5. Упрощенная биофизическая схема формирования слухового ощущения.

Используя некоторые аналогии из техники, представим процесс восприятия звука в виде упрощенной схемы (см. рис. 5). Структура и функции отдельных элементов этой схемы подробно разбирается в курсах анатомии, гистологии и физиологии. Здесь же ограничимся лишь общим и поверхностным ее рассмотрением.

Звуковая волна попадает в наружное ухо, состоящее из ушной раковины и наружного слухового прохода, и вызывает колебания барабанной перепонки, разделяющей наружное и среднее ухо. Таким образом, наружное ухо является некоторым механическим приемникомзвуковых колебаний. Следует отметить, что наружное ухо не только воспринимает колебания, но и обеспечивает их некоторое усиление.

Это происходит за счет концентрации звуковой энергии с большей поверхности (ушная раковина) на меньшую (барабанная перепонка). Кроме того, при определенных условиях за счет взаимодействия падающей и отраженной от барабанной перепонки звуковых волн может возникать акустический резонанс, также приводящий к усилению слабых звуковых колебаний.

Колебания барабанной перепонки передаются находящимся в среднем ухе слуховым косточкам (молоточек, наковальня, стремечко), которые образуют механическую систему передачи звуковых колебаний на мембрану овального окна, разделяющую среднее и внутреннее ухо. Таким образом, среднее ухо играет роль передатчика, однако, здесь же происходит и усиление колебанийза счет двух механизмов. Во-первых, площадь поверхности барабанной перепонки (около 64 мм²) больше площади поверхности мембраны овального окна (около 3 мм²). Поэтому интенсивность звуковой волны, попадающей во внутреннее ухо, увеличивается. Во-вторых, длины плеч рычагов слуховых косточек различны. Совокупность косточек работает как рычаг с выигрышем в силе со стороны внутреннего уха, увеличивая действующее на него звуковое давление примерно в 16 раз. При воздействии звуковых волн большой интенсивности в среднем ухе может происходить не усиление звука, а наоборот - его ослабление. Это осуществляется за счет рефлекторного расслабления мышц, связанных со слуховыми косточками.

Колебания мембраны овального окна поступают на звуковоспринимающий аппарат, расположенный во внутреннем ухе. Основной его частью является улитка, разделенная двумя мембранами - основной и тонкой вестибулярной - на три канала. Соединенные у вершины улитки верхний и нижний канал заполнены перилимфой, а средний канал - эндолимфой. Внутри среднего канала находится кортиев орган -преобразователь механических колебаний в электрические сигналы. Функцию этого преобразования выполняют рецепторыеволосковые клетки. Каждая из этих клеток резонансно возбуждается механической волной определенной частоты, то есть, кортиев орган одновременно проводит спектральный анализ акустического сигнала. Суммарный рецепторный потенциал этих клеток (микрофонный потенциал) можно измерить экспериментально, введя один из электродов в полость улитки, а другой - заземлив. Если отводимую разность потенциалов усилить и направить на динамик, то можно воспроизвести звук, воздействующий на ухо. Таким образом, в формировании слухового ощущения внутреннему уху можно приписать роль кодирующего устройства. Информация, поступающая в него в виде совокупности механических волн, переводится в среднем ухе на “язык” электрических сигналов, которые вызывают возникновение нервных импульсов. Эти импульсы через синапсы поступают на соответствующие нервные окончания и передаются вслуховые центры головного мозга, где происходит их обработка и формируется слуховое ощущение.