvată a auzului s-a dovedit a fi o sarcină deosebit de dificilă. Aproape că s-ar asigura un premiu Nobel prezentând o teorie care să explice satisfăcător nu mai mult decât percepția înălțimii și a sonorității.

- Reber, Arthur S., Reber (Roberts), Emily S. Dicționarul Penguin de psihologie. - Ediția a 3-a. - Londra: Penguin Books Ltd, . - 880 s. - ISBN 0-14-051451-1, ISBN 978-0-14-051451-3

La începutul anului 2011, în unele mass-media legate de subiecte științifice, a existat un scurt raport despre activitatea comună a două institute israeliene. Creierul uman conține neuroni specializați care ne permit să estimăm înălțimea unui sunet, până la 0,1 ton. Alte animale decât liliecii nu au o astfel de adaptare, iar pentru diferite specii precizia este limitată la 1/2 până la 1/3 de octavă. (Atenție! Aceste informații necesită clarificări!)

Psihofiziologia auzului

Proiectarea senzațiilor auditive în exterior

Indiferent de modul în care apar senzațiile auditive, de obicei le atribuim lumii exterioare și, prin urmare, căutăm întotdeauna motivul stimulării auzului nostru în vibrațiile primite din exterior de la o distanță sau alta. Această trăsătură în sfera auzului este mult mai puțin pronunțată decât în ​​sfera senzațiilor vizuale, care se disting prin obiectivitatea și localizarea spațială strictă și, probabil, este dobândită și prin experiență îndelungată și controlul altor simțuri. Cu senzațiile auditive, capacitatea de a proiecta, obiectiva și localiza spațial nu poate atinge grade atât de înalte ca în cazul senzațiilor vizuale. Acest lucru se datorează unor astfel de caracteristici structurale ale aparatului auditiv, cum ar fi, de exemplu, lipsa mecanismelor musculare, care îl privează de capacitatea de a face determinări spațiale precise. Cunoaștem importanța enormă pe care o are sentimentul muscular în toate definițiile spațiale.

Judecăți despre distanța și direcția sunetelor

Judecățile noastre cu privire la distanța la care sunt emise sunetele sunt foarte inexacte, mai ales dacă o persoană are ochii închiși și nu vede sursa sunetelor și a obiectelor din jur, prin care se poate judeca „acustica mediului” pe baza experienței de viață. , sau acustica mediului este atipică: deci De exemplu, într-o cameră acustică anecoică, vocea unei persoane aflată la doar un metru de ascultător i se pare acestuia din urmă a fi de multe ori sau chiar de zeci de ori mai îndepărtată. De asemenea, sunetele familiare par mai apropiate de noi cu cât sunt mai puternice și invers. Experiența arată că ne înșelim mai puțin în determinarea distanței de zgomot decât a tonurilor muzicale. Capacitatea unei persoane de a judeca direcția sunetelor este foarte limitată: neavând urechi mobile care sunt convenabile pentru colectarea sunetelor, în cazuri de îndoială recurge la mișcări ale capului și o pune într-o poziție în care sunetele se disting cel mai bine, adică sunetul este localizat de o persoană în acea direcție, din care se aude mai puternic și „mai clar”.

Există trei mecanisme cunoscute prin care se poate distinge direcția sunetului:

• Diferența de amplitudine medie (în mod istoric primul principiu descoperit): pentru frecvențele de peste 1 kHz, adică acelea în care lungimea de undă a sunetului este mai mică decât dimensiunea capului ascultătorului, sunetul care ajunge la urechea apropiată este de o intensitate mai mare.
• Diferența de fază: neuronii ramificați sunt capabili să discearnă o schimbare de fază de până la 10-15 grade între sosirea undelor sonore în urechea dreaptă și cea stângă pentru frecvențe în intervalul aproximativ de 1 până la 4 kHz (care corespunde cu o precizie a timpului de sosire). de 10 μs).
• Diferență în spectru: pliurile auriculului, capului și chiar umerilor introduc mici distorsiuni de frecvență în sunetul perceput, absorbind diferite armonici în mod diferit, ceea ce este interpretat de creier ca informații suplimentare despre localizarea orizontală și verticală a sunetului.

Capacitatea creierului de a percepe diferențele descrise în sunetul auzit de urechea dreaptă și stângă a condus la crearea tehnologiei de înregistrare binaurală.

