Ako zvuk vstupuje do ucha. Analyzátor sluchu

Slimák je flexibilná trubica vytvorená z troch komôr naplnených kvapalinou. Kvapalina je prakticky nestlačiteľná, takže akýkoľvek pohyb nožnej platničky štupľov v oválnom okienku musí byť sprevádzaný pohybom tekutiny inam. Pri sluchových frekvenciách sa tekutinou naplnená slimák, vestibulárny akvadukt a ďalšie spojovacie cesty medzi slimákom a mozgovomiechovým mokom prakticky uzavrú, čo sa odráža v membráne okrúhleho okienka, ktorá zabezpečuje pohyblivosť platničky chodidla.

Kedy podnožka strmeň sa pohybuje dovnútra, okrúhle okienko sa odchyľuje smerom von. (Podnožka a okrúhle okno majú približne rovnakú objemovú rýchlosť, ale pohybujú sa v opačných smeroch.) Je to táto interakcia medzi okrúhlymi a oválnymi okienkami, ako aj nestlačiteľnosť kochleárnych tekutín, čo určuje úlohu rozdielu v akustickom tlaku pôsobiacom na dve kochleárne okienka pri stimulácii vnútorného ucha.

Slimák Je rozdelená na komory bazilárnou membránou, Cortiho orgánom, kochleárnym vývodom a Reissnerovou membránou. Mechanické vlastnosti kochleárnych komôr do značnej miery závisia od mechanických vlastností bazilárnej membrány; tá je úzka, tuhá, hrubá na základni a širšia, pružnejšia a tenšia na vrchole. Pretože tekutina je v podstate nestlačiteľná, pohyb tyčiniek smerom dovnútra spôsobuje okamžitý prenos pohybu tekutinami slimáka, čo vedie k vyčnievaniu okrúhleho okienka.

teda s plynulým pohybom, dochádza k takmer okamžitému rozloženiu tlaku cez rôzne časti slimáka. Reakcia rôznych častí kochley s ich rôznymi mechanickými vlastnosťami vo vzťahu k distribúcii tlaku vedie k objaveniu sa postupujúcej vlny a posunutiu kochleárnych komôr. Maximálny posun tejto vlny závisí od tonality a zodpovedá určitým oblastiam, kde je rozdiel v mechanických vlastnostiach. Vysokofrekvenčné zvuky vytvárajú maximálny posun v blízkosti tvrdej, hrubej základne, zatiaľ čo nízkofrekvenčné zvuky vytvárajú maximálny posun na poddajnom, tenkom vrchole.

Pretože mávať začína svoju dráhu od základne k vrcholu a tiež sa zastaví ihneď po mieste maximálneho posunutia; existuje asymetria v pohybe rôznych častí slimáka. Všetky zvuky spôsobujú určité posunutie bazálnej membrány, zatiaľ čo nízkofrekvenčné zvuky vytvárajú prevládajúce posunutie na vrchole. Táto asymetria ovplyvňuje naše vnímanie zložitých zvukov (kde nízkofrekvenčné zvuky môžu ovplyvniť našu schopnosť vnímať vysokofrekvenčné zvuky, ale nie naopak) a predpokladá sa, že ovplyvňuje citlivosť základne kochley, ktorá je zodpovedná za vysokofrekvenčné zvuky. frekvenčné zvuky pri zvukovej traume alebo presbyakúzii. Pohyb vnútorných štruktúr slimáka stimuluje vlasové bunky Cortiho orgánu, čím poskytuje väčší stimul silným pohybom.

Anatómia ucha v troch častiach.
Vonkajšie ucho: 1 - ušnica; 2 - vonkajší zvukovod; 3 - bubienok.
Stredné ucho: 4 - bubienková dutina; 5 - sluchová trubica.
Vnútorné ucho: 6 a 7 - labyrint s vnútorným zvukovodom a vestibulárno-kochleárnym nervom; 8 - vnútorná krčná tepna;
9 - chrupavka sluchovej trubice; 10-sval, zdvíhanie velum palatine;
11 - sval, ktorý napína velum palatine; 12 - sval, ktorý napína tympanickú membránu (sval Toynbee).

A) Fázový rozdiel zvukovej vlny kochleárnych okien. Ako už bolo uvedené, slimák reaguje na rozdiel v akustickom tlaku medzi okuliarmi, kde akustický tlak pôsobiaci na oválne okienko je súčtom tlaku generovaného kostným systémom a akustického tlaku v dutine stredného ucha. Je dôležité pochopiť, ako tento rozdiel (kritický stimul pre vnútorné ucho) závisí od relatívnej amplitúdy a fázy jednotlivých akustických tlakov v dvoch oknách.

S významným rozdiel amplitúdy akustického tlaku medzi oválnym a okrúhlym okienkom (ako v zdravom uchu, tak aj v uchu po úspešnej tympanoplastike, kde kostný systém zvyšuje tlak pôsobiaci na oválne okienko), fázový rozdiel má zanedbateľný vplyv na určenie rozdielu tlakov medzi okná.

