Ako zvuk vstupuje do ucha. sluchový analyzátor

Slimák je flexibilná trubica vytvorená z troch komôr naplnených kvapalinou. Kvapalina je prakticky nestlačiteľná, takže akýkoľvek pohyb pätky palíc vo foramen ovale musí byť sprevádzaný pohybom tekutiny inde. Pri sluchových frekvenciách je slimák naplnený tekutinou, vestibulárny akvadukt a ďalšie spojovacie cesty medzi slimákom a CSF prakticky uzavreté, čo sa odráža v membráne okrúhleho okienka, ktorá umožňuje pohyb platničky.

Kedy doska na nohy strmeň sa pohybuje dovnútra, okrúhle okienko sa odchyľuje smerom von. (Podnožka a kruhové okno majú približne rovnakú priestorovú rýchlosť, ale pohybujú sa v opačných smeroch.) Práve táto interakcia okrúhlych a oválnych okienok, ako aj nestlačiteľnosť kochleárnych tekutín určuje dôležitú úlohu rozdielu v akustickom tlaku pôsobiacom na dve kochleárne okienka pri stimulácii vnútorného ucha.

Slimák rozdelené do komôr pomocou bazilárnej membrány, Cortiho orgánu, kochleárneho vývodu a Reissnerovej membrány. Mechanické vlastnosti kochleárnych komôr do značnej miery závisia od mechanických vlastností bazilárnej membrány; ten druhý je úzky, tuhý, hrubý na základni a širší, pohyblivý a tenký na vrchole. Pretože tekutina je vo svojej podstate nestlačiteľná, pohyb strmeňa smerom dovnútra spôsobuje okamžitý prenos pohybu cez tekutiny slimáka, čo vedie k vyčnievaniu kruhového okienka.

Touto cestou, s pohybom kvapalín, dochádza takmer k okamžitému rozloženiu tlaku v rôznych oddeleniach slimáka. Reakcia rôznych častí kochley s ich rôznymi mechanickými vlastnosťami vo vzťahu k rozloženiu tlaku vedie k vzniku postupujúcej vlny a posunutiu kochleárnych komôr. Maximálny posun tejto vlny závisí od tónu a zodpovedá určitým oblastiam, kde je rozdiel v mechanických vlastnostiach. Vysokofrekvenčné zvuky vytvárajú maximálny posun v blízkosti tvrdej a hrubej základne, zatiaľ čo zvuky s nízkou frekvenciou vytvárajú maximálny posun na mäkkom a tenkom vrchu.

Pretože mávať začína svoju cestu od základne k vrcholu a tiež sa zastaví ihneď po mieste maximálneho posunutia, dochádza k asymetrii v pohybe rôznych častí slimáka. Všetky zvuky vytvárajú určité posunutie bazálnej membrány, zatiaľ čo zvuky s nízkou frekvenciou vytvárajú prevládajúce posunutie na vrchole. Táto asymetria ovplyvňuje naše vnímanie zložitých zvukov (pričom nízkofrekvenčné zvuky môžu ovplyvniť našu schopnosť vnímať zvuky s vysokou frekvenciou, ale nie naopak) a predpokladá sa, že ovplyvňuje citlivosť základne kochley, ktorá je zodpovedná za vysokofrekvenčné zvuky v zvuková trauma alebo presbyakúzia. Pohyb vnútorných štruktúr slimáka stimuluje vláskové bunky v Cortiho orgáne, čím poskytuje väčší stimul silným pohybom.

Anatómia ucha v troch častiach.
vonkajšie ucho: 1 - ušnica; 2 - vonkajší sluchový meatus; 3 - tympanická membrána.
Stredné ucho: 4 - bubienková dutina; 5 - sluchová trubica.
vnútorné ucho: 6 a 7 - labyrint s vnútorným sluchovým meatusom a vestibulokochleárnym nervom; 8 - vnútorná krčná tepna;
9 - chrupavka sluchovej trubice; 10-sval, ktorý zdvíha palatínovú oponu;
11 - sval napínajúci palatínovú oponu; 12 - sval, ktorý namáha bubienok (sval Toynbee).

a) Fázový rozdiel zvukovej vlny kochleárnych okien. Ako už bolo uvedené, slimák reaguje na rozdiel akustického tlaku medzi kochleárnymi okienkami, 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 (najdôležitejší stimul pre vnútorné ucho) závisí od relatívnej amplitúdy a fázy jednotlivých akustických tlakov v dvoch okienkach.

