(Слухова сенсорна система)
Запитання лекції:
1. Структурно-функціональна характеристика слухового аналізатора:
a. Зовнішнє вухо
b. Середнє вухо
c. Внутрішнє вухо
2. Відділи слухового аналізатора: периферичний, провідниковий, кірковий.
3. Сприйняття висоти, сили звуку та локалізації джерела звуку:
a. Основні електричні явища в равлику
b. Сприйняття звуків різної висоти
c. Сприйняття звуків різної інтенсивності
d. Визначення джерела звуку (бінауральний слух)
e. Слухова адаптація
1. Слухова сенсорна система - другий за значенням дистантний аналізатор людини, відіграє важливу роль саме у людини у зв'язку з виникненням членоподілової мови.
Функція слухового аналізатора:перетворення звуковиххвиль в енергію нервового збудження та слуховевідчуття.
Як будь-який аналізатор, слуховий аналізатор складається з периферичного, провідникового та кіркового відділу.
ПЕРИФЕРИЧНИЙ ВІДДІЛ
Перетворює енергію звукових хвиль на енергію нервовогозбудження – рецепторний потенціал (РП). Цей відділ включає:
· Внутрішнє вухо (звуковосприймаючий апарат);
· Середнє вухо (звукопровідний апарат);
· Зовнішнє вухо (звуковловлюючий апарат).
Складники цього відділу поєднуються в поняття орган слуху.
Функції відділів органу слуха
Зовнішнє вухо:
a) звукоуловлююча (вушна раковина) і спрямовуюча звукову хвилю в зовнішній слуховий прохід;
b) проведення звукової хвилічерез слуховий прохід до барабанної перетинки;
c) механічний захисті захист від температурних впливів довкілля решти відділів органу слуха.
Середнє вухо(Звукопровідний відділ) - це барабанна порожнина з трьома слуховими кісточками: молоточок, ковадло і стремечко.
Барабанна перетинка відокремлює зовнішній слуховий прохід від барабанної порожнини. Рукоятка молоточка вплетена в барабанну перетинку, інший його кінець зчленований з ковадлом, яка, у свою чергу, зчленована зі стремінцем. Стремінце прилягає до мембрани овального вікна. У барабанній порожнині підтримується тиск, що дорівнює атмосферному, що дуже важливо для адекватного сприйняття звуків. Цю функцію виконує євстахієва труба, яка з'єднує порожнину середнього вуха з ковткою. При ковтанні труба відкривається, внаслідок чого відбувається вентиляція барабанної порожнини та зрівняння тиску в ній з атмосферним. Якщо зовнішній тиск швидко змінюється (швидкий підйом на висоту), а ковтання не відбувається, то різниця тисків між атмосферним повітрям і повітрям у барабанній порожнині призводить до натягу барабанної перетинки та виникнення неприємних відчуттів («закладання вух»), зниження сприйняття звуків.
Площа барабанної перетинки (70 мм 2) значно більша за площу овального вікна (3,2 мм 2), завдяки чому відбувається посиленнятиску звукових хвиль на мембрану овального вікна у 25 разів. Важільний механізм кісточок зменшуєамплітуду звукових хвиль у 2 рази, тому відбувається таке посилення звукових хвиль на овальному вікні барабанної порожнини. Отже, середнє вухо посилює звук приблизно в 60-70 разів, а якщо враховувати посилення ефекту зовнішнього вуха, то ця величина зростає в 180-200 разів.У зв'язку з цим, при сильних звукових коливаннях для запобігання руйнівній дії звуку на рецепторний апарат внутрішнього вуха, середнє вухо рефлекторно включає « захисний механізм». Він полягає в наступному: в середньому вусі є 2 м'язи, один з них натягує барабанну перетинку, інший - фіксує стремінце. При сильних звукових впливах ці м'язи за її скорочення обмежують амплітуду коливань барабанної перетинки і фіксують стремечко. Це «гасить» звукову хвилю та оберігає надмірне збудження та руйнування фонорецепторів кортієвого органу.