Odmietnuť dôležitosť fázy s rozdielom vo veľkosti je znázornený na obrázku nižšie, čo ukazuje hypotetickú situáciu, v ktorej je veľkosť akustického tlaku oválneho okna desaťkrát (20 dB) väčšia ako akustický tlak okrúhleho okna. Rozsah možných tlakových rozdielov v oknách je znázornený dvomi krivkami, jedna s amplitúdou 9 predstavuje rozdiel, keď sú tlaky okien vo fáze (0° fázový rozdiel) a druhá krivka (s amplitúdou 11) zobrazuje tlak. rozdiel, keď je okno úplne mimo fázy (fázový rozdiel 180°). Dokonca aj pri maximálnom účinku zmeny fázového rozdielu sú dve krivky zobrazené na obrázku nižšie svojou veľkosťou podobné, v rozmedzí 2 dB.

S významným rozdiel Pri veľkostiach okolo 100 a 1000 (40-60 dB), ktoré sa vyskytujú v normálnom uchu a v ušiach, ktoré podstúpili úspešnú tympanoplastiku, má fázový rozdiel malý vplyv.

napriek tomu fázový rozdiel môže byť významný v podmienkach, keď sú veľkosti akustického tlaku v oblasti oválnych a okrúhlych okienok podobné (napríklad, keď je poškodená reťaz sluchových kostičiek). Pri podobnej amplitúde a fáze tlaku okna existuje tendencia vzájomne sa neutralizovať a vytvárať len malý tlakový rozdiel. Na druhej strane, ak tlaky okienka majú podobnú amplitúdu, ale opačné fázy, budú sa navzájom zosilňovať, čo vedie k rozdielu tlaku okna podobnému veľkosti aplikovaného tlaku.

Ak existuje spoľahlivý rozdiel vo veľkosti medzi tlakmi v oknách slimáka, potom má fázový rozdiel malý význam pri určovaní rozdielu medzi dvoma akustickými tlakmi.
V konkrétnom prezentovanom prípade je akustický tlak pri oválnom okne 10-krát (20 dB) vyšší ako pri okrúhlom okne.
Jeden cyklus tlakovej vlny okna (P WD) je uvedený pre dve podmienky.
Bodkovaná čiara ukazuje P WD, keď je tlak na oválne a okrúhle okienko vo fáze, čo vedie k špičkovej amplitúde zmeny tlaku 9 = 10-1.
Plná čiara ukazuje PWD, keď neexistuje žiadna zhoda fáz a výsledná amplitúda PWD je 11 = 10-(-1).
Všimnite si, že oba špičkové amplitúdové rozdiely sa líšia o menej ako 2 dB (20log 10 11/9 = 1,7 dB), aj keď fázový rozdiel je spôsobený maximálnym možným rozdielom magnitúdy.
Takže v normálnom uchu a v uchu, ktoré podstúpilo úspešnú tympanoplastiku, keď je akustický tlak v oválnom okienku väčší v dôsledku väčšieho vedenia zvuku pozdĺž reťazca kostičiek, je rozdiel vo fázach akustického tlaku v oválnych a okrúhlych okienkach malý. vplyv pri určovaní výsledku sluchu.

b) Spôsoby zvukovej stimulácie vnútorného ucha. Príspevok stredného ucha k rozdielu tlaku okna, ktorý stimuluje vnútorné ucho, možno rozdeliť do niekoľkých stimulačných dráh. V predchádzajúcej časti bolo opísané, ako kostný systém transformuje zvukový tlak vo vonkajšom zvukovode a prenáša ho do oválneho okna. Táto dráha sa nazýva kostný prenos.Existuje ďalší mechanizmus nazývaný akustický prenos, ktorým môže stredné ucho stimulovať vnútorné ucho.

Pohyb ušný bubienok v reakcii na zvuk vznikajúci v uchu vytvára zvukový tlak v dutine stredného ucha. Niekoľko milimetrov vzdialenosti medzi kochleárnymi oknami znamená, že akustický tlak na oválnych a okrúhlych oknách je podobný, ale nie identický. Malé rozdiely medzi veľkosťami a fázami akustického tlaku na vonkajšej strane dvoch okien majú za následok malý, ale merateľný rozdiel akustického tlaku medzi nimi. V normálnom uchu je veľkosť tlakového rozdielu, ktorý zabezpečuje akustický prenos, malá, asi 60 dB, čo je menej ako prenos cez ossikuly. V dôsledku toho v zdravom strednom uchu dominuje kostný prenos a akustický prenos možno ignorovať.

Nižšie však bude zobrazenéže akustický prenos môže mať veľký význam v prípade defektu v reťazci kostičiek, ktorý sa vyskytuje pri určitých ochoreniach, ako aj v uchu, ktoré prešlo rekonštrukciou.

Okolitý zvuk sa môže dostať aj do vnútorného ucha, prostredníctvom vibrácie celého tela alebo hlavy, takzvané vedenie zvuku telom. Toto je všeobecnejší proces ako kostné vedenie, pri ktorom vibrácie ovplyvňujú iba mastoidný proces. Zvukom vyvolané vibrácie v celom tele a hlave môžu stimulovať vnútorné ucho:
(1) vytváranie tlaku vo vonkajšom zvukovode alebo strednom uchu vyvíjaním tlaku na ich steny,
(2) vytváranie vzájomných pohybov medzi sluchovými kostičkami a vnútorným uchom a
(3) priame stlačenie vnútorného ucha a jeho obsahu stlačením okolitej tekutiny a kosti.

