Внутрішнє вухо

Відео: Зовнішньої і середнє вухо, Внутрішнє вухо

По інший бік овального вікна, за підніжжям стремечка, розташоване переддень. Переддень і освіти, що знаходяться всередині його, заповнені рідиною, яка за консистенцією нагадує спинно-мозкову рідину. Тут звукові хвилі, нарешті, перетворюються з коливань повітря в коливання рідини. Саме до рідкому середовищі були пристосовані органи слуху примітивних хребетних, і, власне кажучи, вся складна система зовнішнього і внутрішнього вуха призначена не для чого іншого, як для перетворення коливань повітря в коливання рідини з максимальною ефективністю і з мінімальними втратами енергії.

Напередодні розташовані два органу. У верхнезадней його відділі знаходяться еліптичний мішечок і освічені їм структури, а внизу і ззаду - сферичний мішечок і освічені їм структури. Всі освіти, що знаходяться напередодні, об`єднуються найменуванням «внутрішнє вухо», але тільки частина, що відноситься до сферичного мішечка, відповідає за слух. Еліптичний мішечок і пов`язані з ним освіти відповідають за відчуття рівноваги і орієнтації в просторі, і я поки не буду розглядати цей відділ внутрішнього вуха.

Трубка, яка розвинулася у хребетних з сферичного мішечка, називається равликом. Це спіральна структура, яка з вигляду дійсно нагадує раковину равлика, за винятком того, що її ширина не убуває до кінця, але залишається постійною на всьому протязі. Від равлики відходить слуховий нерв. Саме в равлику перебувають слухові рецептори, які дають нам можливість чути. Равлик - це не проста трубка, в дійсності це три трубки, згорнуті однаковим чином. Верхня частина равлики, яка бере початок від стремечка і овального вікна, складається з двох трубок: верхня називається сходами передодня або вестибулярної сходами, а нижня - середньої сходами або равликів ходом. Нижня частина равлики є барабанну драбину. Між останньою і равликів ходом розташовується товста основна (базилярна) пластинка. Ця платівка практично непроникна для звукових хвиль.

На верхній поверхні базилярної пластинки знаходяться ряди клітин, що містять рецептори звукових хвиль. Ці клітини були вперше описані в 1851 році італійським гистологом Маркезе Альфоісо Корті, і тому сукупність звуковоспрінімающих клітин отримала назву «кортів орган». Серед клітин кортиева органу розташовані волоскові клітини, які і є звуковими рецепторами. Волосовими ці клітини названі тому, що мають у своєму розпорядженні багнистими, спрямованими вгору виростами. У людини кортів орган набагато багатше волосовими клітинами, ніж кортієвого органи інших видів тварин. У кожній равлику знаходиться приблизно за 15 000 волоскових клітин. Це розумно, тому що нашого вуха доводиться слухати і аналізувати складну людську мову. Від підстави кожної волоскової клітини відходять тонкі нервові волокна. Ці волокна відповідають на стимуляцію волоскових клітин звуковими хвилями і проводять імпульси до слухового нерву, який, в свою чергу, передає імпульси через різні ділянки стовбура головного мозку до слухових центрів, розташованих в скроневій частці великого мозку.

Є одне цікаве питання: яким чином равлик робить нас здатними розрізняти звуки по висоті тону? Звукова хвиля щодо великої довжини має низьку частотою і сприймається нами як низький звук. Хвилі з відносно короткою довжиною і високою частотою сприймаються нами як високі звуки. Якщо ми пробіжимося пальцями по клавішах фортепіано зліва направо, то винесемо з інструменту звуки з усе більш короткою довжиною хвилі і більш високою частотою. Хоча тональність буде підвищуватися поступово, у нас, як правило, не виникає труднощів при розрізненні висоти звуків. Ми розрізняємо навіть ті тони, які отримуємо при натисканні сусідніх клавіш.