Внутрішнє вухо: представлене равликом – спірально закрученим кістковим каналом (2,5 завитки у людини). Цей канал розділений по всій його довжині тривузькі частини (сходи) двома мембранами: основною мембраною та вестибулярною мембраною (Рейснера).
На основний мембрані розташований спіральний орган - орган корті (кортієвий орган) - це власне звукосприймаючий апарат з рецепторними клітинами - це і є периферичний відділ слухового аналізатора.
Гелікотрема (отвір) з'єднує верхній та нижній канал на вершині равлика. Середній канал є відокремленим.
Над кортієвим органом розташована текторіальна мембрана, один кінець якої закріплений, а інший залишається вільним. Волоски зовнішніх і внутрішніх волоскових клітин кортієвого органу стикаються з текторіальною мембраною, що супроводжується збудженням, тобто. енергія звукових коливань трансформується на енергію процесу збудження.
Будова кортієвого органу
Процес трансформації починається з влучення звукових хвиль у зовнішнє вухо; вони надають руху барабанну перетинку. Коливання барабанної перетинки через систему слухових кісточок середнього вуха передаються на мембрану овального вікна, що викликає коливання перилімфи вестибулярних сходів. Ці коливання через гелікотрему передаються на перилімфу барабанних сходів і досягають круглого вікна, випинаючи його у бік середнього вуха (це не дає загаснути звуковій хвилі при проходженні вестибулярним і барабанним каналом равлика). Коливання перилімфи передаються на ендолімфу, що викликає коливання основної мембрани. Волокна основної мембрани приходять у коливальні рухи разом із рецепторними клітинами (зовнішніми та внутрішніми волосковими клітинами) кортієвого органу. При цьому волоски фонорецепторів контактують із текторіальною мембраною. Вії волоскових клітин деформуються, це викликає формування рецепторного потенціалу, а на його основі – потенціалу дії (нервовий імпульс), який проводиться по слуховому нерву і передається до наступного відділу слухового аналізатора.
ПРОВІДНИКОВИЙ ВІДДІЛ СЛУХОВОГО АНАЛІЗАТОРА
Провідниковий відділ слухового аналізатора представлений слуховим нервом. Він утворений аксонами нейронів спірального ганглія (1-й нейрон провідного шляху). Дендрити цих нейронів іннервують волоскові клітини кортієвого органу (аферентна ланка), аксони утворюють волокна слухового нерва. Волокна слухового нерва закінчуються на нейронах ядер кохлеарного тіла (VIII пара ч.м.н.) (другий нейрон). Потім, після часткового перехрестя, волокна слухового шляху йдуть у медіальні колінчасті тіла таламуса, де знову відбувається перемикання (третій нейрон). Звідси збудження надходить у кору (скронева частка, верхня скронева звивина, поперечні звивини Гешля) – це проекційна слухова зона кори.
КОРКОВИЙ ВІДДІЛ СЛУХОВОГО АНАЛІЗАТОРА
Представлений у скроневій частці кори великих півкуль – верхня скронева звивина, поперечні скроневі звивини Гешля. З цієї проекційної зони кори пов'язані кіркові гностичні слухові зони. зона сенсорного мовлення Вернікета практична зона – моторний центр мови Брока(нижня лобова звивина). Співдружня діяльність трьох зон кори забезпечує розвиток та функцію мови.
Слухова сенсорна система має зворотні зв'язки, які забезпечують регуляцію діяльності всіх рівнів слухового аналізатора за участю низхідних шляхів, які починаються від нейронів «слухової» кори та послідовно перемикаються в медіальних колінчастих тілахталамуса, нижніх пагорбах чотирихолмія середнього мозку з формуванням тектоспінальних низхідних шляхів і на ядрах кохлеарного тіла довгастого мозку з формуванням вестибулоспінальних шляхів. Це забезпечує у відповідь на дію звукового подразника формування рухової реакції: повороту голови та очей (а у тварин – вушних раковин) у бік подразника, а також підвищення тонусу м'язів-флексорів (згинання кінцівок у суглобах, тобто готовність до стрибка чи бігу) ).