Mecanismele descrise nu funcționează în apă: determinarea direcției prin diferența de volum și spectru este imposibilă, deoarece sunetul din apă trece aproape fără pierdere direct către cap și, prin urmare, către ambele urechi, motiv pentru care volumul și spectrul sunetului. în ambele urechi, în orice locație a sursei, sunetele sunt identice cu precizie ridicată; Determinarea direcției sursei de sunet prin schimbarea de fază este imposibilă, deoarece din cauza vitezei mult mai mari a sunetului în apă, lungimea de undă crește de mai multe ori, ceea ce înseamnă că schimbarea de fază scade de multe ori.

Din descrierea mecanismelor de mai sus, motivul imposibilității determinării locației surselor de sunet de joasă frecvență este, de asemenea, clar.

Test de auz

Auzul este testat folosind un dispozitiv special sau un program de calculator numit audiometru.

Sunt determinate și caracteristicile de frecvență ale auzului, ceea ce este important atunci când se produce vorbire la copiii cu deficiențe de auz.

Normă

Percepția intervalului de frecvență 16 Hz - 22 kHz se modifică odată cu vârsta - frecvențele înalte nu mai sunt percepute. O scădere a intervalului de frecvențe audibile este asociată cu modificări ale urechii interne (cohlee) și cu dezvoltarea hipoacuziei senzorineurale odată cu vârsta.

Pragul de auz

Pragul de auz- presiunea sonoră minimă la care un sunet de o anumită frecvență este perceput de urechea umană. Pragul de auz este exprimat în decibeli. Nivelul zero este considerat o presiune sonoră de 2·10−5 Pa la o frecvență de 1 kHz. Pragul de auz al unei anumite persoane depinde de caracteristicile individuale, de vârstă și de starea fiziologică.

Pragul durerii

Pragul durerii auditive- cantitatea de presiune sonoră la care apare durerea în organul auditiv (care este asociată, în special, cu atingerea limitei de alungire a timpanului). Depășirea acestui prag are ca rezultat o traumă acustică. Senzația de durere determină limita intervalului dinamic al audibilității umane, care este în medie de 140 dB pentru un semnal de ton și 120 dB pentru zgomotul cu spectru continuu.

Patologie

Vezi si

• Halucinații auditive
• Nerv auditiv

Literatură

Dicționar enciclopedic fizic/Ch. ed. A. M. Prohorov. Ed. colegiul D. M. Alekseev, A. M. Bonch-Bruevich, A. S. Borovik-Romanov și alții - M.: Sov. Encicl., 1983. - 928 p., p. 579

Legături

• Preluare video Percepția auditivă

Sisteme de organe umane

Sistemul cardiovascular (inima, vase de sânge) Sistemul limfatic Sistemul digestiv Sistemul endocrin Sistemul imunitar Sistemul senzorial (sistemul somatosenzorial, sistemul vizual, sistemul senzorial olfactiv, sistemul senzorial auditiv, sistemul senzorial gustativ) Sistemul tegumentar Sistemul nervos (central, periferic) Sistemul musculo-scheletic (scheletic) sistem, sistem muscular) sistem genito-urinar (sistem reproductor, sistem urinar) Aparat respirator

Fundația Wikimedia. 2010.

Sinonime:

Vedeți ce înseamnă „Auzirea” în alte dicționare:

auz- auzul și... Dicționar de ortografie rusă

auz- auz/... Dicționar morfem-ortografic

Substantiv, m., folosit. adesea Morfologie: (nu) ce? auzul și auzul, ce? auzi, (vezi) ce? auzul, ce? zvon, despre ce? despre auz; pl. Ce? zvonuri, (nu) ce? zvonuri, ce? zvonuri, (vezi) ce? zvonuri, ce? zvonuri despre ce? despre percepția zvonurilor de către autorități... ... Dicţionarul explicativ al lui Dmitriev

soț. unul dintre cele cinci simțuri prin care sunetele sunt recunoscute; instrumentul este urechea lui. Auzul este plictisitor, subțire. La animalele surde și fără urechi, auzul este înlocuit de o senzație de tremur. Merge după ureche, caută după ureche. | O ureche muzicală, un sentiment interior care înțelege reciproc... ... Dicţionarul explicativ al lui Dahl

Slukha, m. 1. numai unitate. Unul dintre cele cinci simțuri externe, care conferă capacitatea de a percepe sunete, capacitatea de a auzi. Urechea este organul auzului. Auzul acut. „Un țipăt răgușit i-a ajuns la urechi.” Turgheniev. „Îmi doresc slavă, pentru ca urechile voastre să fie uimite de numele meu... Dicționarul explicativ al lui Ushakov

ENCICLOPEDIA MEDICINII

FIZIOLOGIE

Cum percepe urechea sunetele

Urechea este un organ care transformă undele sonore în impulsuri nervoase pe care creierul le poate percepe. Prin interacțiunea între ele, elementele urechii interne dau

suntem capabili să distingem sunetele.

