Trecerea sunetului în ureche. Cum auzim

Mulți dintre noi suntem uneori interesați de o simplă întrebare fiziologică cu privire la modul în care auzim. Să vedem în ce constă organul nostru auditiv și cum funcționează.

În primul rând, observăm că analizatorul auditiv are patru părți:

1. Urechea externa. Include impulsul auditiv, auricularul și timpanul. Acesta din urmă servește la izolarea capătului interior al firului auditiv de mediu. În ceea ce privește canalul urechii, acesta are o formă complet curbată, de aproximativ 2,5 centimetri lungime. Pe suprafața canalului urechii există glande și este, de asemenea, acoperită cu fire de păr. Aceste glande sunt cele care secretă ceara din urechi, pe care o curățăm dimineața. De asemenea, canalul urechii este necesar pentru a menține umiditatea și temperatura necesare în interiorul urechii.
2. urechea medie. Acea componentă a analizorului auditiv, care se află în spatele timpanului și este umplută cu aer, se numește urechea medie. Este conectat prin trompa lui Eustachiu de nazofaringe. Trompa lui Eustachiu este un canal cartilaginos destul de îngust, care este în mod normal închis. Când facem mișcări de înghițire, se deschide și aerul intră în cavitate prin ea. În interiorul urechii medii se află trei mici osicule auditive: nicovala, malleus și etrierul. Ciocanul, cu ajutorul unui capăt, se leagă de etrier și este deja cu turnare în urechea interioară. Sub influența sunetelor, membrana timpanică este în continuă mișcare, iar osiculele auditive își transmit în continuare vibrațiile spre interior. Este unul dintre cele mai importante elemente care trebuie studiate atunci când se analizează ce structură a urechii umane
3. Urechea internă. În această parte a ansamblului auditiv, există mai multe structuri simultan, dar numai una dintre ele, cohleea, controlează auzul. Și-a primit numele datorită formei sale spiralate. Are trei canale care sunt umplute cu fluide limfatice. În canalul de mijloc, lichidul diferă semnificativ în compoziție de restul. Organul responsabil de auz se numește organul lui Corti și este situat în canalul mijlociu. Este format din câteva mii de fire de păr care preiau vibrațiile create de fluidul care se deplasează prin canal. De asemenea, generează impulsuri electrice, care sunt apoi transmise cortexului cerebral. O anumită celulă de păr răspunde la un anumit tip de sunet. Dacă se întâmplă ca celula de păr să moară, atunci persoana încetează să mai perceapă cutare sau cutare sunet. De asemenea, pentru a înțelege modul în care o persoană aude, ar trebui să ia în considerare și căile auditive.

căi auditive

Sunt o colecție de fibre care conduc impulsurile nervoase de la cohlee însuși către centrii auditivi ai capului. Creierul nostru percepe un anumit sunet prin intermediul căilor. Centrii auditivi sunt localizați în lobii temporali ai creierului. Sunetul care circulă prin urechea exterioară către creier durează aproximativ zece milisecunde.

Cum percepem sunetul?

Urechea umană procesează sunetele primite din mediu în vibrații mecanice speciale, care apoi transformă mișcările fluidelor din cohlee în impulsuri electrice. Acestea trec de-a lungul căilor sistemului auditiv central către părțile temporale ale creierului, astfel încât să poată fi apoi recunoscute și procesate. Acum nodurile intermediare și creierul însuși extrag unele informații referitoare la volumul și înălțimea sunetului, precum și alte caracteristici, cum ar fi timpul de captare a sunetului, direcția sunetului și altele. Astfel, creierul poate percepe informațiile primite de la fiecare ureche pe rând sau împreună, primind o singură senzație.

Se știe că în interiorul urechii noastre există niște „șabloane” de sunete deja studiate pe care creierul nostru le-a recunoscut. Ele ajută creierul să sorteze și să identifice corect sursa primară de informații. Dacă sunetul este redus, atunci creierul începe în consecință să primească informații incorecte, ceea ce poate duce la interpretarea greșită a sunetelor. Dar nu numai sunetele pot fi distorsionate, de-a lungul timpului creierul este supus și unei interpretări incorecte a anumitor sunete. Rezultatul poate fi o reacție incorectă a unei persoane sau o interpretare incorectă a informațiilor. Pentru a auzi corect și a interpreta în mod fiabil ceea ce auzim, avem nevoie de lucru sincron atât al creierului, cât și al analizorului auditiv. De aceea, se poate observa că o persoană aude nu numai cu urechile, ci și cu creierul.

Astfel, structura urechii umane este destul de complexă. Doar munca coordonată a tuturor părților organului auditiv și a creierului ne va permite să înțelegem și să interpretăm corect ceea ce auzim.

Simțul auzului este unul dintre cele mai importante lucruri din viața umană. Auzul și vorbirea împreună constituie un mijloc important de comunicare între oameni, servesc drept bază pentru relația dintre oameni în societate. Pierderea auzului poate duce la probleme de comportament. Copiii surzi nu pot învăța vorbirea completă.

Cu ajutorul auzului, o persoană preia diverse sunete care semnalează ceea ce se întâmplă în lumea exterioară, sunetele naturii din jurul nostru - foșnetul pădurii, cântecul păsărilor, sunetele mării, precum și diverse opere muzicale. Cu ajutorul auzului, percepția lumii devine mai strălucitoare și mai bogată.

Urechea și funcția ei. Sunetul, sau o undă sonoră, este o rarefacție și o condensare alternativă a aerului, care se propagă în toate direcțiile de la sursa sonoră. O sursă de sunet poate fi orice corp care vibra. Vibrațiile sonore sunt percepute de organul nostru de auz.

Organul auzului este construit foarte complex și este format din urechea externă, medie și internă. Urechea externă este formată din pinna și canalul urechii. Auriculele multor animale se pot mișca. Acest lucru ajută animalul să prindă de unde vine chiar și cel mai silentios sunet. Auriculele umane servesc și la determinarea direcției sunetului, deși sunt imobile. Canalul urechii conectează urechea exterioară cu următoarea secțiune - urechea medie.

Conductul urechii este blocat la capătul interior de o membrană timpanică strânsă. O undă sonoră care lovește timpanul îl face să oscileze, să vibreze. Frecvența de vibrație a membranei timpanice este mai mare, cu atât sunetul este mai mare. Cu cât sunetul este mai puternic, cu atât membrana vibrează mai mult. Dar dacă sunetul este foarte slab, abia se aude, atunci aceste vibrații sunt foarte mici. Audibilitatea minimă a unei urechi antrenate este aproape la limita acelor vibrații care sunt create de mișcarea aleatorie a moleculelor de aer. Aceasta înseamnă că urechea umană este un instrument auditiv unic din punct de vedere al sensibilității.

În spatele membranei timpanice se află cavitatea umplută cu aer a urechii medii. Această cavitate este conectată la nazofaringe printr-un pasaj îngust - tubul auditiv. La înghițire, aerul este schimbat între faringe și urechea medie. O schimbare a presiunii aerului exterior, de exemplu, într-un avion, provoacă o senzație neplăcută - „îndesă urechile”. Se explică prin devierea membranei timpanice din cauza diferenței dintre presiunea atmosferică și presiunea din cavitatea urechii medii. La înghițire, tubul auditiv se deschide și presiunea de pe ambele părți ale timpanului se egalizează.

