Слуховые пороги

Интенсивность, при которой звук становится различимым, называется абсолютным порогом для данного звука. Чтобы свести к минимуму различия в получаемых данных, а также для упрощения, экспериментаторы исследовали только чистые тона и работали со взрослыми испытуемыми без дефектов слуха. Но методы измерения и представление о том, что измерялось, изменялись. Некоторые исследовали тон только монаурально, другие - только бинаурально. Одни исследователи подавали звук через наушники и измеряли звуковое давление на барабанную перепонку испытуемого (минимальное слуховое давление). Другие подавали звук через репродуктор и измеряли звуковое давление после устранения испытуемого из звукового поля в центре участка, где находилась голова испытуемого (минимальное слуховое поле).

Кривые абсолютных порогов. На фиг. 5 показаны различия в результатах определения абсолютного порога интенсивности. Данный график включает 12 кривых, из которых 6 представляют собой абсолютный порог слуха как функцию частоты стимула. По вертикали расположены значения "среднеквадратичной" */"Среднеквадратичная" - сокращенно от "квадратный корень из суммы квадратов мгновенных звуковых давлений". Целесообразность применения среднеквадратичных давления вместо простого среднего давления или среднего абсолютного давления (среднего безотносительно к знаку) определяется следующим: 1) среднее давление целого числа колебаний синусоидальной звуковой волны несомненно равняется нулю, и 2) при подсчетах, связанных со сложными колебаниями, среднеквадратичные значения удобнее для понимания, чем термин "среднее абсолютное давление"/ звукового давления по отношению к двум широко применяемым значениям исходной интенсивности.

Кривая 1 является суммарной кривой, полученной Сивианом и Уайтом (1933), представляющей среднее значение минимального слухового давления (MAP).

Кривая 2 подобным же образом воспроизводит минимальное слуховое поле (MAF). Кривая 1 относится к монауральному слуху, кривая 2 - к монауральному или бинауральному слуху. Тот факт, что кривые не совпадают, объясняется тем, что звуковое давление, измеряемое в свободном иоле в участке нахождения головы испытуемого, не является точно таким же, какое действует на барабанную перепонку испытуемого (см. гл. XXVII). Тем не менее при частотах ниже 1000 гц этим расхождением можно пренебречь.

Ф и г. 5. Определение порога слышимости и порога ощущения. Кривые 1 - 6 представляют попытки определения абсолютного слухового порога при различных частотах. MAP - минимальное слуховое давление на барабанную перепонку; MAF - минимальное слуховое поле, измеренное в том участке, где находилась голова испытуемого. Кривые 7 - 12 представляют попытки определения верхней границы слуховой зоны, за которой звуки слишком интенсивны для восприятия и вызывают болевое ощущение.

В результате более поздних лабораторных определений монаурального минимального слухового давления (MAP) были получены значения, несколько меньшие по величине, чем значения, полученные Сивианом, и чем показывает суммарная кривая Уайта. Кривые 5 и 4 показывают "пороговое" давление на барабанную перепонку по определению Бекеши (1936г) в Будапеште и по определению Вэтсмана и Кейбса (1936г) в Бреслау. Бекеши производил изменения интенсивных синусоидальных давлений при очень низкой частоте и установил, что нижний частотный порог слуха значительно ниже 20 гц - величины, обычно указываемой в учебниках. Неровная линия, полученная при исследовании слуха одного из испытуемых Бекеши, показывает, что во время изменения частоты абсолютный порог изменяется скачками. Данное обстоятельство позволяет предположить, что слуховая чувствительность может по природе своей быть фактически "квантовой". Дополнительные данные относительно этого вопроса будут описаны ниже,