S výrazným rozdiel amplitúdy akustického tlaku medzi foramen ovale a foramen ovale (v zdravom uchu aj v uchu po úspešnej tympanoplastike, keď kostný systém zvyšuje tlak vyvíjaný na foramen ovale), fázový rozdiel má malý vplyv na určenie tlaku rozdiel medzi oknami.

pokles fázová dôležitosť s rozdielom vo veľkosti je znázornený na obrázku nižšie, znázorňujúci 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, z ktorých jedna s amplitúdou 9 predstavuje rozdiel, keď sú tlaky okien vo fáze (fázový rozdiel 0°) a druhá krivka (s amplitúdou 11), znázorňujúci rozdiel tlaku, 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 výrazným rozdiel vo veľkostiach okolo 100 a 1000 (40-60 dB) vyskytujúcich sa v normálnom uchu a v ušiach, ktoré podstúpili úspešnú tympanoplastiku, má fázový rozdiel malý vplyv.

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

Ak existuje významný 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) väčší ako pri okrúhlom okne.
Jeden cyklus tlakovej vlny okna (PWD) je uvedený pre dva stavy.
Bodkovaná čiara ukazuje PWD, keď je tlak v oválnych a okrúhlych okienkach vo fáze, čo vedie k špičkovej amplitúde zmeny tlaku 9 = 10-1.
Plná čiara ukazuje PWD v neprítomnosti fázového prispôsobenia a v dôsledku toho je amplitúda PWD 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 úspešnej tympanoplastiky, keď je akustický tlak vo foramen ovale väčší v dôsledku väčšieho vedenia zvuku pozdĺž reťazca kostičiek, rozdiel vo fáze akustického tlaku medzi foramen ovale a okrúhlym okienkom má malý vplyv na určenie 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 popísané, ako kostný systém transformuje zvukový tlak vo vonkajšom zvukovode a prenáša ho do foramen ovale. Táto dráha sa nazýva kostný prenos.Existuje ďalší mechanizmus nazývaný akustický prenos, pomocou ktorého môže stredné ucho stimulovať vnútorné ucho.

Doprava ušný bubienok v reakcii na zvuk, ktorý sa vyskytuje v, vytvára zvukový tlak v dutine stredného ucha. Niekoľko milimetrová vzdialenosť medzi kochleárnymi oknami je dôvodom, prečo je akustický tlak pri oválnych a kruhových oknách 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 poskytovaná akustickým prenosom malá, okolo 60 dB, čo je menej ako prenos cez ossicly. Preto 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 reťazca kostičiek, ktorý sa vyskytuje pri určitých ochoreniach, ako aj v rekonštruovanom uchu.

environmentálny 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 je vibráciou ovplyvnený iba mastoidný proces. Zvukom vyvolané vibrácie celého tela a hlavy môžu stimulovať vnútorné ucho:
(1) vytváranie tlaku vo vonkajšom zvukovode alebo strednom uchu vyvíjaním tlaku na ich steny,
(2) vytváranie recipročných pohybov medzi sluchovými kostičkami a vnútorným uchom a
(3) priame stlačenie vnútorného ucha a jeho obsahu stlačením okolitej tekutiny a kosti.

O úloha vedenia zvuku v tele málo sa vie o normálnej sluchovej funkcii. Avšak merania straty sluchu v dôsledku stavov, ako je vrodená atrézia zvukovodu, naznačujú, že celé telo môže poskytnúť stimuláciu vnútorného ucha, ktorá je o 60 dB nižšia ako normálna funkcia kostných šnurov.

