Frecvențele captate de urechea umană. Informații de frecvență

Conținutul articolului

AUZ, capacitatea de a percepe sunete. Auzul depinde de: 1) urechea - exterioară, mijlocie și interioară - 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 pe care a fost 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 înconjurător: mai întâi, compresie instantanee, apoi rarefacție instantanee. Cu alte cuvinte, fiecare sursă de sunet emite o serie de unde de presiune înaltă și joasă alternativă care se propagă rapid prin aer. Acest flux de unde în mișcare formează 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 sursei de sunet, creând un întreg complex de unde sonore. Experimentele auditive încearcă să aleagă semnale sonore cât mai simple, astfel încât să fie mai ușor de evaluat rezultatele. Se depune mult efort pentru a furniza oscilații periodice simple ale sursei de sunet (cum ar fi un pendul). Fluxul rezultat de unde sonore de o frecvență se numește ton pur; este o schimbare regulată, lină, a presiunii înalte și joase.

Limitele percepției auditive.

Sursa de sunet „ideală” descrisă poate fi făcută să oscileze rapid sau încet. Acest lucru ne permite să clarificăm una dintre principalele întrebări care apar în studiul auzului, și anume care este frecvența minimă și maximă a oscilațiilor percepute de urechea umană ca sunet. Experimentele au arătat următoarele. Când oscilațiile sunt foarte lente, mai puțin de 20 de oscilații complete 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, tonul perceput devine din ce în ce mai mare; la o frecvență de 1000 Hz, seamănă cu do-ul superior 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 încetează treptat să audă.

Sensibilitatea urechii la vibrațiile sonore de diferite frecvențe nu este aceeași. Este deosebit de sensibil la fluctuațiile de frecvență medie (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 percepute, 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 este determinată de numărul de cicluri oscilatorii complete pe secundă. Intensitatea este măsurată prin mărimea presiunii pulsatorii a undelor sonore pe orice suprafață contrară 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 procesul fiziologic, sunetul este evaluat ca înalt sau scăzut, iar puterea lui este percepută ca zgomot. În general, înălțimea - caracteristica subiectivă a sunetului - este strâns legată de frecvența acestuia; sunetele de înaltă frecvență sunt percepute ca înalte. De asemenea, in general, putem spune ca zgomotul perceput depinde de puterea sunetului: auzim sunete mai intense cu cat mai puternice. Aceste rapoarte, totuși, nu sunt fixe și absolute, așa cum se presupune adesea. Înălțimea percepută a unui sunet este afectată într-o oarecare măsură de puterea acestuia, în timp ce volumul perceput este afectată de frecvența acestuia. 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 din punct de vedere teoretic, determinarea diferenței minime perceptibile de ureche în frecvența și puterea sunetului este o problemă foarte importantă. Cum ar trebui schimbate frecvența și puterea semnalelor audio, astfel încât ascultătorul să observe acest lucru? S-a dovedit că diferența minimă vizibilă este determinată de modificarea relativă a caracteristicilor sunetului, mai degrabă decât de modificările absolute. Acest lucru se aplică atât frecvenței, cât și intensității 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 mult mai mare la frecvențe mai joase. În consecință, urechea este mai puțin sensibilă la schimbarea frecvenței la sfârșitul intervalului de frecvență decât la mijloc, iar acest lucru este adesea observat de toți cântătorii de pian; intervalul dintre două note foarte înalte sau foarte joase pare a fi mai scurt decât cel al notelor din gama medie.

Diferența minimă vizibilă în ceea ce privește puterea sunetului este oarecum diferită. Discriminarea necesită o schimbare destul de mare a presiunii undelor sonore, aproximativ 10% (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 dau 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 și tonuri de 1000, 1500, 2000 Hz etc. Urechea umană răspunde la un semnal sonor într-un mod similar. Caracteristicile anatomice ale urechii oferă multe oportunități de transformare a energiei unui ton pur, cel puțin parțial, în tonuri. Deci, chiar și atunci când sursa dă un ton pur, un ascultător atent poate auzi nu numai tonul principal, ci și abia perceptibil unul sau două tonuri.

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 apare cel mai adesea atunci când tonurile nu variază foarte mult ca frecvență. 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 se potrivește aproximativ cu acea frecvență. Acest ton, totuși, devine mai puternic și mai silențios, pe măsură ce cele două semnale acustice ușor nepotrivite interacționează continuu, amplificându-se și anulându-se reciproc.