Слухова кора
ФІЗИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ, ЯКІ ВИСХОДЖУЮТЬСЯ ОРГАНОМ СЛУХА
1. Першою характеристикою звукових хвиль є їх частота та амплітуда.
Частота звукових хвиль визначає висоту звуку!
Людина розрізняє звукові хвилі із частотою від 16 до 20 000 Гц (Це відповідає 10-11 октавам). Звуки, частота яких нижче 20 Гц (інфразвуки) та вище 20 000 Гц (ультразвуки) людиною не відчуваються!
Звук, що складається з синусоїдальних чи гармонійних коливань, називають тоном(Велика частота – високий тон, мала частота – низький тон). Звук, що складається з не пов'язаних між собою частот, називають шумом.
2. Другою характеристикою звуку, яку розрізняє слухова сенсорна система, є його сила чи інтенсивність.
Сила звуку (його інтенсивність) разом із частотою (тоном звуку) сприймається як гучність.Одиниця виміру гучності – біл = lg I/I 0 , проте у практиці частіше використовують децибел (dB)(0,1 біла). Децибел – це 0,1 десяткового логарифму відношення інтенсивності звуку до порогової інтенсивності: dB = 0,1 lg I/I 0 . Максимальний рівень гучності, коли звук викликає болючі відчуття, дорівнює 130-140 дБ.
Чутливість слухового аналізатора визначається мінімальною силою звуку, що викликає слухові відчуття.
В області звукових коливань від 1000 до 3000 Гц, що відповідає людському мовленню, вухо має найбільшу чутливість. Ця сукупність частот називається мовленнєвою зоною(1000-3000 Гц). Абсолютна звукова чутливість у цьому діапазоні дорівнює 1*10 -12 вт/м 2 . При звуках вище 20 000 Гц і нижче за 20 Гц абсолютна слухова чутливість різко знижується – 1*10 -3 вт/м 2 . У мовному діапазоні сприймаються звуки, що мають тиск менше 1/1000 бар (бар дорівнює 1/1 000 000 частини нормального атмосферного тиску). Виходячи з цього, в передавальних пристроях, щоб забезпечити адекватне розуміння мови, інформація повинна передаватися в діапазоні частот.
МЕХАНІЗМ СПРИЙНЯТТЯ ВИСОТИ (ЧАСТОТИ), ІНТЕНСИВНОСТІ (СИЛИ) І ЛОКАЛІЗАЦІЇ ДЖЕРЕЛА ЗВУКУ (БІНАУРАЛЬНИЙ СЛУХ)
Сприйняття частоти звукових хвиль
Сприймаючою частиною слухового аналізатора є вухо, що проводить – слуховий нерв, центральною – слухова зона кори головного мозку. Орган слуху складається з трьох відділів: зовнішнього, середнього та внутрішнього вуха. Вухо включає як власне орган слуху, з допомогою якого сприймаються слухові відчуття, а й орган рівноваги, завдяки чому тіло утримується у певному положенні.
Зовнішнє вухо складається з вушної раковини та зовнішнього слухового проходу. Раковина утворена хрящем, покритим з обох боків шкірою. За допомогою раковини людина вловлює напрямок звуку. М'язи, що ведуть рух вушну раковину, у людини рудиментарні. Зовнішній слуховий прохід має вигляд трубки довжиною 30 мм, вистеленою шкірою, в якій є спеціальні залози, що виділяють вушну сірку. У глибині слуховий прохід затягнутий тонкою барабанною перетинкою овальної форми. З боку середнього вуха, всередині барабанної перетинки, укріплена рукоятка молоточка. Перетинка пружності, при ударі звукових хвиль вона без спотворення повторює ці коливання.
Середнє вухо представлено барабанною порожниною, яка за допомогою слухової (євстахієвої) труби повідомляється з носоглоткою; від зовнішнього вуха воно відмежовано барабанною перетинкою. Складові частини цього відділу - молоточок, ковадлоі стремечко.Своєю рукояткою молоточок зростається з барабанною перетинкою, ковадло ж зчленоване і з молоточком, і зі стремінцем, яке прикриває овальний отвір, що веде у внутрішнє вухо. У стінці, що відокремлює середнє вухо від внутрішнього, крім овального вікна, знаходиться ще кругле вікно, затягнуте перетинкою.