Împărțit anatomic în trei părți:

□ Urechea exterioară - concepută pentru a direcționa undele sonore în structurile interne ale urechii. Este format din auriculă, care este un cartilaj elastic acoperit cu piele cu țesut subcutanat, legat de pielea craniului și de canalul auditiv extern - tubul auditiv, acoperit cu ceară. Acest tub se termină în timpan.

□ Urechea medie este o cavitate care contine mici oscule auditive (ciocan, incus, braze) si tendoanele a doi muschi mici. Poziția grafelor îi permite să lovească fereastra ovală, care este intrarea în cohlee.

□ Urechea internă este formată din:

■ din canalele semicirculare ale labirintului osos şi vestibulul labirintului, care fac parte din aparatul vestibular;

■ din cohlee - organul propriu-zis al auzului. Cohleea urechii interne seamănă foarte mult cu coaja unui melc viu. În transversal

În secțiune transversală, puteți vedea că este format din trei părți longitudinale: scala timpanului, scala vestibulară și canalul cohlear. Toate cele trei structuri sunt umplute cu fluid. Organul spiral al lui Corti este situat în canalul cohlear. Este format din 23.500 de celule sensibile, echipate cu păr, care captează efectiv undele sonore și apoi le transmit prin nervul auditiv către creier.

Anatomia urechii

Urechea externa

Este format din auriculă și canalul auditiv extern.

urechea medie

Conține trei oase mici: malleus, nicovală și etrier.

Urechea internă

Conține canalele semicirculare ale labirintului osos, vestibulul labirintului și cohleea.

< Наружная, видимая часть уха называется ушной раковиной. Она служит для передачи звуковых волн в слуховой канал, а оттуда в среднее и внутреннее ухо.

Iar urechea exterioară, medie și interioară joacă un rol important în conducerea și transmiterea sunetului din mediul extern către creier.

Ce este sunetul?

Sunetul călătorește prin atmosferă, trecând dintr-o zonă de înaltă presiune într-o zonă de joasă presiune.

Unda de sunet

cu o frecvență mai mare (albastru) corespunde unui sunet înalt. Verdele indică sunetul scăzut.

Cele mai multe sunete pe care le auzim sunt o combinație de unde sonore de frecvențe și amplitudini diferite.

Sunetul este un tip de energie; Energia sonoră este transmisă în atmosferă sub formă de vibrații ale moleculelor de aer. În absența unui mediu molecular (aer sau oricare altul), sunetul nu poate călători.

MIȘCAREA MOLECULELOR În atmosfera în care se deplasează sunetul, există zone de înaltă presiune în care moleculele de aer sunt situate mai aproape unele de altele. Ele alternează cu zone de joasă presiune, unde moleculele de aer sunt mai îndepărtate.

Când unele molecule se ciocnesc cu moleculele învecinate, ele își transferă energia acestora. Se creează un val care poate călători pe distanțe lungi.

Acesta este modul în care se transferă energia sonoră.

Când undele de înaltă și joasă presiune sunt distribuite uniform, se spune că tonul este clar. O astfel de undă sonoră este creată de un diapazon.

Undele sonore generate în timpul reproducerii vorbirii sunt distribuite neuniform și sunt combinate.

ÎNĂLȚIE ȘI AMPLITUDINE Înălțimea unui sunet este determinată de frecvența de vibrație a undei sonore. Se măsoară în Herți (Hz). Cu cât frecvența este mai mare, cu atât sunetul este mai mare. Intensitatea unui sunet este determinată de amplitudinea vibrațiilor undei sonore. Urechea umană percepe sunete a căror frecvență variază de la 20 la 20.000 Hz.

< Полный диапазон слышимости человека составляет от 20 до 20 ООО Гц. Человеческое ухо может дифференцировать примерно 400 ООО различных звуков.

Acești doi boi au aceeași frecvență, dar a^vviy-du diferit (culoarea albastră corespunde unui sunet mai puternic).