Фізіологія слуху та сприйняття звуків
Тож яким чином ми сприймаємо звук? Коли звукові хвилі потрапляють в зовнішнє вухо, вони продовжують свій шлях по зовнішньому слуховому проходу. У його кінці знаходиться тонка шкіра, щільно натягнута поперек. Вона відокремлює зовнішнє вухо від середнього і називається барабанною перетинкою. З внутрішньої сторони знаходиться коротка трубка, яка називається «євстахієва труба», вона веде в гортань. Це забезпечує однаковий з атмосферним тиск на барабанну перетинку з боку порожнини середнього вуха. В іншому випадку перетинка могла б порватися через гучний звук.
За барабанною перетинкою в середньому вусі є три маленькі слухові кісточки, які називаються «молоточок», «ковадло» і «стремено». Вони пов'язують барабанну перетинку з еластичною мембраною, яка затягує овальне вікно внутрішнього вуха. Звукові хвилі, досягаючи зовнішнього вуха, просуваються по слуховому проходу і викликають коливання барабанної перетинки. Слухові кісточки по черзі підсилюють і передають коливання в овальне вікно внутрішнього вуха. Це викликає вібрацію рідини, що наповнює раковину внутрішнього вухаЇї крихітні клітини сприймають звук спеціальними нервами. Вони передають отриманий сигнал в мозок, де він обробляється, і тільки після цього ми «чуємо».
Здатність кісток черепа проводити звук пояснює, чому самій людині її голос, записаний на магнітофонну плівку, при відтворенні запису здається чужим, в той час як інші його легко впізнають. Справа в тому, що магнітофонний запис відтворює ваш голос не повністю. Зазвичай, розмовляючи, ви чуєте не тільки ті звуки, які чують ваші співрозмовники (тобто ті звуки, які сприймаються завдяки повітряно-рідинної провідності), а й ті низькочастотні звуки, провідником яких є кістки вашого черепа. Однак слухаючи магнітофонний запис власного голосу, ви чуєте тільки те, що можна було записати - звуки, провідником яких є повітря.
Довести існування кісткової провідності дуже легко. Заткніть вуха кінчиками пальців і почніть розмовляти або жувати. Звуки, які ви при цьому чуєте, переважно низькочастотні звуки, що дійшли до внутрішнього вуха завдяки кісткової провідності, минаючи всі структури, як зовнішнього, так і середнього вуха. Коливання повітря, що виникають в порожнині рота, через вібрацію щік передаються нижньою щелепою і, врешті-решт, досягають внутрішнього вуха.
Ми сприймаємо і такі звуки, які звучить джерело звуку і не випромінює. Вперше з цим явищем зіткнувся ще в 18 столітті скрипаль Тартіні. Якщо вести смичком відразу по двох струнах, то звучать подвійні звуки. Виявилося, що при достатній гучності подвійного звуку людина може сприйняти третій, але більш низький звук. Згідно з дослідженнями частота цього додаткового нижчого звуку дорівнює різниці частот, що становлять подвійний звук.
Як приклад того, як система вухо - мозок може «реставрувати» відсутні низькі частоти, можна нагадати роботу телефону. Низькі звукові частоти заради економії і простоти по телефонному кабелю не передаються. Але ми все ж можемо впізнати співрозмовника по голосу, так як вухо «реставрує» відсутні низькі частоти. Але основний тон не має самостійних функцій на низьких звуках, тож зі збільшенням частоти звуку все більш стає роль основного тону. У верхньому регістрі музичного діапазону він займає домінуюче місце.
Надалі було виявлено, що, крім різницевих частот, наш мозок здатний самостійно доповнювати подвійний звук ще одним звуком, частота якого відповідає вже не різниці, а сумі частот, складових подвійного звуку.