O úloha zvukovej vodivosti tela Málo sa vie o normálnej funkcii sluchu. Merania straty sluchu v dôsledku stavov, ako je vrodená atrézia zvukovodu, však naznačujú, že celé telo môže poskytnúť stimuláciu vnútorného ucha, ktorá je o 60 dB nižšia ako pri normálnej funkcii kostičiek.

Schéma vodivých ciest pozdĺž reťazca sluchových kostičiek a akustického vedenia.
Prenos sluchových kostičiek vzniká pohybom ušného bubienka, sluchových kostičiek a nožnej platničky paličky.
K akustickému prenosu dochádza v dôsledku akustického tlaku v strednom uchu, ktorý vzniká akustickým tlakom vonkajšieho zvukovodu a pohybom bubienka.
Pretože kochleárne otvory sú priestorovo vzdialené, akustické tlaky v dutine stredného ucha ovplyvňujúce oválne a okrúhle otvory (RW) sú podobné, ale nie identické.
Malý rozdiel medzi amplitúdami a tlakovými fázami dvoch okien má za následok malý, ale merateľný rozdiel v akustickom tlaku medzi týmito dvoma oknami.
Tento rozdiel sa nazýva akustický prenos. V normálnom uchu je akustický prenos extrémne malý a jeho magnitúda je približne o 60 dB menšia ako prenos cez ossikuly.

V) Audiológia kostného vedenia. Akustická energia prenášaná do lebky pri vibrácii kosti (ladička alebo elektromagnetická vibrácia audiometra) uvádza do pohybu bazálnu membránu a je vnímaná ako zvuk. Na diagnostiku kochleárnej funkcie sa vykonávajú klinické testy kostnej vodivosti. Mechanizmy, ktorými vibrácie kostí stimulujú vnútorné ucho, opísali Tonndorf a iní a sú podobné tým, ktoré boli predtým opísané pre vedenie zvuku v tele. Je dôležité pochopiť, že všetky hypotetické mechanizmy vedenia zvuku zohľadňujú relatívnu pohyblivosť medzi sluchovými kostičkami a vnútorným uchom a že počuteľnosť kostného vedenia závisí od patologického stavu vonkajšieho zvukovodu a stredného ucha.

Sluchový analyzátor vníma vibrácie vzduchu a transformuje mechanickú energiu týchto vibrácií na impulzy, ktoré sú vnímané v mozgovej kôre ako zvukové vnemy.

Vnímavá časť sluchového analyzátora zahŕňa vonkajšie, stredné a vnútorné ucho (obr. 11.8.). Vonkajšie ucho predstavuje ušnica (zberač zvuku) a vonkajší zvukovod, ktorého dĺžka je 21-27 mm a priemer je 6-8 mm. Vonkajšie a stredné ucho oddeľuje bubienok – blana, ktorá je slabo poddajná a slabo roztiahnuteľná.

Stredné ucho sa skladá z reťazca vzájomne prepojených kostí: kladívko, incus a palice. Rukoväť malleusu je pripevnená k tympanickej membráne, základňa palice je pripevnená k oválnemu okienku. Ide o druh zosilňovača, ktorý zosilňuje vibrácie 20-krát. Stredné ucho má tiež dva malé svaly, ktoré sa pripájajú ku kostiam. Kontrakcia týchto svalov vedie k zníženiu vibrácií. Tlak v strednom uchu vyrovnáva Eustachova trubica, ktorá ústi do ústnej dutiny.

Vnútorné ucho je spojené so stredným uchom oválnym okienkom, ku ktorému sú pripevnené štuplíky. Vo vnútornom uchu sa nachádza receptorový aparát dvoch analyzátorov – percepčného a sluchového (obr. 11.9.). Sluchový receptorový aparát predstavuje slimák. Slimák, dlhý 35 mm a má 2,5 závitoviek, pozostáva z kostnej a membránovej časti. Kostná časť je rozdelená dvoma membránami: hlavnou a vestibulárnou (Reisnerovou) na tri kanály (horný - vestibulárny, dolný - tympanický, stredný - tympanický). Stredná časť sa nazýva kochleárny priechod (membranózny). Na vrchole sú horné a dolné kanály spojené helikotrémou. Horný a dolný kanál slimáka sú vyplnené perilymfou, stredné endolymfou. Perilymfa pripomína iónovým zložením plazmu, endolymfa intracelulárnu tekutinu (100-krát viac iónov K a 10-krát viac iónov Na).

Hlavná membrána pozostáva zo slabo natiahnutých elastických vlákien, takže môže vibrovať. Na hlavnej membráne - v strednom kanáli - sú receptory vnímajúce zvuk - Cortiho orgán (4 rady vláskových buniek - 1 vnútorný (3,5 tisíc buniek) a 3 vonkajšie - 25-30 tisíc buniek). Hore je tektorálna membrána.

