Строение слуховой системы

^{1 – наружный слуховой проход и ушная раковина; 2 – барабанная перепонка; 3 - молоточек; 4 – наковальня; 5 – стремечко; 6 – овальное окно; 7 – полукружные каналы; 8 - улитка; 9 – круглое окно; 10 - слуховой нерв; 11 – вестибулярный нерв; 12 – лицевой нерв; 13 – евстахиева труба.}

Барабанная перепонка

Барабанная перепонка, площадь которой составляет 66—69.5 мм², является границей между наружным и средним ухом. Она имеет форму конуса с вершиной, направ­ленной в полость среднего уха. Среднее ухо соединяется с задней частью глотки узким каналом — евстахиевой трубой, предназначенным для уравнивания давле­ния в среднем ухе с давлением наружной воздушной среды. Этот канал открывается во время глотания и зе­вания.

Молоточек

Колебания барабанной перепонки приводят в движе­ние молоточек, ручка которого прикреплена к ба­рабанной перепонке, — присоединяющуюся к молоточку наковальню и конечную в этой цепи косточку — стре­мечко.

Стремечко

Основание стремечка, укрепленное в овальном окне улитки, в свою очередь приводит в движение перилимфу, заполняющую вестибулярный и барабанный ход улитки. Звуковое давление у круглого окна улитки усиливается в 20 раз.

Улитка

В ажнейшей частью уха является улитка — ко­стная структура внутреннего уха, закрученная в виде спирали. У человека улитка имеет 2.5 оборота вокруг оси. Ее размер — 0.5 см в длину и 1 см в ширину. Ко­стная капсула, в которой размещается улитка, имеет два отверстия, так называемые окна, — овальное и круглое. К овальному окну подходит основание стре­мечка — последней косточки в системе рычагов среднего уха. При попадании в ухо звуковой волны основание стремечка вдавли­вает эластичную базилярную мембрану овального окна, передавая давление в полость улитки.

Основная мембрана

Внутри улитки, по всей ее длине, проходят две мембраны — основная и рейснерова.

Волоски

Н а основной мембране находится скопление чувствительных клеток. Количе­ство этих клеток, каждая из которых имеет до сотни во­лосков, составляет у человека около 25 тыс. Волосковые клетки располагаются в два слоя, разделенные дугой. Внутренний слой содержит один ряд клеток, а наруж­ный — 3—5 рядов. Общее число наружных клеток дости­гает почти 20 тысяч, внутренних — около 3.5 тысяч. Движение основной мембраны вызывает деформацию волосков.

Нервные клетки

В результате деформации волосков возникает активность рецепторных, а затем и нервных клеток, передающаяся в центральные слуховые структуры, расположенные в различных отделах мозга

Среднее ухо у человека обладает полосой пропускания сигналов без затухания частотой до 1 кГц. При высоких интенсивностях звука меняется характер движения слуховых косточек таким образом, что коэффициент передачи среднего уха также резко снижается.

Математическая модель уха

^{Математическая модель, описывающая смещения базилярной мембраны под действием произвольного звукового давления:}

^x(t)

^{P (t) Среднее ухо Базилярная мембрана Y}_l^(t)

^{G(s) F}_l^(s)

^{P(t) – давление звука у барабанной перепонки, x(t) – эквивалентное линейное смещение основания стремечка, y}_l^{(t) – линейное смещение базилярной мембраны в точке на расстоянии l от стремечка. G(s) – передаточная функция среднего уха. F}_l^{(s) – передаточная функция системы на участке от стремечка до указанной точки l на мембране.}

где s = a+jω — комплексная частота; β₁=2α₁; — угловая частота, для которой в точке, удаленной от стремечка на расстояние /, возникают колебания с максимальной амплитудой; с₁ — дей­ствительная постоянная величина, задающая надлежащее значение смещения; е ^{(-3 π s)/ 4 β} — множитель, вводящий задержку на Зπ/4β секунд, необходимую для согласования фазовой задерж­ки в модели с измеренной фазовой характеристикой уха человека, этот множитель учитывает, главным образом, время рас­пространения колебания от стремечка до точки l мембраны;

Амплитудный множитель, аппроксими­рующий изменения амплитуды колебаний на резонансной часто­те при изменении значений резонансной частоты β_l согласно фи­зиологическим измерениям (Бекеши, 1943).