Для того, щоб збагнути, як саме равлик сприймає висоту тону, треба в деталях розглянути її будову. Звукові хвилі, що надходять в равлика через овальне вікно, поширюються в рідкому середовищі поверх основної пластинки. У деяких точках звукова хвиля передається на протилежну сторону основної пластинки і повертається назад, до овального вікна, до його нижньої частини. Тут, безпосередньо під овальним вікном, розташована пружна мембрана, яка називається круглим вікном. Присутність цього вікна необхідно з тієї простої причини, що рідини, на відміну від повітря, нестисливі. Якби рідина перебувала в жорсткому контейнері, то звукові хвилі б гасли в ній, тому що у молекул води не було б місця для зміщення. Але в дійсності справа йде так, що, коли підніжжя стремечка, під дією звукової хвилі, вдвигается в равлика, кругле вікно випинається назовні, звільняючи місце для зміщення рідини. Коли ж стремечко відходить від овального вікна, мембрана круглого вікна впячивается всередину.

Згідно з однією з теорій, вчені припускають, що суть справи полягає в тому, в якій саме точці відбувається передача коливання звукової хвилі з верхньої частини улиткового ходу, розташованого над основною пластинкою, в нижню частину - барабанну драбину, розташовану під основний платівкою. Основна пластинка складається з приблизно 24 000 паралельних волокон, розташованих уздовж равлики, займаючи всю її ширину. У міру віддалення від підніжжя стремечка і овального вікна пластинка стає ширше. У безпосередній близькості від овального вікна волокна мають ширину 0,1 мм, а до кінця равлики досягають ширини 0,4 мм. Кожне волокно має свою природну частоту коливань.



Звичайно, можна прикласти до волокон коливання будь-якої частоти, але якщо надати волокнам повну свободу, то вони з більшою амплітудою відповідатимуть на коливання своєї природної частоти. У фізиці це явище називається резонансом. З двох об`єктів однакової форми більший володіє більш низькою природною частотою коливань. Отже, при просуванні вздовж базальної пластинки вона буде відповідати па все більш низькі звуки.

Було б дуже спокусливо думати, що кожен тип f звукової хвилі перетинає базальну пластинку в точці, що відповідає найбільшому резонансу. Високочастотні звуки мають коротку хвилю і перетинають основну пластинку поблизу овального вікна. Нижчі звуки мають велику довжину хвилі і нижчу частоту, а отже, перетинають базальну пластинку на більшій відстані від овального вікна, нижчі звуки ще далі і так далі.

У точках, де хвилі перетинають базальну пластинку, відбувається стимуляція волоскових клітин і мозок отримує можливість інтерпретувати висоту звуку по локалізації тих волокон, стимуляція яких сталася у відповідь на звук тієї чи іншої тональності.

Ця теорія до того проста, що від неї було дуже важко відмовитися. Але накопичені дані все ж змусили це зробити. Угорський фізик Георг фон Бекеш провів тонкий експеримент зі штучною системою, що імітує всі властивості равлики, і знайшов, що звукові хвилі, що перетинають базальну пластинку, викликають коливання в її речовині.

Локалізація максимального коливання базальної пластинки - пік хвилі - залежить від частоти звукової хвилі. Чим нижче частота, тим далі від овального вікна розташовується пік хвилі. Стимуляція волоскових клітин відбувається саме в місці розташування піку хвилі. Форма зміщення базальної платівки не дуже сильно залежить від висоти тону. Але це дуже важливо, тому що нервові волокна можуть, очевидно, відповідати при цьому тільки на потрібну частоту, не реагуючи на коливання рідини в сусідніх ділянках улиткового ходу. Таким чином, реєстрація зміни локалізації піку хвилі відбувається з чудовою надійністю. (До речі, це дуже схоже на нашу здатність слухати, тобто сприймати тільки той звук, який ми ходимо чути, не звертаючи уваги на всі сторонні звуки. Так, ми можемо підтримувати розмову серед загального гомону натовпу або на вулиці, незважаючи на шум вуличного руху .)

Природно, будь-який даний звук складений з безлічі звукових хвиль різної частоти, і форма загального зсуву базальної пластинки може виявитися досить складним. Волоскові клітини піддаються стимуляції в різних ділянках равлики одночасно, але в різному ступені. Поєднання безлічі стимулів інтерпретується головним мозком як різноманітність безлічі тонів різної висоти, які в сукупності надають звуку певне «якість». Так, фортепіано і скрипка, звучать в одній тональності, виробляють зовсім різне враження на слухача. Звук кожного інструменту складається з індивідуального набору різноманітних коливань, хоча домінуюча тональність може бути однаковою. Скрипка і фортепіано мають різну форму і тому резонують на різні складові звуку, при цьому скрипка може посилювати частоту А, а фортепіано частоту У або навпаки.