Mechanizmy zvukových vibrácií. Zvukové vlny prechádzajúce vonkajším zvukovodom rozvibrujú bubienok, čo spôsobí pohyb kostí a membrány oválneho okienka. Perilymfa sa rozkmitá a kmitanie smerom k apexu zoslabne. Vibrácie perilymfy sa prenášajú na vestibulárnu membránu a tá začne vibrovať endolymfu a hlavnú membránu.

V kochlei sa zaznamenáva: 1) Celkový potenciál (medzi Cortiho orgánom a stredným kanálom - 150 mV). Nie je spojená s vedením zvukových vibrácií. Je to spôsobené úrovňou redoxných procesov. 2) Akčný potenciál sluchového nervu. Vo fyziológii je známy aj tretí - mikrofónny - efekt, ktorý pozostáva z nasledovného: ak sú elektródy vložené do kochley a pripojené k mikrofónu, ktorý ho predtým zosilnil, a v uchu mačky sa vyslovujú rôzne slová, mikrofón reprodukuje rovnaké slová. Mikrofónny efekt vytvára povrch vláskových buniek, pretože deformácia chĺpkov vedie k vzniku rozdielu potenciálov. Tento efekt však prevyšuje energiu zvukových vibrácií, ktoré ho spôsobili. Mikrofónny potenciál je teda komplexnou transformáciou mechanickej energie na elektrickú energiu a je spojený s metabolickými procesmi vo vlasových bunkách. Umiestnenie mikrofónneho potenciálu je oblasť vlasových korienkov vlasových buniek. Zvukové vibrácie pôsobiace na vnútorné ucho vytvárajú mikrofónny efekt na endokochleárny potenciál.

Celkový potenciál sa líši od potenciálu mikrofónu tým, že neodráža tvar zvukovej vlny, ale jej obal a vzniká pri pôsobení vysokofrekvenčných zvukov na ucho (obr. 11.10.).

Akčný potenciál sluchového nervu je generovaný ako výsledok elektrickej excitácie vyskytujúcej sa vo vláskových bunkách vo forme mikrofónového efektu a sumárneho potenciálu.

Medzi vláskovými bunkami a nervovými zakončeniami sú synapsie a prebiehajú chemické aj elektrické prenosové mechanizmy.

Mechanizmus na prenos zvuku rôznych frekvencií. Vo fyziológii dlho dominoval rezonátorový systém. Helmholtzova teória: na hlavnej membráne sú natiahnuté struny rôznych dĺžok, ktoré ako harfa majú rôzne frekvencie vibrácií. Pri vystavení zvuku začne vibrovať tá časť membrány, ktorá je naladená na rezonanciu pri danej frekvencii. Vibrácie napnutých nití dráždia príslušné receptory. Táto teória je však kritizovaná, pretože struny nie sú napnuté a ich vibrácie zahŕňajú v každom okamihu príliš veľa membránových vlákien.

Zaslúži si pozornosť Bekesova teória. V slimáku dochádza k rezonančnému javu, avšak rezonančným substrátom nie sú vlákna hlavnej membrány, ale stĺpec kvapaliny určitej dĺžky. Podľa Bekesheho čím vyššia je frekvencia zvuku, tým kratšia je dĺžka oscilujúceho stĺpca kvapaliny. Pod vplyvom nízkofrekvenčných zvukov sa dĺžka oscilujúceho stĺpca kvapaliny zväčšuje, zachytáva väčšinu hlavnej membrány a nevibrujú jednotlivé vlákna, ale ich významná časť. Každé ihrisko zodpovedá určitému počtu receptorov.

V súčasnosti je najrozšírenejšia teória vnímania zvuku rôznych frekvencií „teória miesta“, podľa ktorej nie je vylúčená účasť vnímajúcich buniek na analýze sluchových signálov. Predpokladá sa, že vláskové bunky nachádzajúce sa v rôznych častiach hlavnej membrány majú rôznu labilitu, čo ovplyvňuje vnímanie zvuku, teda hovoríme o ladení vláskových buniek na zvuky rôznych frekvencií.

Poškodenie v rôznych častiach hlavnej membrány vedie k oslabeniu elektrických javov, ktoré vznikajú pri podráždení zvukmi rôznych frekvencií.

Podľa teórie rezonancie rôzne časti hlavnej dosky reagujú vibráciou svojich vlákien na zvuky rôznych výšok. Sila zvuku závisí od veľkosti vibrácií zvukových vĺn, ktoré sú vnímané ušným bubienkom. Čím silnejší je zvuk, tým väčšia je vibrácia zvukových vĺn a tým aj ušného bubienka. Výška zvuku závisí od frekvencie vibrácií zvukových vĺn. Frekvencia vibrácií za jednotku času bude väčšia. vnímaný orgánom sluchu vo forme vyšších tónov (jemné, vysoké zvuky hlasu) Nižšie frekvenčné vibrácie zvukových vĺn sú vnímané orgánom sluchu vo forme nízkych tónov (basy, drsné zvuky a hlasy) .

