Основнi властивостi слухового аналiзатора

До основних властивостей слухового аналiзатору вiдноситься його здатнiсть розрiзняти висоту (поняття частоти) звуку, гучнiсть (поняття iнтенсивностi) Ý тембр, що включає основний тон i обертони.

Вухо людини, як прийнято у класичнiй фiзiологiчнiй акустицi, сприймає смугу звукових частот вiд 16 до 20000 Гц (вiд 12-24 до 18000-24000 Гц). Чим бiльша амплiтуда звуку, тим бiльша гучнiсть, але до певної межi, за якою починається звукове перевантаження. Коливання з частотою менше 16 Гц називаються iнфразвуком, а вище верхньої межi слухового сприйняття ( бiльше 20000 Гц) - ультразвуком. Iнфразвук i ультразвук вухо людини у звичайних умовах не сприймає, хоча при спецiальному дослiдженнi цi частоти також сприймаються.

З вiком слух поступово погiршується, змiщується в сторону низьких частот у зону найбiльшої чутливостi. Так, якщо у вiцi 20-40 рокiв вона знаходиться в областi 3000 Гц, то у вiцi 60 рокiв i бiльше - змiщується в область 1000 Гц.

Верхня i нижня межа слуху можуть змiнюватися при захворюваннях органу

слуху, у результатi чого звужується дiлянка слухового сприйняття. У дiтей верхня

межа слуху сягає 22000 Гц. У людей похилого вiку вона нижча, i не перевищує 10000-15000 Гц.

Весь дiапазон частот, що сприймаються вухом людини, подiляють на декiлька частин: тони до 500 Гц називаються низькочастотними, вiд 500 до 3000 Гц - середньочастотними, вiд 3000 до 8000 Гц - високочастотними. Рiзнi частини дiапазону сприймаються вухом нерiвномiрно. Найбiльшою чутливiстю вухо надiлено у дiапазонi вiд 1000 до 4000 Гц, що має значення для сприймання людського голосу. Нижче 1000 i вище 4000 Гц чутливiсть вуха значно знижується. Так, для частоти 10000 Гц пороговий звук має iнтенсивнiсть у 1000 разiв бiльшу, нiж для оптимальної зони чутливостi у 1000-4000 Гц.

Рiзна чутливiсть до звукiв низької i високої частоти багато в чому пояснюється резонаторними властивостями зовнiшнього слухового ходу. Але повнiстю це пояснення не вирiшує проблеми. Певну роль тут вiдiграють вiдповiднi властивостi чутливих клiтин окремих закруток завитки.

Мiнiмальна енергiя звукових коливань, що здатна викликати вiдчуття звуку,

називається порогом сприйняття. Порiг сприйняття звуку визначає чутливiсть вуха: чим вище порiг, тим гiрше слухове вiдчуття. Слiд розрiзняти iнтенсивiнсть звука - фiзичне поняття його сили, i гучнiсть - суб'єктивна оцiнка сили звуку. Одну й ту ж iнтенсивнiсть звука при нормальному i зниженому слуху людини сприймається з рiзною гучнiстю.

Iнтенсивнiсть звуку, т. б.) середня енергiя, що переноситься звуковою хвилею до одиницi поверхнi, вимiрюється у Ваттах на 1 см²(1 Вт/см²). Звуковий тиск, що виникає при проходженнi звукової хвилi у газоподiбному чи рiдкому середовищi, вимiрюється у мiкробарах (мкбар); 1 мкбар дорiвнює тиску в 1 довжину на площинi 1 см², що вiдповiдає 1 мiльйоннiй долi атмосферного тиску. Порiг сприйняття звукового тиску у людини дорiвнює 0,0002 мкбар, чи 10 ерг., а максимальний порiг переносимого тиску - 10 ерг., т.б. рiзниця мiж мiнiмальною і максимальною чутливiстю дорiвнює 10 ерг i вимiрюється мiлiардними величинами. Вимiрювання слуху такими багатоцифровими одиницями є дуже незручним, тому одиницею вимiру рiвня гучностi звуку, ступеню посилення (чи послаблення) його є децибел (дБ).

У сучаснiй аудiологiї величину порога слухового вiдчуття виражають у Па (Паскалях). Вона складає 2х16 Па чи 20 мнПа. I Па складає н/м2 (н - Ньютон).