În urechea medie sunt trei oase mici, interconectate succesiv: ciocanul, nicovala și etrierul. Ciocanul conectat la membrana timpanică își transmite vibrațiile mai întâi nicovalei, iar apoi vibrațiile sporite sunt transmise etrierului. În placa care separă cavitatea urechii medii de cavitatea urechii interne, există două ferestre acoperite cu membrane subțiri. O fereastră este ovală, un etrier „bat” în ea, cealaltă este rotundă.

Urechea internă începe în spatele urechii medii. Este situat adânc în osul temporal al craniului. Urechea internă este un sistem de labirint și canale contorte umplute cu lichid. Există două organe în labirint simultan: organul auzului - cohleea și organul echilibrului - aparatul vestibular. Cohleea este un canal osos răsucit în spirală, care are două ture și jumătate la om. Vibrațiile membranei foramenului oval sunt transmise fluidului care umple urechea internă. Și, la rândul său, începe să oscileze cu aceeași frecvență. Vibrând, lichidul irită receptorii auditivi aflați în cohlee. Canalul cohleei pe toată lungimea sa este împărțit în jumătate de un sept membranos. O parte a acestei partiții constă dintr-o membrană subțire - o membrană. Pe membrană sunt celule perceptive - receptori auditivi. Vibrațiile fluidului care umple cohleea irită receptorii auditivi individuali. Ele generează impulsuri care sunt transmise de-a lungul nervului auditiv către creier. Diagrama prezintă toate procesele succesive ale transformării unei unde sonore într-o semnalizare nervoasă. Percepția auditivă. În creier, există o distincție între puterea, înălțimea și natura sunetului, locația sa în spațiu. Auzim cu două urechi, iar acest lucru este de mare importanță în determinarea direcției sunetului. Dacă undele sonore ajung simultan în ambele urechi, atunci percepem sunetul în mijloc (în față și în spate). Dacă undele sonore ajung puțin mai devreme într-o ureche decât în ​​cealaltă, atunci percepem sunetul fie în dreapta, fie în stânga.

1. Părți conducătoare și receptoare de sunet ale aparatului auditiv.

2. Rolul urechii externe.

3. Rolul urechii medii.

4. Rolul urechii interne.

5. Determinarea localizării sursei de sunet în plan orizontal - efect binaural.

6. Determinarea localizării sursei de sunet în plan vertical.

7. Proteze auditive și proteze. Timpanometrie.

8. Sarcini.

Zvonuri - percepția vibrațiilor sonore, care este efectuată de organele auzului.

4.1. Părțile conducătoare și receptoare de sunet ale aparatului auditiv

Organul auzului uman este un sistem complex format din următoarele elemente:

1 - auricul; 2 - meatul auditiv extern; 3 - timpan; 4 - ciocan; 5 - nicovală; 6 - etrier; 7 - fereastră ovală; 8 - scara vestibulara; 9 - fereastră rotundă; 10 - scari de tambur; 11 - canal cohlear; 12 - membrana principală (bazilară).

Structura aparatului auditiv este prezentată în fig. 4.1.

După caracteristica anatomică, în aparatul auditiv uman se disting urechea externă (1-3), urechea medie (3-7) și urechea internă (7-13). În funcție de funcțiile îndeplinite în aparatul auditiv uman, se disting părțile conducătoare și receptoare de sunet. Această diviziune este prezentată în Fig. 4.2.

Orez. 4.1. Structura aparatului auditiv (a) și elementele organului auzului (b)

Orez. 4.2. Reprezentarea schematică a principalelor elemente ale aparatului auditiv uman

4.2. Rolul urechii externe

Funcția urechii externe

Urechea externă este formată din auricul, canalul auditiv (sub formă de tub îngust) și membrana timpanică. Auricula joacă rolul unui colector de sunet, concentrând sunetul

unde pe canalul urechii, în urma cărora presiunea sonoră pe timpan crește de aproximativ 3 ori în comparație cu presiunea sonoră din unda incidentă. Conductul auditiv extern, împreună cu pavilionul auricular, poate fi comparat cu un rezonator de tip tub. Membrana timpanică, care separă urechea exterioară de urechea medie, este o placă formată din două straturi de fibre de colagen orientate în moduri diferite. Grosimea membranei este de aproximativ 0,1 mm.

Motivul pentru cea mai mare sensibilitate a urechii în regiunea de 3 kHz

Sunetul intră în sistem prin canalul auditiv extern, care este un tub acustic închis pe o latură cu lungimea L = 2,5 cm.Unda sonoră trece prin canalul auditiv și se reflectă parțial din timpan. Ca urmare, undele incidente și reflectate interferează și formează o undă staționară. Are loc rezonanța acustică. Condiții de manifestare: lungimea de undă este de 4 ori lungimea coloanei de aer din canalul urechii. În acest caz, coloana de aer din interiorul canalului va rezona la sunet cu o lungime de undă egală cu patru din lungimile sale. În canalul auditiv, ca într-o conductă, va rezona o undă de lungime λ = 4L = 4x0,025 = 0,1 m. Frecvența la care are loc rezonanța acustică se determină astfel: ν = v /λ = 340/(4x0,025) = 3,4 kHz. Acest efect de rezonanță explică faptul că urechea umană este cea mai sensibilă la aproximativ 3 kHz (vezi curbele de intensitate egală în cursul 3).

4.3. Rolul urechii medii

Structura urechii medii

Urechea medie este un dispozitiv conceput pentru a transmite vibrațiile sonore din aerul urechii externe către mediul lichid al urechii interne. Urechea medie (vezi Figura 4.1) conține membrana timpanică, ferestrele ovale și rotunde și osiculele auditive (ciocan, nicovală, etrier). Este un fel de tambur (0,8 cm 3 în volum), care este separat de urechea exterioară prin membrana timpanică, iar de urechea internă prin ferestre ovale și rotunde. Urechea medie este plină de aer. Orice diferenta

presiunea dintre urechea externă și cea medie duce la deformarea membranei timpanice. Membrana timpanică este o membrană în formă de pâlnie presată în urechea medie. Din aceasta, informațiile sonore sunt transmise oaselor urechii medii (forma membranei timpanice asigură absența vibrațiilor naturale, ceea ce este foarte important, deoarece vibrațiile naturale ale membranei ar crea un fundal de zgomot).

Pătrunderea undelor sonore prin interfața aer-lichid

Pentru a înțelege scopul urechii medii, luați în considerare direct trecerea sunetului de la aer la lichid. La interfața dintre două medii, o parte a undei incidente este reflectată, iar cealaltă parte trece în al doilea mediu. Ponderea energiei transferate dintr-un mediu în altul depinde de valoarea transmitanței β (vezi formula 3.10).

Adică, la trecerea de la aer la apă, nivelul de intensitate a sunetului scade cu 29 dB. Din punct de vedere energetic, o astfel de tranziție este absolut ineficace. Din acest motiv, există un mecanism special de transmisie - un sistem de oscule auditive, care îndeplinesc funcția de a potrivi rezistențele la undă ale aerului și mediilor lichide pentru a reduce pierderile de energie.