Vnímanie výšky, intenzity zvuku a umiestnenia zdroja zvuku začína, keď zvukové vlny vstúpia do vonkajšieho ucha, kde rozvibrujú bubienok. Vibrácie bubienka cez systém sluchových kostičiek stredného ucha sa prenášajú na membránu oválneho okienka, čo spôsobuje vibrácie perilymfy vestibulárnej (hornej) šupiny. Tieto vibrácie sa prenášajú cez helikotrému do perilymfy scala tympani (dolnej) a dostávajú sa do okrúhleho okienka, pričom jeho membránu posúvajú smerom k dutine stredného ucha. Vibrácie perilymfy sa prenášajú aj do endolymfy membranózneho (stredného) kanálika, čím dochádza k rozkmitaniu hlavnej membrány pozostávajúcej z jednotlivých vlákien natiahnutých ako struny klavíra. Keď sú membránové vlákna vystavené zvuku, začnú vibrovať spolu s receptorovými bunkami Cortiho orgánu, ktoré sa na nich nachádzajú. V tomto prípade sa chĺpky receptorových buniek dostanú do kontaktu s tektoriálnou membránou a riasinky vláskových buniek sa zdeformujú. Najprv sa objaví receptorový potenciál a potom akčný potenciál (nervový impulz), ktorý sa potom prenáša pozdĺž sluchového nervu a prenáša sa do iných častí sluchového analyzátora.

A morfológovia túto štruktúru nazývajú organelukha a rovnováha (organum vestibulo-cochleare). Má tri sekcie:

• vonkajšie ucho (vonkajší zvukovod, ušnica so svalmi a väzmi);
• stredné ucho (bubienková dutina, mastoidné prívesky, sluchová trubica)
• (membranózny labyrint nachádzajúci sa v kostnom labyrinte vnútri kostnej pyramídy).

1. Vonkajšie ucho sústreďuje zvukové vibrácie a smeruje ich do vonkajšieho sluchového otvoru.

2. Zvukovod vedie zvukové vibrácie do ušného bubienka

3. Ušný bubienok je membrána, ktorá pod vplyvom zvuku vibruje.

4. Malleus s rukoväťou je pripevnený k stredu ušného bubienka pomocou väzov a jeho hlava je spojená s incusom (5), ktorý je zase pripevnený k štupľom (6).

Drobné svaly pomáhajú prenášať zvuk reguláciou pohybu týchto ossicles.

7. Eustachovská (alebo sluchová) trubica spája stredné ucho s nosohltanom. Pri zmene tlaku okolitého vzduchu sa cez sluchovú trubicu vyrovná tlak na oboch stranách bubienka.

Cortiho orgán pozostáva z množstva zmyslových buniek nesúcich vlasy (12), ktoré pokrývajú bazilárnu membránu (13). Zvukové vlny sú zachytené vlasovými bunkami a premenené na elektrické impulzy. Tieto elektrické impulzy sa potom prenášajú pozdĺž sluchového nervu (11) do mozgu. Sluchový nerv pozostáva z tisícok drobných nervových vlákien. Každé vlákno vychádza z určitej časti kochley a prenáša špecifickú zvukovú frekvenciu. Nízkofrekvenčné zvuky sa prenášajú cez vlákna vychádzajúce z vrcholu kochley (14) a vysokofrekvenčné zvuky sa prenášajú cez vlákna spojené s jej základňou. Funkciou vnútorného ucha je teda premieňať mechanické vibrácie na elektrické, keďže mozog dokáže vnímať iba elektrické signály.

Vonkajšie ucho je zariadenie na zber zvuku. Vonkajší zvukovod vedie zvukové vibrácie do ušného bubienka. Ušný bubienok, ktorý oddeľuje vonkajšie ucho od bubienkovej dutiny alebo stredného ucha, je tenká (0,1 mm) prepážka v tvare vnútorného lievika. Membrána vibruje pôsobením zvukových vibrácií, ktoré k nej prichádzajú cez vonkajší zvukovod.

Zvukové vibrácie zachytávajú uši (u zvierat sa môžu otáčať smerom k zdroju zvuku) a prenášajú sa cez vonkajší zvukovod do bubienka, ktorý oddeľuje vonkajšie ucho od stredného ucha. Pre určenie smeru zvuku je dôležité zachytávanie zvuku a celý proces počúvania dvoma ušami – takzvaný binaurálny sluch. Zvukové vibrácie prichádzajúce zo strany sa dostanú do najbližšieho ucha o niekoľko desaťtisícín sekundy (0,0006 s) skôr ako do druhého. Tento nepatrný rozdiel v čase príchodu zvuku do oboch uší stačí na určenie jeho smeru.

Stredné ucho je zvukovo vodivé zariadenie. Ide o vzduchovú dutinu, ktorá sa spája cez sluchovú (Eustachovu) trubicu s dutinou nosohltanu. Vibrácie z bubienka cez stredné ucho prenášajú 3 navzájom spojené sluchové kostičky - kladivko, inkus a štuplík, ktorý cez membránu oválneho okienka prenáša tieto vibrácie do tekutiny umiestnenej vo vnútornom uchu - perilymfa.