Schéma vodivých ciest pozdĺž reťazca kostičiek a akustického vedenia.
Prenos sluchových kostičiek vzniká pohybom bubienka, sluchových kostičiek a nožnej platničky strmeňa.
K akustickému prenosu dochádza v dôsledku akustického tlaku v strednom uchu, ktorý vzniká akustickým tlakom vonkajšieho zvukovodu a pohybom bubienka.
Pretože kochleárne okná sú priestorovo vzdialené, akustické tlaky stredného ucha v oválnych a okrúhlych oknách (RW) sú podobné, ale nie identické.
Malý rozdiel medzi amplitúdami tlakovej fázy v dvoch oknách 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 nízky a jeho magnitúda je približne o 60 dB menšia ako prenos cez sluchové kostičky.

v) Audiológia kostného vedenia. Akustická energia prenášaná do lebky počas kmitania kostí (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 kol., a sú podobné tým, ktoré boli predtým opísané pre prenos zvuku celého tela. Je dôležité pochopiť, že všetky hypotetické mechanizmy vedenia zvuku berú do úvahy relatívnu pohyblivosť medzi sluchovými kostičkami a vnútorným uchom, ako aj skutočnosť, že počuteľnosť pri kostnom vedení 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.

Recepčná časť sluchového analyzátora zahŕňa - vonkajšie, stredné a vnútorné ucho (obr. 11.8.). Vonkajšie ucho predstavuje ušnica (lapač zvuku) a vonkajší zvukovod, ktorého dĺžka je 21-27 mm a priemer je 6-8 mm. Vonkajšie a stredné ucho sú oddelené tympanickou membránou - mierne poddajnou a mierne roztiahnuteľnou membránou.

Stredné ucho pozostáva z reťaze vzájomne prepojených kostí: kladivka, nákovy a strmeňa. Rukoväť malleusu je pripevnená k tympanickej membráne, základňa strmeňa je pripevnená k oválnemu okienku. Ide o druh zosilňovača, ktorý zosilňuje vibrácie 20-krát. V strednom uchu sú navyše ku kostiam pripevnené dva malé svaly. Sťahovanie týchto svalov vedie k zníženiu oscilácií. Tlak v strednom uchu vyrovnáva Eustachova trubica, ktorá ústi do úst.

Vnútorné ucho je spojené so stredným uchom pomocou oválneho okienka, ku ktorému je pripevnený strmienok. Vo vnútornom uchu sa nachádza receptorový aparát dvoch analyzátorov – vnímacieho a sluchového (obr. 11.9.). Receptorový aparát sluchu predstavuje slimák. Slimák, dlhý 35 mm a má 2,5 kučier, pozostáva z kostnej a membránovej časti. Kostná časť je rozdelená dvoma membránami: hlavnou a vestibulárnou (Reissner) do troch kanálov (horný - vestibulárny, dolný - tympanický, stredný - tympanický). Stredná časť sa nazýva kochleárny priechod (webbed). Na vrchole sú horné a dolné kanály spojené helikotrémou. Horné a dolné kanály slimáka sú vyplnené perilymfou, stredné kanály endolymfou. Z hľadiska iónového zloženia perilymfa pripomína plazmu, endolymfa intracelulárnu tekutinu (100-krát viac iónov K a 10-krát viac iónov Na).

Hlavná membrána pozostáva z voľne natiahnutých elastických vlákien, takže môže kolísať. 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). Vrchná - tektoriálna membrána.

Mechanizmy na vedenie zvukových vibrácií. Zvukové vlny prechádzajúce vonkajším zvukovodom rozvibrujú bubienkovú membránu, ktorá uvádza do pohybu kosti a membránu oválneho okienka. Perilymfa sa rozkmitá a nahor oscilácie doznievajú. 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). Nesúvisí s vedením zvukových vibrácií. Je to spôsobené rovnicou redoxných procesov. 2) Akčný potenciál sluchového nervu. Vo fyziológii je známy aj tretí - mikrofónny - efekt, ktorý spočíva v tom, že ak sa elektródy vložia do slimáka a pripoja sa k mikrofónu, po jeho zosilnení a vyslovení rôznych slov v uchu mačky, 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 náročnou transformáciou mechanickej energie na elektrickú energiu a je spojený s metabolickými procesmi vo vlasových bunkách. Miestom výskytu mikrofónneho potenciálu je oblasť korienkov chĺpkov vláskových buniek. Zvukové vibrácie pôsobiace na vnútorné ucho vyvolávajú vznikajúci mikrofónny efekt na endokochleárny potenciál.