Baza fizică a funcționării osiculelor auditive

Sistemul osicular este o legătură secvenţială, al cărei început (ciocan) conectat cu membrana timpanică a urechii externe și capătul (copii)- cu o fereastră ovală a urechii interne (Fig. 4.3).

Orez. 4.3. Diagrama propagării undelor sonore de la urechea externă prin urechea medie până la urechea internă:

1 - timpan; 2 - ciocan; 3 - nicovala; 4 - etrier; 5 - fereastră ovală; 6 - fereastră rotundă; 7 - cursa tobei; 8 - mutarea melcului; 9 - curs vestibular

Orez. 4.4. Reprezentarea schematică a locației membranei timpanice și a ferestrei ovale: S bp - zona membranei timpanice; S oo - zona ferestrei ovale

Aria membranei timpanice este egală cu Bbp = 64 mm 2, iar aria ferestrei ovale S oo = 3 mm 2. Schematic ei

dispunerea reciprocă este prezentată în fig. 4.4.

Presiunea sonoră P 1 acționează asupra timpanului, creând o forță

Sistemul de oase funcționează ca pârghie cu raportul umerilor

L 1 /L 2 \u003d 1,3, ceea ce oferă un câștig de putere din partea laterală a urechii interne de 1,3 ori (Fig. 4.5).

Orez. 4.5. Reprezentarea schematică a funcționării sistemului osicular ca pârghie

Prin urmare, o forță F 2 \u003d 1,3F 1 acționează asupra ferestrei ovale, creând o presiune sonoră P 2 în mediul lichid al urechii interne, care este egală cu

Calculele efectuate arată că atunci când sunetul trece prin urechea medie, nivelul său de intensitate crește cu 28 dB. Pierderea nivelului de intensitate a sunetului în timpul trecerii de la aer la lichid este de 29 dB. Pierderea totală de intensitate este de doar 1 dB în loc de 29 dB, ceea ce ar fi cazul în absența urechii medii.

O alta functie a urechii medii este aceea de a reduce transmiterea vibratiilor in cazul sunetului de mare intensitate. Cu ajutorul mușchilor, legătura dintre oase poate fi slăbită reflex la intensități prea mari ale sunetului.

O schimbare mare a presiunii în mediu (de exemplu, asociată cu o schimbare a altitudinii) poate provoca întinderea timpanului, însoțită de durere sau chiar ruptură. Pentru a proteja împotriva unor astfel de căderi de presiune, un mic Trompa lui Eustachio, care leagă cavitatea urechii medii de partea superioară a faringelui (de atmosferă).

4.4. Rolul urechii interne

Sistemul de percepere a sunetului al aparatului auditiv este urechea internă și cohleea care intră în ea.

Urechea internă este o cavitate închisă. Această cavitate, numită labirint, are o formă complexă și este umplută cu un fluid - perilimfă. Se compune din două părți principale: cohleea, care transformă vibrațiile mecanice într-un semnal electric, și semicercul aparatului vestibular, care asigură echilibrul corpului în câmpul gravitațional.

Structura melcului

Cohleea este o formațiune osoasă goală de 35 mm lungime și are forma unei spirale în formă de con care conține 2,5 bucle.

Secțiunea cohleei este prezentată în fig. 4.6.

Pe toată lungimea cohleei se desfășoară de-a lungul ei două septuri membranoase, dintre care unul se numește membrana vestibulara, si celalalt - membrana principală. spatiu intre

Orez. 4.6. Structura schematică a canalelor care conțin cohlee: B - vestibular; B - tambur; U - cohlear; RM - membrană vestibulară (Reissner); PM - placa de acoperire; OM - membrană principală (bazilară); KO - organul lui Corti

ei - pasajul cohlear - este umplut cu un lichid numit endolimfa.

Canalele vestibulare și timpanice sunt umplute cu un lichid special numit perilimfă. În partea de sus a cohleei, acestea sunt interconectate. Vibrațiile etrierului sunt transmise membranei ferestrei ovale, de la aceasta la perilimfa pasajului vestibular, iar apoi prin membrana vestibulară subțire până la endolimfa pasajului cohlear. Vibrațiile endolimfatice sunt transmise membranei principale, pe care se află organul lui Corti, care conține celule de păr sensibile (aproximativ 24.000), în care apar potențiale electrice, transmise prin nervul auditiv către creier.

Pasajul timpanic se termină cu o membrană rotundă a ferestrei, care compensează mișcarea relimfei.

Lungimea membranei principale este de aproximativ 32 mm. Este foarte eterogen în formă: se extinde și se subțiază în direcția de la fereastra ovală până la vârful cohleei. Ca urmare, modulul de elasticitate al membranei principale în apropierea bazei cohleei este de aproximativ 100 de ori mai mare decât în ​​partea superioară.

Proprietăți selective de frecvență ale membranei principale a cohleei

Membrana principală este o linie de transmisie eterogenă a excitației mecanice. Sub acțiunea unui stimul acustic, o undă se propagă de-a lungul membranei principale, al cărei grad de atenuare depinde de frecvență: cu cât frecvența stimulării este mai mică, cu atât mai departe de fereastra ovală unda se propagă de-a lungul membranei principale. Deci, de exemplu, o undă cu o frecvență de 300 Hz se va propaga la aproximativ 25 mm din fereastra ovală înainte de atenuare, iar o undă cu o frecvență de 100 Hz se va propaga cu aproximativ 30 mm.

În prezent se crede că percepția pasului este determinată de poziția vibrației maxime a membranei principale.

Oscilațiile membranei principale stimulează celulele receptorilor situate în organul Corti, rezultând potențiale de acțiune transmise de nervul auditiv către cortexul cerebral.

4.5. Determinarea localizării sursei de sunet în plan orizontal - efect binaural

efect binaural- capacitatea de a seta direcția către sursa de sunet în plan orizontal. Esența efectului este ilustrată în Fig. 4.7.

Lăsați sursa de sunet să fie plasată alternativ în punctele A, B și C. Din punctul A, care se află direct în fața feței, unda sonoră lovește în mod egal ambele urechi, în timp ce calea undei sonore către auriculare este aceeași, adică pentru ambele urechi, diferența de cale δ și diferența de fază Δφ a undelor sonore sunt egale cu zero: δ = 0, Δφ = 0. Prin urmare, undele de intrare au aceeași fază și intensitate.

Din punctul B, unda sonoră ajunge la auricularele stângi și drepte în faze diferite și cu intensități diferite, deoarece parcurge distanțe diferite până la urechi.

Dacă sursa este situată în punctul C, opus unuia dintre pavioane auriculare, atunci în acest caz diferența de drum δ poate fi luată egală cu distanța dintre auriculare: δ ≈ L ≈ 17 cm = 0,17 m. În acest caz, faza diferența Δφ poate fi calculată prin formula: Δφ = (2π/λ) δ. Pentru frecvența ν = 1000 Hz și v« 340 m/s λ = v/ν = 0,34 m. De aici se obține: Δφ = (2π/λ) δ = (2π/0,340)*0,17 = π. În acest exemplu, undele ajung în antifază.

