Біофізика слуху

5. Мозок людини сприймає звукову інформацію за допомогою слухової системи. Для розгляду механізму роботи цієї системи слуховий апарат звичайно розподіляють на три частини - зовнішнє, середнє та внутрішнє вухо. До системи внутрішнього вуха відноситься також вестибулярний апарат, хоч його робота і не є пов’язаною з сприяттям звуків.

Зовнішнє вухо складається з вушної раковини та зовнішнього слухового проходу. Наявність двох звукоприймачів (вух) дозволяє людині визначити напрямок на джерело звуку (бінауральний ефект), якщо це джерело розташоване в сагітальній плоскості.

Середнє вухо служитьдля передачі внутрішньому вуху як можна більшій інтенсивності звуку. В той же час середнє вухо повинно обмежувати інтенсивність, якщо її рівень для внутрішнього вуха є надто великим. Після слухового проходу, звукова хвиля попадає на барабанну перепонку (площа S=64 ) та спричиняє її коливання. Барабанна перепонка механічно пов’язана із системою слухових кісточок, в яку входять молоточок, наковальня та стрім’ячко. Таким чином, механічні коливання барабанної перепонки передаються молоточку, а від нього через наковальню – стрім’ячку, яке пов’язане з овальним вікном внутрішнього вуха (площа S=3 ). Під час необхідності ослаблення інтенсивності звуку робиться шляхом рефлекторного розслаблення м’язів кісточок середнього вуха.

Звукосприймаюча частина внутрішнього вуха є кістковим створенням в вигляді конусовидного спиралю з 2.75 оборотами, довжиною близько 35 мм – так звана улітка. Внутрішню полость улітки заповнено рідиною, яка, таким чином, передає коливання від барабанної перепонки через систему слухових кісточок. Принцип дії улітки міститься в тому, що в ній коливання рідини – перілімфи – сприймаються системою кортієвих струн, які з’єднано з розвітвленнями слухового нерва. Таким чином, кортієв орган перетворює коливання рідини в електричний сигнал. Потім цей сигнал по слуховому нерву передається в відповідний центр мозку.

Вухо людини здатне сприймати звуки в широкому діапазоні частот, але внутрі цього діапазону існує різниця в здатності сприяття звуку, в залежності від його частоти. Проходячи по зовнішньому слуховому проходу, звукова хвиля частково відбивається від барабанної перепонки. В результаті інтерференції падаючої та відбитої хвиль виникає акустичний резонанс. Під час довжині слухового проходу людини (в середньому) 23 мм резонанс буде виникати під час частоті:

кГц

За досвідом, порог чутності у людини на цій частоті найменший.