Термiн "Бел" введений на честь винахiдника телефону Бела i означає вiдношення сили дослiджуваного звуку до рiвня його порогу. Децибел - 0,1 десятичного логарифму вiдношення сили даного звуку до порогового рiвня. Введення такої одиницi при акустичних вимiрах дало можливiсть виразитиiнтенсивнiсть усiх звукiв областi слухового сприйняття у вiдносних одиницях вiд 0 до 140 дБ. Сила шепiтної мови складає приблизно ЗО дБ, розмовної - 40-60 дБ, вуличного шуму - 70 дБ, гучної мови - 80 дБ, крик бiля вуха -110 дБ, шум реактивного двигуна -120 дБ. Максимальним порогом сили звуку для людини є iнтенсивнiсть 120-130 дБ; звук такої сили викликає бiль у вухах.

Слуховий аналiзатор здатний диференцiювати змiну звука i по силi, т.б. розрiзняти появу нової великої iнтенсивностi звуку. Диференцiйний порiг сили звуку (ДП) буде великим в зонi низьких частот i менш значним у мовнiй зонi частот, де вiн в середньому дорiвнює 0,8 дБ.

Важливою особливiстю вуха є здатнiсть до аналiзу складних звукiв. Тiло, що звучить, наприклад, струна, коливається не тiльки в цiлому, даючи основний тон, але i своїми частинами (половиною, четвертиною i т.д.), коливання яких дають обертони (гармонiки), що разом з основним тоном складає тембр. Усi оточуючi нас природнi звуки, крiм основного тона, мiстять ряд обертонiв, чи гармонiк, якi надають звуковi певне забарвлення -"тембр". Звуки рiзних музичних iнструментiв однакової сили i висоти вiдрiзняються величиною, числом i якiстю обертонiв i легко розпiзнаються вухом. Тiльки деякi дерев'янi музичнi iнструменти здатнi синтезувати чистий тон. У природi чистi тони зустрiчаються дуже рiдко (спiв 2-х видiв птахiв).

Люди з музичним i абсолютним слухом найбiльш здатнi проводити аналiз

частоти звуку, видiляючи його складовi обертони, вiдрiзняючи двi поруч розмiщенi ноти, тон вiд пiвтона. В основi музичного слуху лежить тонке розпiзнавання частотних iнтервалiв i музична (звукова) пам'ять.

Однiєю з особливостей слухового аналiзатора є його здатнiсть при сторонньому шумi сприймати однi звуки гiрше за iншi. Таке взаємне приглушення одного звуку iншим отримало назву маскування. Звук, що приглушує iнший, називається маскуючим. Це явище знайшло широке застосування в аудiологiї, коли при дослiдженнi одного вуха маскуючий тон подають у iнше з метою його приглушення. Слiд мати на увазi, що низькi тони мають пiдвищену здатнiсть маскування, порiвняно з високими тонами.

Фiзiологiчне пристосування органа слуху до сили звукового подразника називають адаптацiєю. Вона проявляється в тому, що дiя звуку на слуховий аналiзатор приводить до зниження гостроти його чутливостi тим бiльше, чим сильнiше звук. Це створює оптимальне настроєння аналiзатора на сприйняття звуку даної сили i частоти. Виключення звукового подразника супроводжується, як правило, швидким вiдновленням чутливостi вуха. Адаптацiя проходить не тiльки до звуку, але й до тишi; при цьому чутливiсть загострюється, аналiзатор готується сприйняти звуки найменшої сили. Адаптацiя вiдiграє також захисну роль проти сильних i тривалих звукiв. У рiзних людей адаптацiя протiкає по- рiзному i має iндивiдуальнi особливостi, як i вiдновлення чутливостi. Процеси адаптацiї протiкають по-рiзному при вушних захворюваннях, i вивчення їх є цiннiстю для диференцiйної дiагностики.

Вiд адаптацiї слiд вiдрiзняти втомлення слухового аналiзатора, що виникає при його переподразненнi i супроводжується повiльним вiдновленням. Цей процес, на вiдмiну вiд адаптацiї, завжди знижує працездатнiсть органа слуху. Пiсля вiдпочинку явище втоми проходить, але при частих i тривалих дiях звуку і шуму значної iнтенсивностi розвиваються стiйкi порушення слухової функцiї. Захворювання вуха сприяють бiльш швидкому розвитку втоми слуху.