Кривая 5 (см. фиг. 5) показывает результаты аудиометрических исследований, проводившихся в менее идеальных условиях по сравнению с обычными условиямив лабораторных экспериментов. Жирной линией представлены средние значения, полученные при работе с испытуемыми в возрасте от 20 до 29 лет, которые подвергались испытаниям, проводимым фирмой "Белл телефон" на всемирных ярмарках в Нью-Йорке и Сан-Франциско в 1938 и 1939 гг. (Штейнберг, Монтгомери, Гарднер, 1940). Эти средние значения согласуются с данными соседних кривых, обозначенными точками и пунктирной линией, которые были получены лабораториями фирмы "Белл телефон" (Монтгомери, 1932) и Службой народного здравоохранения США (Б и с л и, 1938), а также полностью соответствует критерию "нормального слуха", принятому в результате клинической работы с аудиометрами. Возможно, что некоторая доля несоответствия между кривой 5 и другими кривыми абсолютного порога (см. фиг. 5) объясняется тем, что при аудиометрических исследованиях испытуемый держит аудиометр у своего уха, как при пользовании телефоном. Брогден и Миллер (1947) установили, что данное обстоятельство служит причиной возникновения в слуховом канале определенного низкочастотного шума, называемого "шумом моря", который прослушивается в морских раковинах.

Поскольку величина порога не была точно определена, Американская ассоциация стандартов (A. S. А.) несколько произвольно решила, что минимальное слуховое поле (MAF) при 1000 гц следует принимать за 0,0002 дин/кв.см (до тех пор, пока дальнейшее изучение не покажет другой величины). Таким образом, Американская ассоциация стандартов фактически приняла кривую MAF за "стандарт" (кривая 6 на фиг. 5). Следует отметить, что эта кривая пересекает ординату (частота 1000 гц) на уровне 0 дб по правой шкале.

Изменения абсолютной чувствительности. Исследуя индивидуальные различия слухового восприятия испытуемых, мы осмелились установить границу между нормальными изменениями абсолютного порога и частичной глухотой. По данным исследований Службы народного здравоохранения США следует, что пороги слухового ощущения даже у молодых испытуемых без выраженной отологической патологии имеют широкие пределы. Это, однако, ни в коей мере не помогает определить, где следует провести линию разграничения между патологией и нормой.

Фиг. 6. Распределение слуховой чувствительности для лиц в возрасте от 20 до 29 лет. Приведенные здесь данные представляют собой измерения абсолютных порогов у 35 589 испытуемых на частоте 880 гц (по Штейнбергу, Монтгомери и Гарднеру, 1940).	Фиг. 7. Прогрессивная возрастная потеря чувствительности на высоких частотах. Аудиограмма для 20-летнего возраста приведена как основа для сравнения (из Моргана, 1943; по данным Банча, 1929).

На фиг. 6, например, мы видим, что при распределении порогов не имеется прерывистости. Средняя этого распределения представлена кривой 5 (см. фиг. 5) темными кружками на частоте 880 гц.

Хотя для большинства испытуемых абсолютные пороги низкочастотных тонов остаются в основном постоянными на продолжении всего периода жизни, пороги высокочастотных тонов с возрастом заметно увеличиваются. Это наглядно показано на фиг. 7, где представлены типовые аудиограммы для различных возрастов. Заметьте, что по шкале ординат в этом графике отложено число децибел, чем он отличается от усредненного графика аудиограмм для испытуемых 20-летнего возраста. В аудиометрии этот метод имеет широкое применение.

До сих пор еще не проведено детального анализа ежедневного изменения абсолютного порога, но мы знаем, что эти изменения значительны. Когда мы сравниваем общие данные изменений (или изменяемость) целого ряда измерений порога, полученные в течение некоторого периода времени, с усредненными данными каждодневных измерений, то находим, что общее изменение в 3-4 раза превышает усредненное дневное (Поллак, неопубликованные данные; Гудфеллоу, 1938). В течение испытания продолжительностью 1 час порог хорошо натренированного испытуемого может не показать скольконибудь выраженной тенденции к повышению или понижению, но за период в полминуты имеются вариации до 5 дб (Бекеши, 1947). Изменение порога может происходить даже в пределах 5 сек.