Celkový potenciál sa od mikrofónneho líši 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, ktorá sa vyskytuje vo vláskových bunkách vo forme mikrofónového efektu a čistého potenciálu.

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

Mechanizmus na prenos zvuku rôznych frekvencií. Fyziológiu dlho ovládal rezonátor Helmholtzova teória: na hlavnej membráne sú natiahnuté struny rôznych dĺžok, ako harfa majú rôzne frekvencie vibrácií. Pôsobením zvuku začne oscilovať tá časť membrány, ktorá je naladená na rezonanciu s danou frekvenciou. Vibrácie natiahnutých nití dráždia príslušné receptory. Táto teória je však kritizovaná, pretože struny nie sú napnuté a ich vibrácie v danom momente zahŕňajú príliš veľa membránových vlákien.

Zaslúži si pozornosť Bekeshe teória. V slimáku dochádza k javu rezonancie, avšak rezonujúcim substrátom nie sú vlákna hlavnej membrány, ale stĺpec kvapaliny určitej dĺžky. Podľa Bekescheho platí, že čím väčšia je frekvencia zvuku, tým kratšia je dĺžka kmitajúceho stĺpca kvapaliny. Pôsobením nízkofrekvenčných zvukov sa dĺžka kmitajúceho stĺpca kvapaliny zväčšuje, zachytáva väčšinu hlavnej membrány a nevibrujú jednotlivé vlákna, ale ich významná časť. Každé ihrisko zodpovedá určitému počtu receptorov.

V súčasnosti je najbežnejšou teóriou 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 na 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 sa vyskytujú 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. Zvuk bude tým silnejší, čím väčšia bude veľkosť vibrácií zvukových vĺn a tým aj ušného bubienka. Výška zvuku závisí od frekvencie vibrácií zvukových vĺn. Čím väčšia bude frekvencia vibrácií za jednotku času . vnímaný orgánom sluchu vo forme vyšších tónov (tenké, vysoké zvuky hlasu) Nižšiu frekvenciu vibrácií zvukových vĺn vníma orgán sluchu vo forme nízkych tónov (basy, drsné zvuky a hlasy) .

Vnímanie výšky tónu, intenzity zvuku a umiestnenia zdroja zvuku začína zvukovými vlnami vstupujúcimi do vonkajšieho ucha, kde uvedú do pohybu bubienok. Vibrácie bubienka sa prenášajú cez systém sluchových kostičiek stredného ucha na membránu oválneho okienka, čo spôsobuje kmity perilymfy vestibulárnej (hornej) šupiny. Tieto vibrácie sa prenášajú cez helikotrému do perilymfy bubienkovej (dolnej) šupiny 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, čo vedie k oscilačným pohybom hlavnej membrány, pozostávajúcej z jednotlivých vlákien natiahnutých ako struny klavíra. Pôsobením zvuku sa vlákna membrány dostanú do oscilačného pohybu spolu s receptorovými bunkami Cortiho orgánu, ktoré sa na nich nachádzajú. V tomto prípade sú chĺpky receptorových buniek v kontakte s tektoriálnou membránou, mihalnice vláskových buniek sú deformované. 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 organela a rovnováha (organum vestibulo-cochleare). Má tri oddelenia:

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

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

2. Vo zvukovode vedie zvukové vibrácie do ušného bubienka

3. Ušný bubienok je membrána, ktorá pri vystavení zvuku vibruje.

4. Kladivo s rukoväťou je pripevnené k stredu bubienka pomocou väzov a jeho hlava je pripojená k nákove (5), ktorá je zase pripevnená k strmeňu (6).