Kvôli zvláštnostiam geometrie sluchových kostičiek sa vibrácie ušného bubienka so zníženou amplitúdou, ale so zvýšenou silou, prenášajú na tyčinky. Povrch štupľov je navyše 22-krát menší ako ušný bubienok, čo zvyšuje jeho tlak na membránu oválneho okienka o rovnakú hodnotu. V dôsledku toho môžu aj slabé zvukové vlny pôsobiace na bubienok prekonať odpor membrány oválneho okienka vestibulu a viesť k vibráciám tekutiny v slimáku.

Pri silných zvukoch špeciálne svaly znižujú pohyblivosť bubienka a sluchových kostičiek, prispôsobujú načúvací prístroj takýmto zmenám podnetu a chránia vnútorné ucho pred zničením.

Vďaka prepojeniu cez sluchovú trubicu vzduchovej dutiny stredného ucha s dutinou nosohltanu je možné vyrovnať tlak na oboch stranách bubienka, čo zabráni jeho prasknutiu pri výrazných zmenách tlaku vo vonkajšom prostredí. - pri potápaní pod vodou, lezení do výšky, streľbe a pod. Ide o barofunkciu ucha .

V strednom uchu sú dva svaly: tensor tympani a stapedius. Prvý z nich, kontrakčný, zvyšuje napätie ušného bubienka a tým obmedzuje amplitúdu jeho vibrácií pri silných zvukoch, a druhý fixuje štuple a tým obmedzuje jeho pohyby. Reflexná kontrakcia týchto svalov nastáva 10 ms po nástupe silného zvuku a závisí od jeho amplitúdy. To automaticky chráni vnútorné ucho pred preťažením. V prípade okamžitých silných podráždení (nárazy, výbuchy a pod.) tento ochranný mechanizmus nestihne zafungovať, čo môže viesť k poškodeniu sluchu (napríklad u bombardérov a delostrelcov).

Vnútorné ucho je prístroj na vnímanie zvuku. Nachádza sa v pyramíde spánkovej kosti a obsahuje slimák, ktorý u ľudí tvorí 2,5 špirálových závitov. Kochleárny kanál je rozdelený dvoma priečkami, hlavnou membránou a vestibulárnou membránou na 3 úzke priechody: horný (scala vestibular), stredný (membranózny kanál) a dolný (scala tympani). V hornej časti slimáka je otvor, ktorý spája horný a dolný kanál do jedného, ​​ktorý prechádza od oválneho okienka k hornej časti slimáka a potom k okrúhlemu okienku. Jeho dutina je vyplnená tekutinou - peri-lymfa a dutina stredného membránového kanála je vyplnená tekutinou iného zloženia - endolymfou. V strednom kanáli sa nachádza prístroj na vnímanie zvuku - Cortiho orgán, v ktorom sú mechanoreceptory zvukových vibrácií - vláskové bunky.

Hlavnou cestou dodania zvukov do ucha je vzduch. Približujúci sa zvuk rozvibruje ušný bubienok a cez reťaz sluchových kostičiek sa vibrácie prenesú do oválneho okienka. Súčasne dochádza aj k vibráciám vzduchu v bubienkovej dutine, ktoré sa prenášajú na membránu okrúhleho okienka.

Ďalším spôsobom dodania zvukov do slimáka je tkanivové alebo kostné vedenie . V tomto prípade zvuk priamo pôsobí na povrch lebky, čo spôsobuje jej vibrácie. Kostná dráha na prenos zvuku má veľký význam, ak sa vibrujúci predmet (napríklad stopka ladičky) dostane do kontaktu s lebkou, ako aj pri ochoreniach stredného ucha, keď je narušený prenos zvukov reťazou sluchových kostičiek . Okrem dráhy vzduchu na vedenie zvukových vĺn existuje dráha tkaniva alebo kosti.

Pod vplyvom vzdušných zvukových vibrácií, ako aj keď sa vibrátory (napríklad kostený telefón alebo kostná ladička) dostanú do kontaktu s kožou hlavy, kosti lebky začnú vibrovať (začína aj kostný labyrint vibrovať). Na základe najnovších údajov (Bekesy a ďalší) možno predpokladať, že zvuky šíriace sa po kostiach lebky vzrušujú Cortiho orgán len vtedy, ak podobne ako vzdušné vlny spôsobujú vyklenutie určitého úseku hlavnej membrány.

Schopnosť kostí lebky viesť zvuk vysvetľuje, prečo sa samotnému človeku jeho hlas zaznamenaný na páske zdá pri prehrávaní nahrávky cudzí, zatiaľ čo iní ho ľahko rozpoznávajú. Faktom je, že magnetofónová nahrávka nereprodukuje celý váš hlas. Zvyčajne pri rozprávaní počujete nielen tie zvuky, ktoré počujú aj vaši partneri (teda tie zvuky, ktoré sú vnímané v dôsledku vedenia vzduch-kvapalina), ale aj tie nízkofrekvenčné zvuky, ktorých vodičom sú kosti vášho lebka. Pri počúvaní magnetofónovej nahrávky vlastného hlasu však počujete len to, čo sa nahrať dalo – zvuky, ktorých vodičom je vzduch.