Timbru.

Obiectiv vorbind, aceleași tonuri complexe pot diferi în grad de complexitate, adică. compoziţia şi intensitatea tonurilor. Caracteristica subiectivă a percepției, care reflectă în general particularitatea sunetului, este timbrul. Astfel, senzațiile provocate de un ton complex se caracterizează nu numai printr-o anumită înălțime și volum, ci și printr-un timbru. Unele sunete sunt bogate și pline, altele nu. În primul rând, datorită diferențelor de timbru, recunoaștem vocile diferitelor instrumente dintr-o varietate de 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 înăbușe tonurile fiecărui instrument, aceste note nu pot fi distinse.

Localizarea sunetului.

Urechea umană nu numai că distinge între sunete 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 în același timp și acționează cu forțe ușor diferite. Datorită diferenței minime de timp și putere, 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, este oarecum mai dificilă.

Zgomot

adesea descris ca un sunet atonal, de ex. format din diverse frecvențe care nu sunt legate între ele și, prin urmare, nu repetă o astfel de alternanță de unde de înaltă și joasă presiune suficient de consistent pentru a obține o anumită frecvență. Cu toate acestea, de fapt, aproape orice „zgomot” are propria înălțime, care este ușor de văzut ascultând și comparând zgomotele 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. Tendința actuală este 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 continuu duce, fără îndoială, la surditate, iar munca în condiții zgomotoase provoacă stres temporar, totuși probabil are un efect mai puțin durabil și mai puternic decât i se atribuie uneori.

Auzul și auzul anormal la animale.

Stimulul natural pentru urechea umană este propagarea sunetului în aer, dar urechea poate fi afectată în alte moduri. Toată lumea, de exemplu, știe bine că sunetul se aude sub apă. De asemenea, dacă o sursă de vibrații este aplicată pe partea osoasă a capului, apare o senzație de sunet datorită conducerii osoase. Acest fenomen este foarte util în unele forme de surditate: un mic emițător aplicat direct pe procesul mastoid (partea craniului situată chiar în spatele urechii) permite pacientului să audă sunetele amplificate de transmițător prin oasele craniului datorită la conducerea osoasă.

Desigur, oamenii nu sunt singurii cu auz. Abilitatea de a auzi apare devreme în evoluție și există deja la insecte. Diferite tipuri de animale percep sunete de diferite frecvențe. Unii oameni aud o gamă mai mică de sunete decât o persoană, alții una mai mare. Un bun exemplu este un câine, a cărui ureche este sensibilă la frecvențe dincolo de auzul uman. O utilizare a acestui lucru este de a produce fluiere care sunt inaudibile pentru oameni, dar suficiente pentru câini.

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 ultrasonice, dar urechea umană nu le percepe. Capacitatea de a distinge tonurile înalte scade odată cu vârsta. Capacitatea de a capta sunetul cu două urechi face posibilă determinarea unde se află. În ureche, vibrațiile aerului sunt transformate în impulsuri electrice, care sunt percepute de creier ca sunet.

În ureche există și un organ pentru a percepe 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 mișcărilor rectilinie și de rotație, precum și modificările poziției capului în spațiu.

structura urechii

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

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

Pe lângă funcția acustică (de captare a sunetului), auricula îndeplinește un rol protector, protejând canalul urechii în timpan de efectele nocive ale mediului (apă, praf, curenți puternici de aer). Atât forma, cât și dimensiunea auricularelor sunt individuale. Lungimea auriculului la bărbați este de 50–82 mm și lățimea este de 32–52 mm; la femei, dimensiunile sunt puțin mai mici. Pe o zonă mică a auriculului este reprezentată 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. Auricula 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. Meatul auditiv extern are o lungime de 2 până la 5 cm, treimea sa exterioară este formată din cartilaj, iar 2/3 interioară este os. Meatusul auditiv extern este curbat arcuit în direcția sus-posterior și se îndreaptă ușor atunci când auriculul este tras în sus și înapoi. În pielea canalului urechii există glande speciale care secretă un secret gălbui (ceară), a cărui funcție este de a proteja pielea de infecții bacteriene și particule străine (insecte).