Drobné svaly pomáhajú prenášať zvuk reguláciou pohybu týchto kostí.

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 citlivých vlasatých buniek (12), ktoré pokrývajú bazilárnu membránu (13). Zvukové vlny sú zachytené vlasovými bunkami a premenené na elektrické impulzy. Ďalej sa tieto elektrické impulzy prenášajú pozdĺž sluchového nervu (11) do mozgu. Sluchový nerv pozostáva z tisícok najjemnejších nervových vlákien. Každé vlákno začína zo špecifickej časti slimáka a prenáša špecifickú zvukovú frekvenciu. Nízkofrekvenčné zvuky sa prenášajú pozdĺž vlákien vychádzajúcich z hornej časti slimáka (14) a vysokofrekvenčné zvuky sa prenášajú pozdĺž vlákien spojených s jej základňou. Funkciou vnútorného ucha je teda premieňať mechanické vibrácie na elektrické, keďže mozog dokáže vnímať iba elektrické signály.

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

Zvukové vibrácie zachytávajú ušnice (u zvierat sa môžu otáčať smerom k zdroju zvuku) a prenášajú sa vonkajším zvukovodom do bubienka, ktorý oddeľuje vonkajšie ucho od stredného ucha. Pre určenie smeru zvuku je dôležité snímanie 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 zanedbateľný rozdiel v čase, keď zvuk prichádza do oboch uší, stačí na určenie jeho smeru.

Stredné ucho je zvukovo vodivé zariadenie. Ide o vzduchovú dutinu, ktorá je cez sluchovú (Eustachovu) trubicu prepojená s nosohltanovou dutinou. Vibrácie z bubienka cez stredné ucho prenášajú 3 navzájom spojené sluchové kostičky - kladivko, nákovka a strmienok, ktorý cez membránu oválneho okienka prenáša tieto vibrácie tekutiny vo vnútornom uchu - perilymfe. .

Kvôli zvláštnostiam geometrie sluchových kostičiek sa na strmeň prenášajú vibrácie tympanickej membrány so zníženou amplitúdou, ale so zvýšenou silou. Povrch strmeňa je navyše 22-krát menší ako membrána bubienka, čo o rovnakú hodnotu zvyšuje jeho tlak na membránu oválneho okienka. Výsledkom je, že aj slabé zvukové vlny pôsobiace na blanu bubienka sú schopné prekonať odpor membrány oválneho okienka vestibulu a viesť k kolísaniu tekutiny v slimáku.

Pri silných zvukoch špeciálne svaly znižujú pohyblivosť ušného 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 tympanickej membrány, čo zabraňuje jej prasknutiu pri výrazných zmenách tlaku vo vonkajšom prostredí. prostredie - pri potápaní pod vodou, lezení do výšky, streľbe a pod. Ide o barofunkciu ucha .

V strednom uchu sú dva svaly: napínacia tympanická membrána a strmeň. Prvý z nich, kontrakčný, zvyšuje napätie bubienka a tým obmedzuje amplitúdu jeho kmitov pri silných zvukoch, a druhý fixuje strmeň a tým obmedzuje jeho pohyb. Reflexná kontrakcia týchto svalov nastáva 10 ms po nástupe silného zvuku a závisí od jeho amplitúdy. Týmto spôsobom je vnútorné ucho automaticky chránené pred preťažením. Pri okamžitých silných podráždeniach (otrasy, výbuchy atď.) tento ochranný mechanizmus nestihne fungovať, čo môže viesť k poruchám sluchu (napríklad medzi výbušninami a strelcami).

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

Hlavnou cestou prenosu zvuku do ucha je vzduch. Približujúci sa zvuk rozvibruje tympanickú membránu a potom sa vibrácie prenesú cez reťaz sluchových kostičiek do oválneho okienka. Zároveň vznikajú vzduchové vibrácie bubienkovej dutiny, 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 naberá veľký význam, ak sa vibrujúci predmet (napríklad stopka ladičky) dostane do kontaktu s lebkou, ako aj pri ochoreniach stredoušného ústrojenstva, kedy je narušený prenos zvukov cez kostný reťazec. Okrem vzduchovej dráhy, vedenia zvukových vĺn, existuje aj tkanivová, čiže kostná dráha.