Binaurálne vypočutie . Ľudia a zvieratá majú priestorový sluch, teda schopnosť určiť polohu zdroja zvuku v priestore. Táto vlastnosť je založená na prítomnosti binaurálneho sluchu alebo počúvania dvoma ušami. Je tiež dôležité, aby mal dve symetrické polovice na všetkých úrovniach. Ostrosť binaurálneho sluchu u ľudí je veľmi vysoká: poloha zdroja zvuku sa určuje s presnosťou na 1 uhlový stupeň. Základom toho je schopnosť neurónov v sluchovom systéme vyhodnotiť interaurálne (medziušné) rozdiely v čase príchodu zvuku do pravého a ľavého ucha a intenzitu zvuku v každom uchu. Ak je zdroj zvuku umiestnený mimo stredovej čiary hlavy, zvuková vlna dorazí do jedného ucha o niečo skôr a má väčšiu silu ako do druhého ucha. Hodnotenie vzdialenosti zdroja zvuku od tela je spojené so zoslabnutím zvuku a zmenou jeho farby.

Keď sú pravé a ľavé ucho stimulované oddelene pomocou slúchadiel, oneskorenie medzi zvukmi len 11 μs alebo rozdiel 1 dB v intenzite dvoch zvukov má za následok zjavný posun v lokalizácii zdroja zvuku od strednej čiary smerom k skorší alebo silnejší zvuk. Sluchové centrá sú akútne naladené na určitý rozsah interaurálnych rozdielov v čase a intenzite. Našli sa aj bunky, ktoré reagujú len na určitý smer pohybu zdroja zvuku v priestore.

Na vedení zvukových vibrácií sa podieľa ušnica, vonkajší zvukovod, bubienka, sluchové kostičky, prstencové väzivo oválneho okienka, membrána okrúhleho okienka (sekundárna blana bubienka), labyrintová tekutina (perilymfa) a hlavná membrána.

U ľudí je úloha ušnice pomerne malá. U zvierat, ktoré majú schopnosť pohybovať ušami, pomáhajú ušnice určiť smer zdroja zvuku. U ľudí ušnica, podobne ako megafón, zbiera iba zvukové vlny. V tomto smere je však jeho úloha zanedbateľná. Preto, keď človek počúva tiché zvuky, priloží dlaň k uchu, vďaka čomu sa povrch ušnice výrazne zväčší.

Zvukové vlny po preniknutí do zvukovodu nastavia ušný bubienok do priateľskej vibrácie, ktorá prenáša zvukové vibrácie cez reťaz sluchových kostičiek do oválneho okienka a ďalej do perilymfy vnútorného ucha.

Ušný bubienok reaguje nielen na tie zvuky, ktorých počet vibrácií sa zhoduje s vlastným tónom (800-1000 Hz), ale aj na akýkoľvek zvuk. Táto rezonancia sa nazýva univerzálna, na rozdiel od akútnej rezonancie, keď sekundárne znejúce teleso (napríklad struna klavíra) reaguje len na jeden konkrétny tón.

Bubienok a sluchové kostičky zvukové vibrácie vstupujúce do vonkajšieho zvukovodu jednoducho neprenášajú, ale transformujú, to znamená, že premieňajú vibrácie vzduchu s veľkou amplitúdou a nízkym tlakom na vibrácie labyrintovej tekutiny s nízkou amplitúdou a vysokým tlakom.

Táto transformácia sa dosiahne v dôsledku nasledujúcich podmienok: 1) povrch tympanickej membrány je 15-20 krát väčší ako plocha oválneho okna; 2) kladívko a incus tvoria nerovnakú páku, takže vychýlenie nožnej dosky kolíkov je približne jedenapolkrát menšie ako vychýlenie rúčky kolíska.

Celkový efekt transformačného účinku ušného bubienka a pákového systému sluchových kostičiek je vyjadrený zvýšením intenzity zvuku o 25-30 dB.

Porušenie tohto mechanizmu pri poškodení bubienka a ochoreniach stredného ucha vedie k zodpovedajúcemu zníženiu sluchu, t.j. o 25-30 dB.

Pre normálne fungovanie ušného bubienka a retiazky sluchových kostičiek je potrebné, aby tlak vzduchu na oboch stranách bubienka, teda vo vonkajšom zvukovode a v bubienkovej dutine, bol rovnaký.

Toto vyrovnanie tlaku nastáva v dôsledku ventilačnej funkcie sluchovej trubice, ktorá spája bubienkovú dutinu s nosohltanom. Pri každom prehĺtaní sa vzduch z nosohltanu dostáva do bubienkovej dutiny, a tak sa tlak vzduchu v bubienkovej dutine udržiava vždy na atmosférickej úrovni, teda na rovnakej úrovni ako vo vonkajšom zvukovode.

Zvukovo-vodivý aparát zahŕňa aj svaly stredného ucha, ktoré vykonávajú tieto funkcie: 1) udržiavanie normálneho tonusu bubienka a reťazca sluchových kostičiek; 2) ochrana vnútorného ucha pred nadmernou zvukovou stimuláciou; 3) prispôsobenie, t. j. prispôsobenie zvukovodného zariadenia zvukom rôznej sily a výšky.

