Строение органов слухаОрган слуха схематически изображен на рис.2.2. Различают три крупные структуры: наружное, среднее и внутреннее ухо (соответственно 1, 2, 3). Звуковые волны от источника звука поступают в ушную раковину 4. Она является своеобразным рупором, концентрирующим звуковую энергию. Из-за асимметрии ушной раковины диаграммы направленности не одинаковы в разных плоскостях. Это, как будет показано ниже, играет роль при определении направления на источник звука в вертикальной плоскости. Через слуховой проход 5, представляющий собой акустический волновод, звуковые колебания подводятся к конусовидной, воронкообразной барабанной перепонке 6. Слуховые косточки - молоточек 7, наковальня 8, стремячко 9, поддерживаемые мышцами 10, передают колебания далее. Основание стремянка закрывает овальное окно 11, отделяющее внутреннее ухо от среднего. Наружное и среднее ухо в совокупности являются преобразователем акустических колебаний окружающей среды в механические колебания стремячка, причем амплитуда колебаний увеличивается в десятки раз. Во внутреннем ухе находятся орган равновесия - вестибулярный аппарат - с тремя полукружными каналами, расположенными в трех взаимно перпендикулярных плоскостях (на схеме не показаны), и орган слуха - спиралеобразная улитка 12 (изображена на схеме в распрямленном виде). Длина канала улитки составляет примерно 32...35 мм. Пространство улитки разделено на три заполненные жидкостью (лимфой) 14 канала. Они отделены друг от друга двумя перепонками - мембраной Рейснера 13 и основной мембраной 15. В жидкости внутреннего уха волновые процессы отсутствуют, так как во всем диапазоне звуковых частот длина волны в жидкости много больше длины улитки. Ширина основной мембраны у овального окна около 0,1 мм, а в конце, у вершины улитки - около 0,5 мм. На основной мембране 15 расположен кортиев орган - множество (примерно 22 тысячи) волосковых клеток, чувствительных к давлению и деформации основной мембраны. Волосковые клетки слабо связаны друг с другом и поэтому могут колебаться почти независимо. С волосковыми клетками соприкасаются окончания нервных волокон. Волокна объединены в пучок 16, называемый слуховым нервом. Он соединен с улитковым ядром ствола головного мозга.
Рис.2.2. Схематическое изображение органа слуха
Согласно теории Г.Флетчера основная мембрана является своеобразным анализатором частоты. Резонансная частота каждого нервного волокна основной мембраны определяется параметрами волокна как натянутой струны и массой лимфы, со-колеблющейся в волокном. Эта масса определяется расстоянием от нервного волокна до овального окна. На нижних частотах это расстояние больше, и в колебаниях участвует большая масса лимфы. На верхних частотах расстояние меньше, и в колебаниях участвует меньшая масса лимфы. Специфическая частотная характеристика чувствительности слуха, со спадами чувствительности по краям звукового диапазона определяется резонансными свойствами наружного и внутреннего уха. Резонансная частота барабанной перепонки лежит в области частот от 1,2 до 1,4 кГц, слухового прохода - от 3 до 4 кГц, комбинация слуховых косточек - в области частот 2,5... 3,0 кГц. Рычажное устройство среднего уха превращает акустическое колебание с большой колебательной скоростью и небольшим звуковым давлением в колебания лимфы с небольшой скоростью и большим давлением. Коэффициент трансформации по звуковому давлению от барабанной перепонки к лимфе внутреннего уха на частоте 100 Гц равен 10, на частотах 0,5 и 2,4 кГц-15, а в областях частот 2,5... 3,0 кГц достигает 60... 100. Преобразования звука слуховой системы в нервные раздражения объясняют гидродинамической теорией слуха. За ее разработку американский акустик венгерского происхождения Дьердь Бекеши в 1961 г. был удостоен Нобелевской премии. На рис.2.2. показаны некоторые дополнительные устройства среднего и внутреннего уха. Это евстахиева труба 17, соединяющая среднее ухо с полостью носоглотки и служащая для выравнивания статических (атмосферных) давлений по обе стороны барабанной перепонки, и канал 18, ведущий к вестибулярному аппарату.
|