Pod vplyvom vibrácií zvuku vzduchu, ako aj pri kontakte vibrátorov (napríklad kostného telefónu alebo kostnej ladičky) s kožou hlavy, kosti lebky začnú oscilovať (začína aj kostný labyrint oscilovať). Na základe najnovších údajov (Bekesy - Bekesy a iné) sa dá predpokladať, že zvuky šíriace sa kosťami lebky vzrušujú Cortiho orgán len vtedy, ak ako vzdušné vlny spôsobia vydutie určitej časti hlavnej membrány.

Schopnosť kostí lebky viesť zvuk vysvetľuje, prečo sa človek sám, jeho hlas zaznamenaný na páske, pri prehrávaní nahrávky javí ako cudzí, zatiaľ čo ostatní ho ľahko spoznajú. Faktom je, že nahrávka nereprodukuje váš hlas úplne. Zvyčajne pri rozprávaní počujete nielen tie zvuky, ktoré počujú vaši partneri (t. j. tie zvuky, ktoré sú vnímané v dôsledku vedenia vzduch-kvapalina), ale aj tie nízkofrekvenčné zvuky, ktorých vodičom sú kosti vašej lebky. Keď však počúvate magnetofónovú nahrávku vlastného hlasu, počujete len to, čo sa nahrať dalo – zvuky, ktoré sa nesú vzduchom.

binaurálne počúvanie . Človek a zvieratá majú priestorový sluch, teda schopnosť určiť polohu zdroja zvuku v priestore. Táto vlastnosť je založená na prítomnosti binaurálneho sluchu alebo sluchu dvoma ušami. Pre neho je dôležitá aj prítomnosť dvoch symetrických polovíc 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 (interaurálne) rozdiely v čase príchodu zvuku do pravého a ľavého ucha a intenzitu zvuku v každom uchu. Ak je zdroj zvuku umiestnený ďalej od strednej čiary hlavy, zvuková vlna dorazí do jedného ucha o niečo skôr a má väčšiu silu ako do druhého ucha. Odhad vzdialenosti zdroja zvuku od tela je spojený so zoslabnutím zvuku a zmenou jeho farby.

Pri oddelenej stimulácii pravého a ľavého ucha cez slúchadlá vedie oneskorenie medzi zvukmi už 11 μs alebo rozdiel v intenzite dvoch zvukov o 1 dB k zjavnému posunu v lokalizácii zdroja zvuku od strednej čiary smerom k skorší alebo silnejší zvuk. V sluchových centrách dochádza s ostrým prispôsobením k určitému rozsahu 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, blana okrúhleho okienka (sekundárna blana bubienka), labyrintová tekutina (perilymfa), 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 náustok, zbiera iba zvukové vlny. V tomto smere je však jeho úloha zanedbateľná. Preto, keď človek počúva tiché zvuky, priloží ruku k uchu, vďaka čomu sa povrch ušnice výrazne zväčší.

Zvukové vlny, ktoré prenikli do zvukovodu, spôsobujú vibráciu bubienka, ktorá prenáša zvukové vibrácie cez reťaz kostičiek do oválneho okienka a ďalej do perilymfy vnútorného ucha.

Tympanická membrána reaguje nielen na tie zvuky, ktorých počet vibrácií sa zhoduje s vlastným tónom (800-1000 Hz), ale aj na akýkoľvek zvuk. Takáto 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 nielen prenášajú zvukové vibrácie vstupujúce do vonkajšieho zvukovodu, ale ich transformujú, t.j. premieňajú vibrácie vzduchu s veľkou amplitúdou a nízkym tlakom na kolísanie labyrintovej kvapaliny 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 kovadlina tvoria nerovnakú páku, takže výchylky pätky strmeňa sú približne jedenapolkrát menšie ako výchylky rúčky kladívka.