Conductul auditiv extern este separat de urechea medie prin membrana timpanică, care este întotdeauna retrasă spre interior. Aceasta este o placă subțire de țesut conjunctiv, acoperită la exterior cu un epiteliu stratificat și la interior cu o membrană mucoasă. Conductul auditiv extern conduce vibrațiile sonore către membrana timpanică, 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 membrana timpanică. Această cavitate are pereți osoși și membranosi (timpan).

Timpan este o membrană inactivă, cu grosimea de 0,1 µm, țesută din fibre care rulează în direcții diferite și sunt întinse neuniform în zone diferite. Datorită acestei structuri, membrana timpanică nu are o perioadă proprie de oscilație, ceea ce ar duce la amplificarea semnalelor sonore care coincid cu frecvența oscilațiilor naturale. Începe să oscileze sub acțiunea vibrațiilor sonore care trec prin meatul auditiv extern. Membrana timpanică comunică cu peștera mastoidiană printr-o deschidere în peretele posterior.

Deschiderea trompei auditive (Eustachian) este situată în peretele anterior al cavității timpanice și duce la partea nazală a faringelui. Din acest motiv, aerul atmosferic poate intra în cavitatea timpanică. În mod normal, deschiderea trompei lui Eustachio este închisă. Se deschide în timpul înghițirii sau căscatului, 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 pierderea auzului.

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

Osul cel mai exterior ciocan- mânerul său este legat de timpan. Capul maleusului este legat de incus, care este articulat mobil cu capul etrier.

Osiculele auditive sunt numite astfel datorită formei lor. Oasele sunt acoperite cu o membrană mucoasă. Doi mușchi reglează mișcarea oaselor. Conexiunea oaselor este de așa natură încât contribuie la creșterea de 22 de ori a presiunii undelor sonore pe membrana ferestrei ovale, ceea ce permite undelor sonore slabe să pună fluidul în mișcare. 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 un labirint osos, în interiorul căruia se află un labirint 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 din cele mai fine formațiuni membranoase situate în labirintul osos.

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

vestibul- partea centrală a labirintului osos, care comunică cu toate părțile sale. În spatele 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. În interior conține o ampulă membranoasă umplută cu endolimfă. Când endolimfa se mișcă în timpul unei modificări a poziției capului în spațiu, terminațiile nervoase sunt iritate. Fibrele nervoase transportă impulsul 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 auzului. În interiorul canalului osos al cohleei există un labirint membranos, sau duct cohlear, de care se apropie capetele părții cohleare ale 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 trunchiului auditiv și apoi - printr-o serie de comutatoare în centrii subcorticali - către cortexul părții superioare a lobului temporal al emisferei cerebrale. .

Mecanismul de percepție a vibrațiilor sonore

Sunetele sunt produse de vibrațiile din aer și sunt amplificate în auriculă. Unda sonoră este apoi condusă prin canalul auditiv extern către timpan, făcându-l să vibreze. Vibrația membranei timpanice este transmisă lanțului de oscule auditive: ciocan, nicovală și etrier. Baza etrierului 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 ureche ca senzații plăcute și neplăcute se realizează în creier. Undele sonore neregulate formează senzații de zgomot, în timp ce undele regulate, ritmice, sunt percepute ca tonuri muzicale. Sunetele se propagă 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 (măsurate 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 o frecvență de la 1000 la 3000. Pe măsură ce frecvența 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 auditivă 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 de 3000 Hz, de la 40 la 60 de ani - în regiunea de 2000 Hz, iar peste 60 de ani - în regiunea de 1000 Hz.

Se numește cantitatea minimă de sunet care poate produce senzația unui sunet abia audibil pragul de auz sau pragul de auz. 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 acest 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 auz este de 0 dB. Trebuie amintit că zero decibel nu înseamnă absența sunetului (nu „sunet zero”), ci nivelul 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 se intensifică, dar când intensitatea sunetului atinge o anumită valoare, creșterea volumului se oprește și apare o senzație de presiune sau chiar durere la ureche. Puterea unui sunet la care apare o senzație de presiune sau durere se numește prag. disconfort (prag de durere), prag de disconfort.

Distanța dintre pragul de senzație de auz 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 puterea maximă a sunetului suportat de ureche și puterea minimă percepută. este 10 13 sau 10.000.000.000 000 (zece trilioane).