Toate direcțiile reale către sursa de sunet în plan orizontal vor corespunde unei diferențe de fază de la 0 la π (de la 0

Astfel, diferența de fază și neuniformitatea intensităților undelor sonore care intră în diferite urechi asigură un efect binaural. Omul cu

Orez. 4.7. Localizare diferită a sursei de sunet (A, B, C) în plan orizontal: L - distanța dintre auricule

cu auz limitat, poate fixa direcția către sursa de sunet cu o diferență de fază de 6 °, ceea ce corespunde fixării direcției către sursa de sunet cu o precizie de 3 °.

4.6. Determinarea localizării sursei de sunet în plan vertical

Să luăm acum în considerare cazul când sursa sonoră este situată într-un plan vertical orientat perpendicular pe linia dreaptă care leagă ambele urechi. În acest caz, este îndepărtat în mod egal din ambele urechi și nu există diferență de fază. Valorile intensității sunetului care intră în urechea dreaptă și stângă sunt aceleași. Figura 4.8 prezintă două astfel de surse (A și C). Va distinge aparatul auditiv între aceste surse? Da. În acest caz, acest lucru se va întâmpla datorită formei speciale a auriculei, care (forma) ajută la determinarea localizării sursei de sunet.

Sunetul provenit din aceste surse cade pe auriculare sub diferite unghiuri. Acest lucru duce la faptul că difracția undelor sonore pe auricule are loc în moduri diferite. Ca urmare, spectrul semnalului sonor care intră în canalul auditiv extern este suprapus cu maxime și minime de difracție, în funcție de poziția sursei de sunet. Aceste diferențe fac posibilă determinarea poziției sursei de sunet în plan vertical. Aparent, ca urmare a vastei experiențe de ascultare, oamenii au învățat să asocieze diferite caracteristici spectrale cu direcțiile corespunzătoare. Acest lucru este confirmat de datele experimentale. În special, s-a stabilit că urechea poate fi „înșelată” printr-o selecție specială a compoziției spectrale a sunetului. Deci, o persoană percepe unde sonore care conțin cea mai mare parte a energiei în regiunea de 1 kHz,

Orez. 4.8. Localizare diferită a sursei de sunet în plan vertical

localizat „în spate” indiferent de direcția reală. O undă sonoră cu frecvențe sub 500 Hz și în regiunea de 3 kHz este percepută ca fiind localizată „în față”. Sursele de sunet care conțin cea mai mare parte a energiei în regiunea de 8 kHz sunt recunoscute ca fiind localizate „de sus”.

4.7. Proteze auditive și proteze. Timpanometrie

Pierderea auzului din cauza conducerii defectuoase a sunetului sau afectarea parțială a percepției sunetului poate fi compensată cu ajutorul aparatelor auditive-amplificatoare. În ultimii ani, s-au înregistrat progrese mari în acest domeniu, asociate cu dezvoltarea audiologiei și introducerea rapidă a realizărilor în echipamentele electroacustice bazate pe microelectronică. Au fost create aparate auditive miniaturale care funcționează într-o gamă largă de frecvențe.

Cu toate acestea, în unele forme severe de pierdere a auzului și surditate, aparatele auditive nu ajută pacienții. Acest lucru se întâmplă, de exemplu, atunci când surditatea este asociată cu deteriorarea aparatului receptor al cohleei. În acest caz, cohleea nu generează semnale electrice atunci când este supusă vibrațiilor mecanice. Astfel de leziuni pot fi cauzate de o dozare incorectă a medicamentelor folosite pentru tratarea unor boli care nu au deloc legătură cu bolile ORL. În prezent, reabilitarea parțială a auzului este posibilă la astfel de pacienți. Pentru a face acest lucru, este necesar să implantați electrozi în cohlee și să le aplicați semnale electrice corespunzătoare celor care apar atunci când sunt expuse la un stimul mecanic. O astfel de protezare a funcției principale a cohleei este efectuată cu ajutorul protezelor cohleare.

Timpanometrie - o metodă de măsurare a conformității aparatului de sunet conducător al sistemului auditiv sub influența modificărilor hardware ale presiunii aerului în canalul urechii.

Această metodă vă permite să evaluați starea funcțională a membranei timpanice, mobilitatea lanțului osicular, presiunea în urechea medie și funcția tubului auditiv.

Orez. 4.9. Determinarea conformității aparatului sunet conductor prin timpanometrie

Studiul începe cu instalarea unei sonde cu o matriță pentru urechi pusă pe ea, care acoperă etanș canalul urechii de la începutul canalului auditiv extern. Prin sonda în canalul urechii se creează o presiune excesivă (+) sau insuficientă (-) și apoi se aplică o undă sonoră de o anumită intensitate. Ajuns la timpan, unda este reflectată parțial și revine la sondă (Fig. 4.9).

Măsurarea intensității undei reflectate vă permite să judecați capacitățile de conducere a sunetului ale urechii medii. Cu cât este mai mare intensitatea undei sonore reflectate, cu atât este mai mică mobilitatea sistemului conducător de sunet. O măsură a complianței mecanice a urechii medii este parametru de mobilitate, măsurată în unități convenționale.

În timpul studiului, presiunea în urechea medie este modificată de la +200 la -200 dPa. La fiecare valoare a presiunii se determină parametrul de mobilitate. Rezultatul studiului este o timpanogramă care reflectă dependența parametrului de mobilitate de cantitatea de presiune în exces în canalul urechii. În absența patologiei urechii medii, mobilitatea maximă se observă în absența excesului de presiune (P = 0) (Fig. 4.10).

Orez. 4.10. Timpanograme cu diferite grade de mobilitate a sistemului

Mobilitatea crescută indică o elasticitate insuficientă a membranei timpanice sau o dislocare a osiculelor auditive. Scăderea mobilității indică o rigiditate excesivă a urechii medii asociată, de exemplu, cu prezența lichidului.

Odată cu patologia urechii medii, aspectul timpanogramei se modifică

4.8. Sarcini

1. Dimensiunea auriculului este d = 3,4 cm.La ce frecvență se vor observa fenomene de difracție pe auricul? Soluţie

Fenomenul de difracție devine vizibil atunci când lungimea de undă este comparabilă cu dimensiunea obstacolului sau a golului: λ ≤ d. La lungimi mai scurte valuri sau frecvente inalte difracția devine neglijabilă.

λ \u003d v / ν \u003d 3,34, ν \u003d v / d \u003d 334 / 3,34 * 10 -2 \u003d 10 4 Hz. Răspuns: mai puțin de 104 Hz.

Orez. 4.11. Principalele tipuri de timpanograme în patologiile urechii medii: A - fără patologie; B - otita medie exudativă; C - încălcarea permeabilității tubului auditiv; D - modificări atrofice ale membranei timpanice; E - ruptura oscilelor auditive

2. Determinați forța maximă care acționează asupra timpanului uman (aria S = 64 mm 2) pentru două cazuri: a) pragul de auz; b) pragul durerii. Frecvența sunetului este considerată egală cu 1 kHz.

Soluţie

Presiunile sonore corespunzătoare pragurilor de auz și durere sunt ΔΡ 0 = 3?10 -5 Pa și, respectiv, ΔP m = 100 Pa. F = ΔΡ*S. Înlocuind valorile de prag, obținem: F 0 \u003d 310 -5? 64? 10 -6 \u003d 1,9-10 -9 H; F m = 100? 64-10 -6 \u003d 6.410 -3 H.