У музичних звуках складові частоти знаходяться між собою в простих числових співвідношеннях. У немузикальних звуках різні частоти розподілені випадковим чином. Базальна пластинка равлики може зміщуватися у відповідь на будь-який звук, незалежно від того, музичний він або немузичний. Однак якщо складові частоти співвідносяться один з одним як прості числа, то ми сприймаємо їх як милозвучні гармонійні акорди і знаходимо такі звуки приємними. Якщо ж частоти не відносяться один до одного як прості цілі числа, то ми сприймаємо звук як дисгармонійний і часто знаходимо його неприємним.

Точність, з якою ми розрізняємо між собою звуки різної частоти, і діапазон висот, який ми можемо чути, залежить від числа волоскових клітин равлика і, отже, від довжини кортиева органу. Ясно, що дуже вигідно мати максимально довгу равлика. Улітку людини має в довжину півтора дюйма. У всякому разі, вона мала б таку довжину, якщо її розпрямити. Насправді вона згорнута в спіраль (два з половиною обороту), щоб займати менше місця в порожнині внутрішнього вуха без шкоди для довжини.

Вухо людини може сприймати звуки в діапазоні частот від 16 циклів в секунду (що відповідає довжині хвилі близько 70 футів) до звуків з частотою 25 000 циклів в секунду (що відповідає довжині хвилі близько половини дюйма). Г музиці кожне подвоєння частоти вважають діапазоном, відповідним однієї октави (від латинського слова ос to - «вісім»), так як в диатонической шкалою кожна октава поділяється на сім різних тонів, восьмий тон вважають початком наступної октави). За цією шкалою діапазон частот, що сприймається людським вухом, охоплює десять октав. Широту такого діапазону можна краще оцінити, якщо згадати, що звукові можливості фортепіано охоплюють діапазон в сім з половиною октав.

Вухо не однаково чутливо до звуків різної висоти. Найбільшу чутливість наш слух проявляє в діапазоні від 1000 до 4000 Гц. Цей діапазон відповідає проміжку від сі двома октавами вище середньої до сі, розташованої ще двома октавами вище. З віком діапазон сприйманих звуків зменшується, особливо на відрізку високих частот. Діти дуже добре чують звуки, які абсолютно не сприймає доросла людина. Встановлено, що у віці старше сорока років верхня межа чутних тонів стає кожен місяць нижче на 13 Гц.

Існують, звичайно, звуки, частоти яких розташовані поза межами сприйняття людського вуха. Ультразвук - це звукові коливання з частотами вище меж сприйняття, а інфразвук - це коливання з частотами нижче меж сприйняття. Взагалі ж, чим більше тварина і чим більше його виробляють і сприймають звук органи, тим більш низькі частоти воно виробляє і чує в порівнянні з більш дрібними тваринами. Трубний рев слона і писк миші знаходяться на полюсах цього діапазону частот.

Хоча деякі тварини сприймають той широкий діапазон частот, який чуємо ми, людина все ж є відносно великим істотою. Серед дрібних тварин легко знайти таких, які легко сприймають частоти ультразвукової області. У піснях багатьох птахів містяться ультразвукові складові, які недоступні нашому слуху, і ми не в змозі повною мірою насолодитися співом таких птахів. У писку мишей і кажанів теж є ультразвукова складова, в останньому випадку випускання ультразвукових коливань грає дуже важливу роль, про що я скажу нижче. Собаки і кішки теж сприймають звуки недоступною нам висоти. Наприклад, кішка виразно чує мишачий писк, який ми ледь розрізняємо або навіть зовсім не чуємо. Собаки ж чітко чують скиглення представників свого виду, яке видається нам мовчазною собачої мімікою.lt; lt; ПопереднєНаступна gt; gt;

Увага, тільки СЬОГОДНІ!