Если стимул состоит из пяти всплесков тона длительностью по 0,4 сек, следующих друг за другом с интервалами 0,6 сек, то человек может слышать либо все пять, либо четыре, три... либо ни одного. Самая низкая интенсивность, при которой слышны все пять сигналов, будет примерно на 6 дб выше самой высокой интенсивности, при которой не слышно ни одного (Лифшиц, 1939).

И в заключение - абсолютный порог в значительной мере зависит от того, как долго наблюдатель слушает. По наблюдению Рэли, тоны очень высокой частоты имеют тенденцию к исчезновению даже в том случае, если они с самого начала были значительно выше порога. По данным Розенблита и Миллера (1949) следует, что порог для тона 4000 гц может изменяться при длительном прослушивании до 20 дб.

Пороги появления неприятного ощущения, щекотания и осязательного ощущения звука и т. п. Мы можем составить карту верхних границ слуховой зоны путем определения того, какой интенсивностью должны обладать тоны различных частот перед тем, как наступит реакция, свидетельствующая о перегрузке механизма слуха. Ввиду того, что имеется несколько альтернативных критериев перегрузки, можно установить наличие нескольких конечных пунктов.

Верхние границы представлены на фиг. 5 кривыми 7 - 12. Кривые 7 и 8 получены Сильверманом, Гаррисоном и Лэйном (1946) в Центральном институте по изучению дефектов слуха в Сант-Люисе. Кривая 7 показывает уровень интенсивности, при котором после продолжительного периода привыкания к интенсивным акустическим стимулам испытуемые говорят о неприятном ощущении, а кривая 8 отмечает начало ощущения щекотания. Наушники выключаются до того, как некоторые опытные испытуемые пожалуются на боль. Тем не менее, до того, как испытуемые привыкнут к суровым условиям эксперимента, они жалуются на неприятное ощущение и щекотание уже на уровнях 5-10 дб ниже тех, которые показаны на приведенных кривых: и они сообщают о болевом ощущении на уровне 140 дб выше 0,0002 дин/кв.см. Это объясняется тем, что испытуемые вырабатывают в себе до некоторой степени "терпимость" к интенсивным звукам. Этим можно объяснить и тот факт, что кривая Вигеля (1932) для "осязательного ощущения звука" (кривая 9) лежит ниже кривой CID (Центральный институт по изучению дефектов слуха) и кривой 10 Бекеши (1936г). Последнему удалось исследовать границы "слухового района" в диапазоне очень низких частот. Он нашел, что при частотах ниже 15 гц его испытуемые сообщили о двух критериях. Кривые 11 и 12, обозначенные как "касание" и "покалывание в среднем ухе", указывают на основную тенденцию определений. Субъективное впечатление испытуемого таково, что критерий "верхней границы" порогов в основном неслуховой. Как можно судить по названиям, "щекотание", "покалывание", "касание" и "осязательное ощущение" - все эти термины связаны с тактильным ощущением. Данное впечатление объясняется тем, что чувство "щекотания" и прочие остаются локализованными в ушах уже после того, когда звук с большой быстротой изменил состояние. Ощущение при этом, вероятно, такое, как если бы перепонка была очень оттянута, а между косточками и стенкой среднего уха образовался контакт. Термин "неприятное ощущение" является в данном случае исключением, так как он, вероятно, характеризует именно слуховое ощущение.

Другие неслуховые влияния интенсивного акустического стимула рассматриваются в связи с действием ультразвуковых сирен (Аллени Рандик, 1947). Воздействие такого звука в 20 кгц при 1 вт/кв.см способно, например, убить таракана за 3-4 мин, мышь - за 1 мин и москитов за 10 сек. Они буквально сгорают в звуке. Операторы, работающие с такими сиренами, должны соблюдать осторожность при помещении каких-либо предметов в звуковое поле; не следует держать пальцы рук соединенными вместе, иначе между пальцами могут возникнуть ожоги. Близ сирены даже при закрытых пробками ушах операторы испытывают небольшое головокружение и "ощущение шипения" во рту, сопровождаемое ознобом, а также неприятное ощущение покалывания в носовых каналах. Подобные же явления наблюдаются при более низких частотах (Пэрек, Элдридж, Костер, 1948).