Răspuns: a) F0 = 1,9 nN; b) F m = 6,4 mN.

3. Diferența în calea undelor sonore care ajung în urechea stângă și dreaptă a unei persoane este χ \u003d 1 cm. Determinați defazarea dintre ambele senzații sonore pentru un ton cu o frecvență de 1000 Hz.

Soluţie

Diferența de fază rezultată din diferența de cale este: Δφ = 2πνχ/ν = 6,28x1000x0,01/340 = 0,18. Răspuns:Δφ = 0,18.

Unda sonoră este o dublă oscilație a mediului, în care se disting o fază de creștere a presiunii și o fază de scădere a presiunii. Vibrațiile sonore intră în canalul auditiv extern, ajung în timpan și îl fac să vibreze. În faza de creștere sau îngroșare a presiunii, membrana timpanică, împreună cu mânerul maleului, se deplasează spre interior. În acest caz, corpul nicovalei, legat de capul ciocanului, din cauza ligamentelor de suspensie, este deplasat spre exterior, iar mugul lung al nicovalei este spre interior, deplasând astfel interiorul și etrierul. Apăsând în fereastra vestibulului, etrierul duce sacadat la o deplasare a perilimfei vestibulului. Propagarea în continuare a undei de-a lungul vestibulului scalei transmite mișcări oscilatorii către membrana Reissner, care, la rândul ei, pune în mișcare endolimfa și, prin membrana principală, perilimfa scalei timpanului. Ca urmare a acestei mișcări a perilimfei apar oscilații ale membranelor principale și Reissner. Cu fiecare mișcare a etrierului spre vestibul, perilimfa duce în cele din urmă la o deplasare către cavitatea timpanică a membranei ferestrei vestibulului. În faza de reducere a presiunii, sistemul de transmisie revine la poziția inițială.

Calea aeriană de a transmite sunetele către urechea internă este cea principală. Un alt mod de a conduce sunetele către organul spiralat este conducerea osoasă (țesutului). În acest caz, intră în joc un mecanism, în care vibrațiile sonore ale aerului cad pe oasele craniului, se propagă în ele și ajung la cohlee. Cu toate acestea, mecanismul de transmitere a sunetului din țesutul osos poate fi dublu. Într-un caz, o undă sonoră sub formă de două faze, care se propagă de-a lungul osului către mediul lichid al urechii interne, în faza de presiune va ieși în afară membrana ferestrei rotunde și, într-o măsură mai mică, baza etrier (ținând cont de incompresibilitatea practică a lichidului). Concomitent cu un astfel de mecanism de compresie, poate fi observat altul - o variantă inerțială. În acest caz, atunci când sunetul este transmis prin os, vibrația sistemului conducător al sunetului nu va coincide cu vibrațiile oaselor craniului și, în consecință, membranele principale și Reissner vor vibra și vor excita organul spiralat în mod obișnuit. Vibrația oaselor craniului poate fi cauzată de atingerea acestuia cu un diapazon sau cu un telefon. Astfel, calea de transmisie osoasa in cazul incalcarii transmiterii sunetului prin aer devine de mare importanta.

Pavilionul urechii. Rolul auricularului în fiziologia auzului uman este mic. Are o anumită semnificație în ototopice și ca colector de unde sonore.

Meat auditiv extern. Este o formă de tub, datorită căreia este un bun conductor al sunetelor în profunzime. Lățimea și forma canalului urechii nu joacă un rol deosebit în conducerea sunetului. În același timp, blocajul său mecanic împiedică propagarea undelor sonore către timpan și duce la o deficiență auditivă vizibilă. În canalul urechii din apropierea membranei timpanice se menține un nivel constant de temperatură și umiditate, indiferent de fluctuațiile de temperatură și umiditate din mediul extern, ceea ce asigură stabilitatea mediilor elastice ale cavității timpanice. Datorită structurii speciale a urechii externe, presiunea unei unde sonore în canalul auditiv extern este de două ori mai mare decât într-un câmp sonor liber.

Membrana timpanica si osculele auditive. Rolul principal al membranei timpanice și al osiculelor auditive este de a transforma vibrațiile sonore de mare amplitudine și rezistență scăzută în vibrații ale fluidelor urechii interne cu amplitudine redusă și rezistență (presiune) mare. Vibrațiile membranei timpanice aduc în subordine mișcarea ciocanului, nicovalei și etrierului. La rândul său, etrierul transmite vibrații perilimfei, ceea ce determină deplasarea membranelor ductului cohlear. Mișcarea membranei principale provoacă iritarea celulelor paroase sensibile ale organului spiralat, în urma cărora apar impulsuri nervoase care urmează calea auditivă către cortexul cerebral.

Membrana timpanică vibrează în primul rând în cadranul său inferior, cu mișcarea sincronă a maleusului atașată de ea. Mai aproape de periferie, fluctuațiile sale scad. La intensitatea maximă a sunetului, oscilațiile membranei timpanice pot varia de la 0,05 la 0,5 mm, iar amplitudinea oscilațiilor este mai mare pentru tonurile de joasă frecvență și mai mică pentru tonurile de înaltă frecvență.

Efectul de transformare se realizează datorită diferenței dintre zona membranei timpanice și zona bazei etrierului, al cărui raport este de aproximativ 55:3 (raportul suprafeței 18:1), precum și datorita sistemului de pârghii al osiculelor auditive. Când este convertit în dB, acțiunea pârghiei sistemului osicular este de 2 dB, iar creșterea presiunii sonore datorită diferenței dintre raportul zonelor utile ale membranei timpanice și baza etrierului asigură amplificarea sunetului cu 23 - 24. dB.

Conform lui Bekeshi /I960/, câștigul acustic total al transformatorului de presiune acustică este de 25 - 26 dB. Această creștere a presiunii compensează pierderea naturală a energiei sonore rezultată din reflectarea unei unde sonore în timpul trecerii acesteia de la aer la lichid, în special pentru frecvențele joase și medii (Vulshtein JL, 1972).

Pe lângă transformarea presiunii sonore, timpanul; îndeplinește și funcția de protecție fonică (ecranaj) a ferestrei de melc. În mod normal, presiunea sonoră transmisă prin sistemul osicular la mediul cohlear ajunge la fereastra vestibulului ceva mai devreme decât ajunge la fereastra cohleară prin aer. Datorită diferenței de presiune și defazării, are loc mișcarea perilimfei, provocând îndoirea membranei principale și iritarea aparatului receptor. În acest caz, membrana ferestrei cohleare oscilează sincron cu baza etrierului, dar în sens opus. În absența membranei timpanice, acest mecanism de transmitere a sunetului este perturbat: unda sonoră care urmează canalul auditiv extern ajunge simultan la fereastra vestibulului și cohleea în fază, în urma căreia acțiunea undei se anulează. Teoretic, nu ar trebui să existe o schimbare a perilimfei și iritarea celulelor sensibile de păr. De fapt, cu un defect complet al membranei timpanice, când ambele ferestre sunt la fel de accesibile undelor sonore, auzul este redus la 45 - 50. Distrugerea lanțului osicular este însoțită de o pierdere semnificativă a auzului (până la 50-60 dB). ).