Această capacitate a analizorului auditiv este cu adevărat uimitoare. Este imposibil să găsim un exemplu în tehnologie când unul și același instrument ar putea înregistra influențe a căror magnitudine ar diferi de asemenea cifre astronomice. Dacă ar fi posibil să se proiecteze cântare cu aceeași gamă de sensibilitate ca urechea umană, atunci pe acești cântare ar putea fi cântărite greutăți de la 1 miligram la 10.000 de tone.

Sensibilitatea analizorului auditiv este caracterizată nu numai de valoarea pragului de percepție, ci și de valoarea diferență, sau diferential, prag. Pragul de diferență de frecvență se numește creșterea minimă, abia vizibilă pentru ureche, a frecvenței unui sunet 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 a, de exemplu, o frecvență de la 1000 Hz la 3 Hz este deja simțită de urechea umană ca un sunet diferit.

Pragul de diferență a puterii sunetului se numește creșterea minimă a puterii sunetului, ceea ce dă o creștere abia vizibilă a volumului sunetului original. Pragurile de diferență ale intensității sunetului sunt în medie 0,1-0,12, adică pentru ca sunetul să fie simțit la fel de tare, 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 în frecvență și în puterea sunetului. În ceea ce privește frecvența, această regiune acoperă intervalul de la 16 la 25.000 Hz (gama de frecvență a auzului), iar în ceea ce privește puterea - până la 130 dB (gama dinamică a auzului).

Este în general acceptat că zona vorbirii, adică frecvența și intervalul dinamic necesar pentru perceperea sunetelor vorbirii, ocupă doar o mică parte din întreaga zonă a percepției auditive, 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 în mod foarte condiționat, deoarece se dovedește a fi valabilă numai în raport cu regiunea sunetelor percepute care este cea mai importantă pentru înțelegerea vorbirii, dar departe de a acoperi toate sunetele care alcătuiesc vorbirea.

Într-adevăr, o gamă întreagă de sunete de vorbire, cum ar fi consoanele Cu, h, c, conține formanți cu mult peste 3000 Hz, și anume până la 8600 Hz. În ceea ce privește intervalul dinamic, trebuie luat în considerare faptul că nivelul de intensitate al unei șoapte liniștite corespunde cu 10-15 dB, iar în vorbirea tare există astfel de elemente constitutive, a căror intensitate nu depășește nivelul vorbirii obișnuite în șoaptă. , adică 25 dB. Acestea includ, de exemplu, unele consoane surde. Prin urmare, pentru a distinge pe deplin după ureche toate sunetele vorbirii, este necesar să se păstreze întreaga sau aproape întreaga zonă a percepției auditive atât din punct de vedere al frecvenței, cât și din punct de vedere al intensității sunetului.

Figura 17 arată regiunea sunetelor 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 de percepție auditivă, adică întreaga gamă de sunete audibile de o persoană. Porțiunile umbrite ale diagramei includ regiunea celor mai frecvent întâlnite sunete ale muzicii și vorbirii.

Adaptarea auditivă și oboseala auditivă. Traumă sonoră. Când este expus la stimuli sonori, are loc o scădere temporară a sensibilității organului auzului. Deci, de exemplu, ieșind pe o stradă zgomotoasă, o persoană cu auz normal simte zgomotul străzii ca fiind foarte puternic, în conformitate cu intensitatea reală a acesteia. Cu toate acestea, după un timp, zgomotul străzii este perceput ca fiind mai puțin puternic, deși intensitatea reală a 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 și, după ce a ieșit din nou afară, persoana va simți din nou zgomotul străzii ca foarte tare. Această scădere temporară a sensibilității se numește adaptare(din lat. adaptare - a adapta). Adaptarea este o reacție protectoare și adaptativă a organismului care protejează elementele nervoase ale analizorului auditiv de epuizare sub influența unui stimul puternic. Scăderea sensibilității auditive în timpul adaptării este de foarte scurtă durată. După încetarea stimulării sonore, sensibilitatea organului auzului este restabilită după câteva secunde.

Modificarea sensibilității în procesul 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 expus 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 auditive, 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 este obosit, este nevoie de timp, măsurat în ore și uneori în zile. Cu suprastimularea frecventă și prelungită (de câteva luni sau ani) a analizorului auditiv, pot apărea modificări patologice ireversibile în acesta, ducând la deficiență permanentă a auzului (afectarea zgomotului organului auditiv).

