Будова вуха і слухова чутливість

Слухова чутливість має велике значення в пізнавальній діяль­ності людини, а також в орієнтуванні її у просторі. Крім того, слух має важливе значення в міжособистісних стосунках людей. Сприй­має звукові подразнення вухо.

Вухо поділяється на три відділи: за вушною раковиною починається перший відділ — зовнішній слуховий прохід, другий відділ — внутрішнє вухо. У самій головній частині зовнішнього слу­хо­вого проходу, що має вигляд вузької вигнутої трубочки зав­ширшки 1 см і завдовжки 2,5 см, міститься тоненька плівка у вигляді кружка, яка називається барабанною перетинкою. Бара­бан­на перетинка натягнута впоперек зовнішнього слухового проходу і відокремлює його від наступного відділу вуха — барабанної по­рож­нини.

Барабанна порожнина — простір у товщі скроневої кістки чере­па. Якщо висота цієї порожнини досягає 1,5 см, то глибина її (від­стань від барабанної перетинки до внутрішньої стінки порожни­ни) — усього лише кілька міліметрів. У барабанній порожнині знаходяться три кісточки (ковадло, молоточок, стремінце), з’єднані ланцюжком, два маленькі м’язи, що пересувають ці кісточки і нерви. За бара­банною порожниною знаходиться внутрішнє вухо.

Внутрішнє вухо складається із завитки, у якій є вікно присінка (до нього і підходить з барабанної порожнини стремін­це). У завитці розміщений кортіїв орган, у якому знаходяться первинні нервові клітини слухової чутливості у вигляді ганглія. Від ганглія (кортієвого органа) через внутрішній слуховий хід починається слуховий нерв, що пов’язує рецептори зі скроневою часткою головного мозку, у якій закінчується слуховий аналізатор.

Якщо в будь-якому місці стиснути повітря, то це спричинює ко­ливання (чи хвилі), що розходяться в усі боки зі швидкістю 300 м/с і поступово загасають. Повітряна хвиля складається з двох частин: в одній із них повітря стиснене, в другій — розріджене. По­віт­ряні хвилі характеризуються силою і тривалістю, тобто проміжком часу, що відокремлює початок кожної хвилі від її кінця. Якщо хвилі різної сили і періодів нашаровуються одна на одну, то го­ворять про тембр чи форму таких складних коливань. Повітряні хвилі різних періодів (частот) неоднаково впливають на живий орга­нізм: одні з них можуть убити живу істоту, спричинити болючі відчуття і страх (інфразвук високої інтенсивності), інші, впливаючи на слуховий аналізатор, зумовлюють відчуття звуку.

Людське вухо сприймає повітряні хвилі і створює звукові відчуття в межах частот від 16 Гц до 2000 Гц. Отже, звуком назива­ють періодичні коливання повітря в зазначених частотних ме­жах, що зумовлюють у нас слухові відчуття.

Основою музики і співу є складні, тобто темброві звукові ко­ли­вання.

Повітряна хвиля певної сили і частоти доходить до барабанної пе­ретинки і змушує її коливатися на зразок мембрани телефону. Ко­ливання перетинки спричинюють рух системи кісточок серед­нього вуха. Остання з цих кісточок — стремінце через овальне вікно завитки передає коливання завитковій рідині (за­витковій лімфі).

Встановлено, що завитка всередині поділяється дво­ма мембранами на три вузьких ходи, заповнених завитковою рі­ди­ною. Основна мембрана лабіринту починається від вікна присінка і тягнеться до кінця завитки (вершини, де між мем­бра­ною і стінками завитки є невеликий простір). Основна мембрана у витягнутому вигляді має довжину близько 3,5 см, а ширина її зростає від вікна присінка в напрямку до вершини, що має ве­лике значення для функціонування мембрани.

Коливання стремінця передається через вікно присінка на за­виткову рідину, що знаходиться над основною мембраною, і хвиля під­вищеного тиску рідини негайно поширюється на всю довжину мем­брани. Хвиля (збурення) переходить від одного кінця мембрани до іншого за кілька мілісекунд. Під час цього відстань і швидкість, які проходить збурення на основній мембрані, залежать від частоти звукової хвилі. У зв’язку з тим, що основна мембрана розширюється в напрямку до вершини, то амплітуда збурення її, спричинена зву­ко­вою хвилею, також збільшується в напрямку до вершини завитки. Точка, де таке збурення досягає максимуму, вказує на часто­ту звуку.

Для звуків високої частоти максимальне зміщення основної мем­брани відбувається поблизу овального віконця, а для звуків низь­кої частоти —  ближче до кінця мембрани у вершині лабіринту.

На основній мембрані розміщено близько 25 000 волоскових клітин, що у кортієвому органі утворюють два шари (зовнішній шар у кілька рядів і внутрішній шар). Оскільки волоскові клітини затиснуті між двома шарами кортієва органа, то будь-який рух мем­брани приводить до деформації волосків цих клітин. Тиск і напруга, передані на волоскові клітини, зумовлюють активність у з’єднаних з ними нервових волосках, генеруючи електричні імпуль­си, що поширюються по слуховому нерву (П. Ліндсей, Д. Норман, 1974).

Коливання різної частоти спричинюють рух різних ділянок струн основної мембрани, а отже, вибірково збуджуються тільки ті слухові клітини кортієва органа, що розміщені на цих струнах. Дія звуку на слуховий рецептор породжує складні електричні про­цеси.

Так, було помічено, що певна частота і сила звукового подраз­нення зумовлює певну частоту і силу електричних коливань у кор­тієвому органі. Це явище привело до думки, що принцип роботи цьо­го органа нагадує роботу мікрофона. Виходячи з цього припу­щення, цей ефект було названо мікрофонним ефектом завитки.

Клітини кіркової частини слухового аналізатора в скроневій част­ці мають просторове розміщення, що відповідає слуховим во­лос­ковим клітинам кортієва органа. Одні із сигналів, що приходять з кортієва органа, мозок тільки приймає і фіксує, а на інші сигна­ли зумовлюють відповідні дії організму.

У середньому людина сприймає діапазон у 10 – 11 октав. Сприй­няття звуків залежить від віку: краща чутність звуків у молодому віці і гірша — у літньому і старечому за рахунок зниження чутності на високі тони. Здатність до розрізнення звуків на середніх і низь­ких частотах становить близько 1 – 2 Гц. Краща чутність звуків у людини в діапазоні частот від 1000 до 4000 Гц. Чутність звуків вище і нижче цих частот зменшується. Сприйняття звуків за гучністю в середньому діапазоні становить 0,59 – 3 дБ. Звуки інтенсивністю понад 130 дБ можуть призвести до ушкод­ження рецепторного апарата кортієва органа і до глухоти.