Caracteristicile de proiectare ale sistemului de pârghie fac posibilă nu numai amplificarea sunetelor slabe, ci și îndeplinirea unei funcții de protecție într-o anumită măsură - pentru a slăbi transmiterea sunetelor puternice. Cu sunete slabe, baza etrierului oscilează în principal în jurul axei verticale. Cu sunete puternice, alunecarea are loc în articulația nicovală-maleolară, în principal cu tonuri de joasă frecvență, drept urmare mișcarea procesului lung al maleului este limitată. Odată cu aceasta, baza etrierului începe să oscileze mai ales în plan orizontal, ceea ce slăbește și transmisia energiei sonore.

Pe lângă membrana timpanică și osiculele auditive, protecția urechii interne de excesul de energie sonoră se realizează ca urmare a contracției mușchilor cavității timpanice. Odată cu contracția mușchiului etrier, când impedanța acustică a urechii medii crește brusc, sensibilitatea urechii interne la sunete, în principal de joasă frecvență, scade la 45 dB. Pe baza acestui fapt, există o opinie că mușchiul stape protejează urechea internă de excesul de energie a sunetelor de joasă frecvență (Undrits V.F. și colab., 1962; Moroz B.S., 1978)

Funcția mușchiului tensor al membranei timpanice rămâne prost înțeleasă. Se crede că are mai mult de-a face cu ventilația urechii medii și menținerea presiunii normale în cavitatea timpanică decât cu protecția urechii interne. Ambii mușchi intraurechi se contractă și la deschiderea gurii, la înghițire. În acest moment, sensibilitatea cohleei la percepția sunetelor joase scade.

Sistemul de sunet al urechii medii funcționează optim atunci când presiunea aerului din cavitatea timpanică și celulele mastoide este egală cu presiunea atmosferică. În mod normal, presiunea aerului din sistemul urechii medii este echilibrată cu presiunea mediului extern, acest lucru se realizează datorită tubului auditiv, care, deschizându-se în nazofaringe, asigură fluxul de aer în cavitatea timpanică. Cu toate acestea, absorbția continuă a aerului de către membrana mucoasă a cavității timpanice creează o presiune ușor negativă în ea, ceea ce necesită o aliniere constantă cu presiunea atmosferică. În repaus, tubul auditiv este de obicei închis. Se deschide la înghițire sau căscat ca urmare a contracției mușchilor palatului moale (întinderea și ridicarea palatului moale). Când tubul auditiv este închis ca urmare a unui proces patologic, când aerul nu intră în cavitatea timpanică, apare o presiune puternic negativă. Acest lucru duce la o scădere a sensibilității auditive, precum și la extravazarea lichidului seros din membrana mucoasă a urechii medii. Pierderea auzului în acest caz, în principal tonuri de frecvențe joase și medii, ajunge la 20 - 30 dB. Încălcarea funcției de ventilație a tubului auditiv afectează și presiunea intralabirintică a fluidelor urechii interne, care, la rândul său, afectează conducerea sunetelor de joasă frecvență.

Undele sonore, care provoacă mișcarea fluidului labirint, vibrează membrana principală, pe care se află celulele sensibile de păr ale organului spiralat. Iritația celulelor capilare este însoțită de un impuls nervos care pătrunde în ganglionul spiralat și apoi de-a lungul nervului auditiv până la secțiunile centrale ale analizorului.

Cântarea păsărilor, o melodie plăcută, râsul fericit al unui copil vesel... Cum ar fi viața noastră fără sunete? Nu mulți oameni se gândesc la ce mecanisme complexe purtăm în corpul nostru. Capacitatea noastră de a auzi depinde de un sistem extrem de complex, interconectat și detaliat. „Urechea care aude și ochiul care vede, Domnul le-a făcut pe amândouă” (Proverbe 20:12). El nu vrea să avem nicio îndoială cu privire la paternitatea acestui sistem. Dimpotrivă, Dumnezeu vrea ca omul să meargă ferm în realizarea adevărului Creației: „Să știți că Domnul este Dumnezeu și că El ne-a creat și noi suntem ai Lui” (Psalmul 99:3).

Auzul uman conceput pentru a capta o gamă largă de unde sonore, a le transforma în milioane de impulsuri electrice, trimițându-le mai departe către creier pentru o analiză profundă și rapidă. Toate sunetele sunt de fapt „ascultate” de creier și apoi prezentate nouă ca provenind dintr-o sursă externă. Cum funcționează sistemul auditiv?

Procesul începe cu sunet - mișcarea oscilativă a aerului - vibrație, în care pulsurile de presiune a aerului se propagă către ascultător, ajungând în cele din urmă la timpan. Urechea noastră este extrem de sensibilă și este capabilă să perceapă schimbări de presiune de la 0,0000000001 atmosfere.

Urechea este formată din 3 părți: exterioară, mijlocie și interioară. Sunetul ajunge mai întâi la urechea exterioară prin aer, apoi lovind timpanul. Membrana transmite vibrația oaselor. Aici există o schimbare în modul în care sunetul este condus - de la aer la oase. Sunetul ajunge apoi la urechea internă, unde este transmis prin fluid. Astfel, în procesul auzului sunt implicate 3 metode de transmitere a sunetului: aer, os, lichid. Să le aruncăm o privire mai atentă.

Auzul uman: Călătoria sunetului

Sunetul ajunge mai întâi la urechi, care acționează ca antene satelit. (Fig.1) Auriculul uman are propriul relief unic de umflături, concavități și șanțuri, datorită cărora sunetul vine de la auriculă la canalul auditiv în două moduri. Acest lucru este necesar pentru cea mai bună analiză acustică și tridimensională, permițându-vă să recunoașteți direcția și sursa sunetului, ceea ce este important pentru comunicarea lingvistică.

Figura 1 Sursa: APP, www.apologeticspress.org

Auricul amplifică, de asemenea, undele sonore, care intră mai departe în canalul auditiv - spațiul de la coajă până la timpan are aproximativ 2,5 cm lungime și aproximativ 0,7 cm în diametru. Aici designul Domnului este deja direct vizibil - degetul nostru este mai gros decât canalul auditiv! Altfel ne-am răni auzîncă în copilărie. Acest pasaj este modelat pentru a crea o rezonanță optimă.

O alta dintre caracteristicile sale interesante este prezenta ceara (ceara de urechi), care este secretata constant din 4000 de glande. Are proprietăți antiseptice, protejând urechea de bacterii și insecte. Dar cum este atunci acest pasaj îngust eliberat continuu? Domnul a avut grijă de acest detaliu, creând un mecanism de curățare.

Se pare că în interiorul pasajului, orice particule se mișcă în spirală, deoarece celulele de pe suprafața canalului auditiv se aliniază sub forma unei spirale îndreptate spre exterior. În plus, epiderma (stratul superior al pielii) crește acolo în lateral, și nu în sus, așa cum se întâmplă de obicei pe piele. Cazând, se mișcă în spirală spre exterior spre auriculă, luând constant ceara cu ea. Fără un astfel de sistem de curățare, urechea noastră s-ar înfunda rapid.