La o putere de sunet foarte mare, chiar și cu o expunere scurtă la acesta, poate exista răni sonore, uneori însoțită de o încălcare a structurii anatomice a urechii medii și interne.

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

Deci, de exemplu, într-un atelier zgomotos, pe un tren de metrou, există o deteriorare semnificativă a percepției vorbirii, iar unele sunete slabe nu sunt percepute deloc în zgomotul de fundal.

Acest fenomen se numește mascarea sunetului. Pentru sunete de diferite înălțimi, mascarea este exprimată diferit. Sunetele înalte sunt puternic mascate de sunetele joase și, dimpotrivă, ele însele 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. Deci, 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 grecescul otos - ureche si topos - loc).

Pentru a explica această proprietate a analizorului auditiv s-au făcut trei judecăţi: 1) urechea situată mai aproape de sursa sonoră percepe sunetul mai puternic decât invers; 2) urechea, care este mai aproape de sursa sonoră, o percepe ceva 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 sursei de sunet, este necesar ca auzul în ambele urechi să fie același. Auzul poate fi redus, dar cu aceeași scădere la ambele urechi. Dacă se aude sunetul, atunci 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 din direcții diferite simultan și, în același timp, determina poziția surselor de sunet în spațiu (stereofonie).

Principalele etape ale dezvoltării funcției auditive la un copil

Analizatorul auditiv al unei persoane începe să funcționeze din momentul nașterii sale. Atunci când sunt expuși la sunete de volum suficient, nou-născuții pot observa răspunsuri care decurg în funcție de tipul de reflexe necondiționate și se manifestă sub formă de modificări ale respirației și ale pulsului, întârzieri în mișcările de sugere etc. La sfârșitul primului și începutul în a doua lună de viață, copilul are deja reflexe condiționate la stimuli sonori. Prin întărirea în mod repetat a unui semnal sonor (de exemplu, sunetul unui clopoțel) cu hrănire, este posibil să se dezvolte la un astfel de copil o reacție condiționată sub forma apariției mișcărilor de sugere ca răspuns la stimularea sonoră. Foarte devreme (în luna a treia) copilul începe deja să distingă sunetele după calitatea lor (după timbru, după înălțime). Conform celor mai recente cercetări, distincția primară a sunetelor care diferă brusc unele de altele în caracter (de exemplu, zgomote și bătăi de la tonurile muzicale, precum și distincția 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 următoare, capacitatea de a diferenția sunete este dezvoltată și extinsă la voce și elementele vorbirii. Copilul începe să reacționeze diferit la diferite intonații și cuvinte diferite, dar acestea din urmă sunt percepute de el la început insuficient divizate. În timpul celui de-al doilea și al treilea an de viață, în legătură cu formarea vorbirii la un copil, are loc o dezvoltare ulterioară a funcției sale 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 lor ritmic și colorarea intonației, iar la sfârșitul celui de-al doilea și începutul celui de-al treilea an, el are deja capacitatea de a distinge după ureche toate sunete ale vorbirii. 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. Cu toate acestea, trebuie remarcat că, în mod normal, dezvoltarea diferențierii auditive precede perfecționarea abilităților de pronunție. Această împrejurare se reflectă în faptul că copiii de 2-3 ani, distingând complet structura sonoră a cuvintelor după ureche, nu o pot reproduce nici măcar prin reflexie. Dacă îi oferi unui astfel de copil să repete, de exemplu, cuvântul creion, o va reproduce ca „kalandas”, dar dacă un adult spune „kalandas” în loc de creion, copilul va determina imediat falsitatea în pronunția unui adult.

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 peste 20.000 Hz au o valoare practică mică, deoarece sunt decelerate rapid; vibrațiile sub 60 Hz sunt percepute prin simțul vibrațional. Gama de frecvențe pe care oamenii le pot auzi se numește auditive sau gama de sunet; frecvențele mai înalte sunt numite ultrasunete, în timp ce frecvențele inferioare sunt numite infrasunete.

Fiziologia auzului

Capacitatea de a distinge frecvențele sonore depinde în mare măsură de o anumită persoană: vârsta, sexul, susceptibilitatea la boli auditive, antrenament și oboseală auditivă. Persoanele fizice sunt capabile să perceapă sunet de până la 22 kHz și, posibil, chiar mai mare.