Celkový efekt transformačného pôsobenia membrány bubienka a pákového systému sluchových kostičiek sa prejavuje zvýšením sily zvuku o 25-30 dB.

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

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

Toto vyrovnávanie tlaku je spôsobené ventilačnou funkciou 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 neustále udržiava na atmosférickej úrovni, teda na rovnakej úrovni ako vo vonkajšom zvukovode.

Zvukovo-vodivý aparát zahŕňa aj svaly stredného ucha, ktoré vykonávajú nasledujúce funkcie: 1) udržiavanie normálneho tónu tympanickej membrány a kostného reťazca; 2) ochrana vnútorného ucha pred nadmernou zvukovou stimuláciou; 3) akomodácia, t.j. prispôsobenie zvukovodného prístroja zvukom rôznej sily a výšky.

S kontrakciou svalu napínajúceho ušný bubienok sa sluchová citlivosť zvyšuje, čo dáva dôvod považovať tento sval za „alarmujúci“. Stapediusový sval hrá opačnú úlohu - pri jeho kontrakcii obmedzuje pohyb strmeňa a tým akoby tlmí príliš silné zvuky.

Vonkajšie ucho zahŕňa ušnicu, zvukovod a tympanickú membránu, ktorá pokrýva vnútorný koniec zvukovodu. Zvukovod má nepravidelný zakrivený tvar. U dospelého človeka má dĺžku 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 pokožky. Sluchový meatus tiež zabezpečuje stálu teplotu a vlhkosť tympanickej membrány.

• 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. Prehltnutie otvorí Eustachovu trubicu, ktorá umožní vstup vzduchu do dutiny a vyrovná tlak na oboch stranách bubienka pre optimálnu pohyblivosť. Stredné ucho obsahuje tri miniatúrne sluchové kostičky: kladívko, nákovku a strmienok. Jeden koniec malleusu je spojený s tympanickou membránou, jeho druhý koniec je spojený s nákovkou, ktorá je zase spojená so strmeňom a strmeň s kochleou vnútorného ucha. Bubienok neustále osciluje pod vplyvom zvukov zachytených uchom a sluchové kostičky prenášajú svoje vibrácie do vnútorného ucha.

• vnútorné ucho

Vnútorné ucho obsahuje niekoľko štruktúr, ale pre sluch je dôležitá iba slimák, ktorý dostal svoj názov podľa svojho špirálovitého tvaru. Slimák je rozdelený na tri kanály naplnené lymfatickými tekutinami. Kvapalina v strednom kanáli sa svojím zložením líši od tekutiny 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 zachytávajú výkyvy tekutiny v kanáliku spôsobené pohybom strmeňa a vytvárajú elektrické impulzy, ktoré sa prenášajú pozdĺž sluchového nervu do sluchovej kôry mozgu. Každá vlásková bunka reaguje na špecifickú zvukovú frekvenciu, pričom vysoké frekvencie zachytávajú bunky v dolnej kochlei a bunky naladené na nízke frekvencie sa nachádzajú v hornej kochlei. 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 vnemu. 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 približne 10 milisekúnd.

Ako funguje ľudské ucho (kresba s láskavým dovolením Siemens)

Vnímanie zvuku

Ucho postupne premieňa zvuky na mechanické vibrácie 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. na rozpoznanie 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, keď zvuk zachytí pravá a ľavá strana. uši - to je základ pre schopnosť človeka určiť smer, ktorým zvuk prichádza. Zároveň mozog vyhodnocuje jednak informácie prijaté z každého ucha zvlášť a jednak všetky prijaté informácie spája do jediného vnemu.

Náš mozog ukladá vzorce pre zvuky okolo nás – známe hlasy, hudbu, nebezpečné zvuky atď. To pomáha mozgu v procese spracovania 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, poškodenie mozgu v dôsledku starnutia, úrazu hlavy alebo neurologických ochorení a porúch môžu byť sprevádzané príznakmi podobnými príznakom straty sluchu, ako je nepozornosť, odtrhnutie od okolia a neadekvátna reakcia. 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!