Auzul uman: urechea medie rezolvă cu măiestrie cea mai dificilă problemă din fizică

Ați încercat vreodată să țipi la o persoană aflată sub apă? Acest lucru este practic imposibil, deoarece 99,9% din sunetul care călătorește prin aer este reflectat de apă. Însă în urechea noastră, sunetul călătorește către celulele sensibile ale cohleei prin lichid, deoarece aceste celule nu pot fi în aer. Cum se rezolvă această sarcină cea mai dificilă de tranziție a sunetului de la aer la lichid în urechea noastră? Avem nevoie de un dispozitiv potrivit. Acest rol este jucat de urechea medie, care constă dintr-o membrană, oase speciale, mușchi și nervi. (Vezi fig. 2)

La atingerea timpanului, sunetul îl face să vibreze. Legănându-se, pune în mișcare un ciocan, al cărui mâner este atașat de membrană. Ciocanul, la rândul său, obligă următorul os, numit nicovală, să se miște. Între ele se află o articulație cartilaginoasă, care, ca toate celelalte articulații, trebuie lubrifiată în mod constant pentru a menține funcționarea. Domnul a avut grijă și de asta - totul se face automat fără participarea noastră, așa că nu avem de ce să ne îngrijorăm.

Partea inferioară a nicovalei, care arată ca o axă, transmite mișcarea către osul următor, numit etrier (seamănă ca un etrier). Ca urmare a transmiterii mișcării, etrierul este împins constant. Baza ovală inferioară a etrierului seamănă cu un piston și intră în fereastra ovală a cohleei. Acest piston este conectat la fereastra ovală printr-un dispozitiv special, puternic, dar mobil, astfel încât pistonul se mișcă înainte și înapoi în fereastra ovală.

Timpanul este uimitor de sensibil. Este capabil să răspundă la vibrații cu un diametru de doar un atom de hidrogen! Și mai surprinzător este că membrana este un țesut viu cu vase de sânge și nervi. Celulele sanguine sunt de mii de ori mai mari decât un atom de hidrogen și, în timp ce se deplasează în vase, vibrează constant membrana, dar în același timp este încă capabilă să capteze o vibrație sonoră de dimensiunea unui atom de hidrogen. Acest lucru este posibil datorită unui sistem de filtrare a zgomotului extrem de eficient. După determinarea chiar și a celei mai slabe vibrații, membrana poate reveni la poziția inițială în 5 miimi de secundă. Dacă nu ar putea reveni la starea ei obișnuită atât de repede, fiecare sunet care i-a pătruns în ureche ar fi ecou.

Ciocanul, nicovala și etrierul sunt cele mai mici oase din corpul nostru. Și aceste oase au mușchi și nervi! Un mușchi este atașat printr-un tendon de mânerul maleusului, celălalt de etrier. Ce fac ei? Cu un sunet puternic, trebuie să reduceți sensibilitatea întregului sistem pentru a nu-l deteriora. Cu un sunet ascuțit și puternic, creierul reacționează mult mai repede decât avem timp să ne dăm seama ce am auzit, în timp ce forțează instantaneu mușchii să se contracte și să atenueze sensibilitatea. Timpul de răspuns la sunetul puternic este de numai aproximativ 0,15 secunde.

Cu siguranță, mutațiile genetice sau schimbările în trepte aleatorii propuse de evoluționişti nu pot fi responsabile pentru dezvoltarea unui mecanism atât de complex. Presiunea aerului din interiorul urechii medii trebuie să fie aceeași cu presiunea din afara timpanului. Problema este că aerul din interior este absorbit de organism. Aceasta are ca rezultat o scădere a presiunii în urechea medie și o scădere a sensibilității timpanului datorită faptului că este presat spre interior de presiunea aerului extern mai mare.

Pentru a rezolva această problemă, urechea este echipată cu un canal special cunoscut sub numele de trompa lui Eustachio. Este un tub gol de 3,5 cm lungime care merge de la urechea internă până la spatele nasului și gâtului. Oferă schimb de aer între urechea medie și mediu. La înghițire, căscat și mestecat, mușchii speciali deschid trompa Eustitică, lăsând să intre aerul exterior. Acest lucru asigură echilibrul presiunii. O defecțiune a tubului duce la durere, blocaj prelungit și chiar sângerare în ureche. Dar cum a apărut în primul rând și care părți ale urechii medii au apărut primele? Cum au funcționat unul fără celălalt? O analiză a tuturor părților urechii și a importanței fiecăreia pentru auzul uman demonstrează prezența unei complexități ireductibile (întregul organ trebuie să fi apărut ca unul sau nu ar putea funcționa), ceea ce este o dovadă puternică a creației.

Auzul uman: urechea interioară: un sistem de o complexitate incredibilă

Deci, sunetul a trecut prin aer până la timpan, iar sub formă de vibrație a fost transmis la oase. Ce urmeaza? Și atunci aceste mișcări mecanice ar trebui să se transforme în semnale electrice. Acest miracol al transformării are loc în urechea interioară. Urechea internă este formată din cohlee și nervii atașați de aceasta. Aici observăm și o structură foarte complexă.

Avand doua urechi ne ajută să calculăm locația sunetului. Diferența de timp în care sunetul ajunge la urechi poate fi de până la 20 de milioane de secundă, dar această întârziere este suficientă pentru a determina sursa sunetului.

Cohleea este un organ special al urechii interne, care este aranjat sub formă de labirint și umplut cu un fluid special (perilimfă). Vezi Fig.1 și Fig.3. triplu strat pentru durabilitate și etanșeitate. Acest lucru este necesar pentru procesele subtile care au loc în el. Ne amintim că ultimul os (stape) intră în fereastra ovală a cohleei (Fig. 2 și Fig. 3). După ce a primit vibrații de la timpan, etrierul își mișcă pistonul înainte și înapoi în această fereastră, creând fluctuații de presiune în interiorul lichidului. Cu alte cuvinte, etrierul transmite vibrația sonoră către cohlee.

Această vibrație se propagă în fluidul cohleei și ajunge acolo la un organ special al auzului, organul lui Corti. Transformă vibrațiile lichidului în semnale electrice care trec prin nervi către creier. Deoarece melcul este complet umplut cu lichid, cum reușește pistonul să intre în el? Amintiți-vă cât de aproape imposibil este să puneți un dop într-o sticlă plină complet. Datorită densității mari a lichidului, este dificil să-l comprimați.

S-a dovedit că în partea de jos a cohleei există o fereastră rotundă (ca o ieșire din spate), acoperită cu o membrană flexibilă. Pe măsură ce pistonul stapes intră în fereastra ovală, membrana ferestrei rotunde de dedesubt iese sub presiune în fluid. Este ca o sticlă cu fundul de cauciuc care se lasă de fiecare dată când dopul este împins înăuntru. Cu acest dispozitiv ingenios de reducere a presiunii, etrierul poate transmite vibrațiile sonore fluidului cohlear.

Cu toate acestea, impulsurile de presiune nu se propagă într-un lichid într-un mod simplu. Pentru a înțelege cum se răspândesc, să ne uităm în interiorul labirintului melcului (vezi Figura 3 și Figura 4). Canalul labirint este format din trei canale - cel superior (scala vestibularis), cel inferior (scala tympani) și canalul din mijloc (ductul cohlear). Ele nu sunt interconectate și merg în paralel în labirint.