Unele animale pot auzi sunete care nu sunt audibile de oameni (ultrasunete sau infrasunete). Liliecii folosesc ultrasunetele pentru ecolocație în timpul zborului. Câinii sunt capabili să audă ultrasunetele, care stă la baza muncii fluierelor tăcute. 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.

A explica în mod satisfăcător fenomenul auzului s-a dovedit a fi o sarcină extraordinar de dificilă. O persoană care a venit cu o teorie care să explice percepția înălțimii și a volumului sunetului și-ar garanta 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. - editia a 3-a. - Londra: Penguin Books Ltd, . - 880 p. - ISBN 0-14-051451-1, ISBN 978-0-14-051451-3

La începutul anului 2011, un scurt raport despre activitatea comună a celor două institute israeliene a fost publicat în medii științifice separate. În creierul uman, au fost izolați neuroni specializați care permit estimarea înălțimii unui sunet, până la 0,1 ton. Alte animale decât liliecii nu posedă un astfel de dispozitiv, iar pentru diferite specii precizia este limitată de la 1/2 la 1/3 octave. (Atenție! Aceste informații necesită clarificări!)

Psihofiziologia auzului

Proiecția senzațiilor auditive

Indiferent cum apar senzațiile auditive, de obicei le referim la lumea exterioară și, prin urmare, căutăm întotdeauna motivul excitării auzului nostru în vibrații primite din exterior de la o distanță sau alta. Această trăsătură este mult mai puțin pronunțată în sfera auzului decât în ​​sfera senzațiilor vizuale, care se disting prin obiectivitatea și localizarea spațială strictă și sunt, probabil, dobândite și prin experiență îndelungată și controlul altor simțuri. Cu senzațiile auditive, capacitatea de proiectare, obiectivare și localizare spațială nu poate atinge grade atât de înalte ca în cazul senzațiilor vizuale. Acest lucru se datorează unor astfel de caracteristici ale structurii aparatului auditiv, cum ar fi, de exemplu, lipsa mecanismelor musculare, privându-l de posibilitatea unor determinări spațiale precise. Cunoaștem semnificația 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 persoana are ochii închiși și nu vede sursa sunetelor și obiectele din jur, după care se poate judeca „acustica mediului” pe baza experiența de viață sau acustica mediului sunt atipice: așa că, de exemplu, într-o cameră acustică anecoică, vocea unei persoane care se află la doar un metru distanță de ascultător i se pare acestuia din urmă de multe ori și 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 zgomotelor decât a tonurilor muzicale. Capacitatea unei persoane de a judeca direcția sunetelor este foarte limitată: neavând auriculare mobile și convenabile pentru colectarea sunetelor, în cazuri de îndoială, el recurge la mișcări ale capului și îl pune într-o poziție în care sunetele diferă în cel mai bun mod, adică sunetul este localizat de o persoană în acea direcție, din care se aude mai puternic și mai „clar”.

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

• Diferența de amplitudine medie (din punct de vedere istoric primul principiu descoperit): Pentru frecvențele de peste 1 kHz, adică cele cu o lungime de undă mai mică decât dimensiunea capului ascultătorului, sunetul care ajunge la urechea apropiată are o intensitate mai mare.
• Diferența de fază: neuronii ramificați sunt capabili să distingă schimbări de fază de până la 10-15 grade între sosirea undelor sonore în urechea dreaptă și stângă pentru frecvențe în intervalul aproximativ de 1 până la 4 kHz (corespunzând unei precizii de 10 µs în ora sosirii).
• Diferența de spectru: pliurile auriculare, capul și chiar umerii introduc mici distorsiuni de frecvență în sunetul perceput, absorbind diferite armonici în moduri diferite, ceea ce este interpretat de creier ca informații suplimentare despre localizarea orizontală și verticală a sunetul.

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 sunet și spectru este imposibilă, deoarece sunetul din apă trece aproape fără pierdere direct la cap și, prin urmare, la ambele urechi, motiv pentru care volumul și spectrul. de sunet în ambele urechi în orice locație a sunetului sursă cu înaltă fidelitate sunt aceleași; determinarea direcției sursei de sunet prin defazare este imposibilă, deoarece datorită vitezei mult mai mari a sunetului în apă, lungimea de undă crește de câteva ori, ceea ce înseamnă că defazarea scade de multe ori.