Важливою властивiстю слухового аналiзатора є його здатнiсть визначати напрям звуку, що отримало назву "ототопiки". Встановлено, що ототопiка можлива тiльки при наявностi двох вух, що чують, тобто при бiнауральному слуху. Визначення напряму звуку забезпечується наступними умовами:

1) рiзницею у силi звуку, що сприймається вухами, поскiльки вухо, що знаходиться ближче до джерела звуку, сприймає його" бiльш гучним. Тут має значення i те, що одне вухо знаходиться у звуковiй тiнi;

Повiтряний шлях проведення звукiв до внутрiшнього вуха є основним. Iншим шляхом проведення звукiв до кортiєвого органа є кiсткова (тканинна) провiднiсть. Прикладом може бути простий дослiд. Якщо герметичне закрити вуха, то виявиться, що сприйняття гучних звукiв збережеться. У цьому випадку вступає в дiю механiзм, при якому звуковi коливання потрапляють на кiстки черепа, поширюються в них i доходять до завитки. Сам механiзм передачi звуку до спiрального органа через кiстку має двобiчний характер. В одному випадку коливання основної мембрани i, вiдповiдно, збудження спiрального органу проходить таким же чином, як i при повiтряному проведеннi, т. б. звукова хвиля у виглядi 2-х фаз, поширюючись по кiстцi до рiдких середовищ внутрiшнього вуха, у фазi тиску буде вип'ячувати мембрану вiкна слимака i в меншiй мiрi основу стремена. Одночасно з таким компресiйним механiзмом може спостерiгатися iнший - iнерцiйний варiант, який враховує не тiльки рiзницю в масi i щiльностi слухових кiсточок i рiдких середовищ внутрiшнього вуха по вiдношенню до черепа, але i вiльне їх з'єднання з кiстками черепа. В цьому випадку при проведен-нi звуку через кiстку коливання звукопровiдної системи не буде збiгатися з коливаннями кiсток черепа i, вiдповiдно, базилярна i присiнкова мембрани будуть коливатися i збуджувати спiральний орган звичним шляхом. Коливання кiсток черепа можна викликати дотиком до нього звучного камертона чи кiсткового телефону аудiометра. Таким чином, кiстковий шлях передачi при порушеннi передачi звуку через повiтря набуває великого значення. Iнерцiйний механiзм властивий передачi низьких частот, компресiйний - передачi високих частот.

Функцiя окремих елементiв органа слуху в проведеннi звукiв рiзна.

Вушна раковина. Роль вушних раковин у фiзiологiї слуху людини вивченадосит детально. Певне значення вони мають в ототопiцi. Зокрема, при змiнi положення голови вертикальна ототопiка спотворюється, а при введеннi в слуховi ходи порожнистих трубок, вона повнiстю зникає. Вушнi раковини вiдiграють також роль коректора для високих частот, завдяки своєї складної конфiгурацiї.

Зовнiшнiй слуховий хiд має форму трубки, завдяки чому є хорошим провiд-ником звукiв у глибину. Ширина i форма слухового ходу не вiдiграє особливу роль при звукопроведеннi. Разом iз тим повне зарощення просвiту слухового ходу чи механiчна закупорка його перешкоджає поширенню звукових хвиль до барабанної перетинки i призводить до помiтного погiршення слуху. Крiм того, сама форма слухового ходу, висока чутливiсть його шкiри сприяють поперед-женню рiзних травм органа слуху. Зокрема в слуховому ходi, поблизу барабанної перетинки, пiдтримуються постiйний рiвень температури i вологостi незалежно вiд коливань температури i вологостi у зовнiшньому середовищi, що забезпечує стабiльнiсть пружних властивостей барабанної перетинки. Але головне полягає в тому, що резонансна частина слухового ходу при довжинi 2, 7 см складає 2-3 кГц i завдяки цьому саме вказанi частоти потрапляють до барабанної перетинки посиленими на 10-12 дБ.

2) сприйняттям мiнiмальних промiжкiв часу мiж поступленням звуку до одного і другого вуха. У людини порiг цiєї здатностi розрiзняти мiнiмальнi промiжки часу дорiвнює 0,063 м/с. Здатнiсть локалiзувати напрям звуку зникає, якщо довжини звукової хвилi менше подвiйної вiдстанi мiж вухами, що дорiвнює в середньому 21 см. Тому ототопiка високих звукiв затруднена. Чим бiльша вiддаль мiж приймачами звуку, тим точнiше визначення його напрямку;

з) здатнiстю сприймати рiзницю фаз звукових хвиль, що потрапляють в обидва вуха. Але в останнi роки встановлена можливiсть вертикальної ототопiки, що здiйснюється одним вухом. Її гострота дещо нижча бiнауральної горизон-тальної ототопiки, вона значно залежить вiд частоти звуку, поєднання рiзних високих частот i має свої закономiрностi як в нормi, так i в патологiї.