De la piston, presiunea urcă în labirint până în vârful cohleei numai prin canalul superior (și nu prin toate trei). Acolo, printr-un orificiu special de legătură, presiunea trece în canalul inferior, care coboară înapoi în labirint și iese într-o fereastră rotundă. În Figura 3, săgeata roșie indică calea presiunii de la fereastra ovală în sus în cercul din labirint. În partea de sus, presiunea trece într-un alt canal, indicat de o săgeată albastră, și este direcționată de-a lungul acestuia în jos spre fereastra rotundă. Dar de ce toate astea? Cum ne ajută acest lucru să auzim?

Cert este că în mijlocul celor două canale ale labirintului se află un al treilea canal (canal cohlear), de asemenea umplut cu lichid, dar diferit de lichidul din celelalte două canale. Acest canal din mijloc nu este conectat la celelalte două. Este separat de canalul superior printr-o placă flexibilă (membrana lui Reissner), iar de canalul inferior printr-o placă elastică (membrană bazilară). Trecând de-a lungul canalului superior în sus în labirint, sunetul din lichid vibrează placa superioară. Mergând înapoi în cohlee de-a lungul canalului inferior, sunetul din lichid vibrează placa inferioară. Astfel, pe măsură ce sunetul călătorește prin fluidul labirintului în sus pe cohlee și înapoi în jos, plăcile canalului mijlociu vibrează. După trecerea sunetului, vibrația lor dispare treptat. Cum ne oferă vibrația plăcilor canalului mijlociu auzul?

Între ele se află cea mai importantă parte a sistemului auditiv - organul lui Corti. Este extrem de mic, dar fără el am fi surzi. Celulele nervoase ale organului lui Corti convertesc mișcările oscilatorii ale plăcilor în semnale electrice. Ele sunt numite celule de păr și joacă un rol uriaș. Cum reușesc celulele capilare ale organului lui Corti să transforme vibrațiile plăcilor în semnale electrice?

Priviți figurile 4 și 5. Faptul este că aceste celule sunt în contact de sus cu o membrană tegumentară specială a organului Corti, care arată ca un jeleu dur. În partea de sus a celulelor de păr sunt 50 până la 200 de cili numiți stereocili. Ele pătrund în membrana tegumentară.

Fig.7

Pe măsură ce sunetul călătorește prin labirintul cohleei, laminele canalului mijlociu vibrează și acest lucru face ca membrana tegumentară ca jeleu să vibreze. Iar mișcarea sa provoacă oscilația steriociliilor celulelor capilare. Legănarea steriocililor face ca celulele părului să producă semnale electrice care sunt trimise mai departe către creier. Uimitor, nu-i așa? Organul lui Corti are aproximativ 20.000 de celule de păr, care sunt împărțite în interne și externe (Fig. 5 și Fig. 6). Dar cum produce vibrația cililor semnale electrice?

Se dovedește că mișcarea steriocililor determină deschiderea și închiderea canalelor ionice speciale pe suprafața lor (Fig. 7). Canalele, deschizându-se, lasă ioni înăuntru, ceea ce modifică sarcina electrică din interiorul celulei părului. Modificările sarcinii electrice permit celulei părului să trimită semnale electrice către creier. Aceste semnale sunt interpretate de creier ca sunet. Problema este că trebuie să deschidem și să închidem canalul ionic la viteze până la cea mai mare frecvență a sunetului pe care o putem detecta - de până la 20.000 de ori pe secundă. Ceva trebuie să deschidă și să închidă milioane de aceste canale de pe suprafața cililor de până la 20.000 de ori pe secundă. Oamenii de știință au descoperit că în acest scop, pe suprafețele sterocililor este atașat un arc molecular!!! (Fig. 7.) Întinderea și contractarea rapidă pe măsură ce cilii vibrează, oferă o viteză atât de mare de deschidere și închidere a canalelor. Design genial!

Auzul uman: de fapt ascultăm cu creierul

Melcul este capabil să ridice fiecare instrument din orchestră și să observe nota lipsă, să audă fiecare respirație și să audă șoapte - totul la o rată de eșantionare uluitoare de până la 20.000 de ori pe secundă. Creierul interpretează semnalele și determină frecvența, puterea și semnificația semnalelor. În timp ce un pian mare are 240 de corzi și 88 de clape, urechea internă are 24.000 de „corzi” și 20.000 de „clape” care ne permit să auzim o cantitate și o varietate incredibilă de sunete.

Cele de mai sus sunt doar jumătate, deoarece partea cea mai grea se întâmplă în creier, ceea ce „auzim” de fapt. Urechile noastre sunt suficient de sensibile pentru a auzi o pană alunecând peste haine, dar nu putem auzi sângele curgând prin capilare la câțiva milimetri de urechi. Dacă ne-am asculta constant respirația, înghițirea salivei, fiecare bătaie a inimii, mișcare articulară etc., nu ne-am putea concentra niciodată pe nimic. Creierul nostru amortizează automat unele sunete, în unele cazuri le blochează complet. Respirați aerul și vedeți dacă îl auziți. Desigur că poți, dar de obicei nu auzi. Ați inhalat de aproximativ 21.000 de ori în ultimele 24 de ore. Partea auditivă a creierului uman funcționează ca un agent de securitate, ascultând fiecare sunet și spunându-ne ce trebuie să auzim și ce nu. Sunetele pot, de asemenea, evoca amintiri.

Concluzie

Este evident că toate părțile urechii sunt necesare pentru auzul uman. De exemplu, dacă toate componentele sunt la locul lor, dar nu există timpan, atunci cum va ajunge sunetul la oase și la cohlee? Ce rost are atunci să ai un labirint, un organ de Corti și celule nervoase, dacă sunetul nici măcar nu ajunge la ele? Dacă totul este la locul său, inclusiv membrana, dar lipsește „doar” fereastra ovală sau, de exemplu, lichidul din cohlee, atunci nu va exista auz, deoarece sunetul nu poate ajunge la celulele nervoase.

Absența celui mai mic detaliu ne va face surzi, iar prezența restului sistemului - inutilă. Mai mult, fiecare „mic detaliu” din acest lanț este de fapt în sine un sistem de multe componente. Membrana timpanică, de exemplu, este alcătuită din țesut viu specializat, atașamente maleus, nervi, vase de sânge și așa mai departe. Cohleea este un labirint, înveliș triplu, trei canale separate, fluide diferite, plăci de conducte flexibile etc.

Este o prostie să credem că o astfel de complexitate uimitoare s-a întâmplat întâmplător ca rezultat al evoluției treptate. Complexitatea observată a sistemului auditiv uman indică realitatea istorică a creației lui Adam de către Dumnezeu, așa cum spune Cuvântul lui Dumnezeu. „Urechea care aude și ochiul care vede, Domnul le-a făcut pe amândouă” (Proverbe 20:12).

În numerele viitoare, vom continua să explorăm planul lui Dumnezeu pentru corpul uman. Sper că acest articol te-a ajutat să înțelegi mai profund înțelepciunea Lui și dragostea Lui pentru tine. „Te voi lăuda, căci sunt minunat zidit și sufletul meu este pe deplin conștient de aceasta” (Psalmul 139:13). Dă-i lui Dumnezeu laudă și recunoștință, pentru că El este vrednic!