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

Studiul auzului

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 pune în scenă vorbirea 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 sunetul unei anumite frecvențe este perceput de urechea umană. Pragul de auz este exprimat în decibeli. Presiunea sonoră de 2 10 −5 Pa la o frecvență de 1 kHz a fost luată ca nivel zero. Pragul de auz pentru o anumită persoană depinde de proprietățile individuale, de vârstă și de starea fiziologică.

Pragul durerii

pragul durerii auditive- valoarea presiunii sonore la care apare durerea în organul auditiv (care este asociată, în special, cu atingerea limitei de extensibilitate a membranei timpanice). Depășirea acestui prag are ca rezultat o traumă acustică. Senzația de durere definește limita intervalului dinamic al audibilității umane, care este în medie de 140 dB pentru un semnal de ton și 120 dB pentru zgomotul cu un spectru continuu.

Patologie

Vezi si

• halucinații auditive
• Nerv auditiv

Literatură

Dicţionar 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 de ortografie morfemică

Exist., m., folosi. adesea Morfologie: (nu) ce? auzul și auzul, ce? auzind, (văzând) ce? ce auzi? auzind despre ce? despre auz; pl. Ce? zvonuri, (nu) ce? zvonuri pentru ce? zvonuri, (vezi) ce? zvonuri ce? zvonuri despre ce? despre percepția zvonurilor de către organe ...... Dicționarul lui Dmitriev

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

Auz, m. 1. numai unitati. Unul dintre cele cinci simțuri externe, dând capacitatea de a percepe sunete, capacitatea de a auzi. Urechea este organul auzului. Auzul acut. Un strigăt răgușit îi ajunse la urechi. Turgheniev. „Îmi doresc slavă, pentru ca auzul tău să fie uimit de numele meu... Dicționar explicativ al lui Ushakov

ENCICLOPEDIA MEDICINII

FIZIOLOGIE

Cum percepe urechea sunetele?

Urechea este organul care transformă undele sonore în impulsuri nervoase pe care creierul le poate percepe. Interacționând între ele, elementele urechii interne dau

ne abilitatea de a distinge sunete.

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 cu canalul auditiv extern - tubul auditiv, acoperit cu ceară. Acest tub se termină la timpan.

□ Urechea medie este o cavitate în interiorul căreia se află mici oscule auditive (ciocan, nicovală, etrier) și tendoane a doi mușchi mici. Poziția etrierului 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 este foarte asemănătoare cu coaja unui melc viu. transversal

secțiune, puteți observa că este format din trei părți longitudinale: scala timpanului, scala vestibulară și canalul cohlear. Toate cele trei structuri sunt umplute cu lichid. Canalul cohlear adăpostește organul spiral al lui Corti. Este alcătuit din 23.500 de celule sensibile, păroase, care captează efectiv undele sonore și apoi le transmit prin nervul auditiv către creier.

anatomia urechii

urechea externa

Constă din auriculă și canalul auditiv extern.

urechea medie

Conține trei oase mici: ciocan, 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.

A Urechea externă, medie și internă joacă un rol important în conducerea și transmiterea sunetului din mediul extern către creier.

Ce este sunetul

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

Unda de sunet

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

Cele mai multe dintre sunetele pe care le auzim sunt o combinație de unde sonore de frecvență și amplitudine diferite.

Sunetul este o formă 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 se poate propaga.

MIȘCAREA MOLECULELOR În atmosfera în care se propagă sunetul, există zone de presiune ridicată în care moleculele de aer sunt situate mai aproape unele de altele. Ele alternează cu zone de joasă presiune unde moleculele de aer sunt la o distanță mai mare unele de altele.

Unele molecule, atunci când se ciocnesc cu cele vecine, își transferă energia acestora. Este creată o undă care se poate propaga pe distanțe lungi.

Astfel, se transmite energia sonoră.

Când undele de înaltă și joasă presiune sunt distribuite uniform, se spune că tonul este clar. Un diapazon creează o astfel de undă sonoră.

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

TONUL ȘI AMPLITUDINEA Înălțimea unui sunet este determinată de frecvența 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 oscilațiilor undei sonore. Urechea umană percepe sunete a căror frecvență este în intervalul 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 (o culoare albastru deschis corespunde unui sunet mai puternic).