Keď sa sval, ktorý naťahuje tympanickú membránu, stiahne, sluchová citlivosť sa zvýši, čo dáva dôvod považovať tento sval za „pozorný“. Stapediusový sval hrá opačnú úlohu – pri kontrakcii obmedzuje pohyby strmeňa a tým akoby tlmí príliš silné zvuky.

Vonkajšie ucho zahŕňa ušnú dutinu, zvukovod a bubienok, ktorý pokrýva vnútorný koniec zvukovodu. Zvukovod má nepravidelne zakrivený tvar. U dospelého človeka je jeho dĺžka asi 2,5 cm a priemer asi 8 mm. Povrch zvukovodu je pokrytý chĺpkami a obsahuje žľazy, ktoré vylučujú ušný maz, ktorý je potrebný na udržanie vlhkosti v pokožke. Zvukovod tiež poskytuje ušnému bubienku stálu teplotu a vlhkosť.

• Stredné ucho

Stredné ucho je vzduchom vyplnená dutina za bubienkom. Táto dutina sa spája s nosohltanom cez Eustachovu trubicu, úzky chrupavkový kanál, ktorý je zvyčajne uzavretý. Prehĺtacie pohyby otvoria Eustachovu trubicu, čo umožňuje vstup vzduchu do dutiny a vyrovnáva tlak na oboch stranách bubienka pre optimálnu pohyblivosť. V stredoušnej dutine sú tri miniatúrne sluchové kostičky: kladívko, incus a palice. Jeden koniec malleusu je spojený s bubienkom, druhý koniec je spojený s incusom, ktorý je zase spojený so strmeňom a strmeň s kochleou vnútorného ucha. Bubienok neustále vibruje pod vplyvom zvukov, ktoré ucho zachytí a sluchové kostičky prenášajú jeho vibrácie do vnútorného ucha.

• Vnútorné ucho

Vnútorné ucho obsahuje niekoľko štruktúr, ale so sluchom súvisí iba slimák, ktorý dostal svoje meno vďaka svojmu špirálovitému tvaru. Slimák je rozdelený na tri kanály naplnené lymfatickými tekutinami. Kvapalina v strednom kanáli má iné zloženie ako kvapalina v ostatných dvoch kanáloch. Orgán priamo zodpovedný za sluch (Cortiho orgán) sa nachádza v strednom kanáli. Cortiho orgán obsahuje asi 30 000 vláskových buniek, ktoré detegujú vibrácie tekutiny v kanáli spôsobené pohybom stoniek a generujú elektrické impulzy, ktoré sa prenášajú pozdĺž sluchového nervu do sluchovej kôry. Každá vlásková bunka reaguje na špecifickú zvukovú frekvenciu, pričom vysoké frekvencie sú naladené na bunky v spodnej časti kochley a bunky naladené na nízke frekvencie umiestnené v hornej časti kochley. Ak vlasové bunky z akéhokoľvek dôvodu odumrú, človek prestane vnímať zvuky zodpovedajúcich frekvencií.

• Sluchové dráhy

Sluchové dráhy sú súborom nervových vlákien, ktoré vedú nervové impulzy z slimáka do sluchových centier mozgovej kôry, čo vedie k sluchovému pocitu. Sluchové centrá sa nachádzajú v spánkových lalokoch mozgu. Čas potrebný na to, aby sa zvukový signál dostal z vonkajšieho ucha do sluchových centier mozgu, je asi 10 milisekúnd.

Ako funguje ľudské ucho (kresba s láskavým dovolením Siemens)

Vnímanie zvuku

Ucho postupne premieňa zvuky na mechanické vibrácie ušného bubienka a sluchových kostičiek, potom na vibrácie tekutiny v slimáku a nakoniec na elektrické impulzy, ktoré sa prenášajú po dráhach centrálneho sluchového systému do spánkových lalokov mozgu. rozpoznávanie a spracovanie.
Mozog a medziľahlé uzly sluchových dráh extrahujú nielen informácie o výške a hlasitosti zvuku, ale aj ďalšie charakteristiky zvuku, napríklad časový interval medzi okamihmi, kedy zvuk zachytia pravé a ľavé ucho. - to je základ schopnosti človeka určiť smer, ktorým zvuk prichádza. V tomto prípade mozog vyhodnocuje informácie prijaté z každého ucha oddelene a všetky prijaté informácie spája do jediného vnemu.

Náš mozog ukladá „vzory“ zvukov okolo nás – známe hlasy, hudbu, nebezpečné zvuky atď. To pomáha mozgu pri spracovávaní informácií o zvuku rýchlo rozlíšiť známe zvuky od neznámych. Pri strate sluchu mozog začína dostávať skreslené informácie (zvuky sa stávajú tichšími), čo vedie k chybám pri interpretácii zvukov. Na druhej strane, problémy s mozgom v dôsledku starnutia, úrazov hlavy alebo neurologických ochorení a porúch môžu sprevádzať symptómy podobné ako pri strate sluchu, ako je nepozornosť, stiahnutie sa z okolia a neprimerané reakcie. Na správne počutie a pochopenie zvukov je potrebná koordinovaná práca sluchového analyzátora a mozgu. Bez preháňania teda môžeme povedať, že človek nepočuje ušami, ale mozgom!