Будова органу слуху:
1 -
вушна раковина, 2 - зовнішній слуховий прохід,
3 - барабанна перетинка, 4 -
порожнина середнього вуха, 5 - слухова трубка, 6 -
равлик, 7 - півкружні канали, 8 -
ковадло, 9 -молоточок, 10 -
стремечко
Внутрішнє вухо, або лабіринт, розташоване в товщі скроневої кісткиі має подвійні стінки: лабіринт перетинчастийяк би вставлений у кістковий,повторюючи його форму. Щелевидный простір між ними заповнено прозорою рідиною - перилимфою,порожнина перетинчастого лабіринту - ендолімфою.Лабіринт представлений напередодні,кпереду від нього знаходиться равлик, кзади - напівкружні канали.Равлик повідомляється з порожниною середнього вуха через кругле вікно, затягнуте перетинкою, а напередодні через овальне вікно.
Органом слуху є равлик, інші його частини становлять органи рівноваги. Равлик - спірально закручений канал 2 3/4 обороту, розділений тонкою перетинчастою перегородкою. Ця перетинка спірально завита і називається Основний.Вона складається з фіброзної тканини, Що включає близько 24 тис. особливих волокон (слухові струни) різної довжини і розташованих поперек вздовж усього ходу равлики: найдовші - біля її вершини, біля основи - найбільш укорочені. Над цими волокнами нависають слухові волоскові клітини – рецептори. Це периферичний кінець слухового аналізатора, або кортієвий орган.Волоски рецепторних клітин звернені в порожнину равлика - ендолімфу, а від самих клітин бере початок слуховий нерв.
Сприйняття звукових подразнень. Звукові хвилі, проходячи через зовнішній слуховий прохід, викликають коливання барабанної перетинки і передаються слуховим кісточкам, а з них - на перетинку овального вікна, що веде напередодні равлика. Коливання, що виникло, приводить в рух перилимфу і ендолімфу внутрішнього вуха і сприймається волокнами основної перетинки, що несе на собі клітини кортієва органу. Високі звуки з великою частотою коливань сприймаються короткими волокнами, розташованими біля основи равлика, і передаються волоскам клітин кортієва органу. При цьому збуджуються не всі клітини, а лише ті, що знаходяться на волокнах певної довжини. Отже, первинний аналіз звукових сигналів починається вже в кортієвому органі, з якого збудження по волокнах слухового нерва передається в слуховий центр кори головного мозку у скроневій частці, де відбувається їх якісна оцінка.
Вестибулярний апарат.У визначенні положення тіла у просторі, його переміщенні та швидкості руху велику роль грає вестибулярний апарат. Він розташований у внутрішньому вусі і складається з переддень та трьох півкружних каналів,розміщених у трьох взаємно перпендикулярних площинах. Півколові канали наповнені ендолімфою. В ендолімфі напередодні знаходяться два мішечки - круглийі овальнийзі спеціальними вапняними камінцями - статолітами,прилеглими до волоскових рецепторних клітин мішечків.
При звичайному положенні тіла статоліти своїм тиском подразнюють волоски нижніх клітин, при зміні положення тіла статоліти також переміщуються і своїм тиском подразнюють інші клітини; отримані імпульси передаються до кори великих півкуль. У відповідь на подразнення вестибулярних рецепторів, пов'язаних з мозочком і руховою зоною великих півкуль, рефлекторно змінюються тонус м'язів і положення тіла в просторі. Так як канали розташовані в трьох взаємно перпендикулярних площинах, то ендолімфа в них при зміні положення тіла подразнює ті чи інші рецептори, і збудження передається у відповідні відділи мозку. Організм рефлекторно відповідає необхідною зміною положення тіла.
Гігієна слуху. У зовнішньому слуховому проході скупчується вушна сірка, на ній затримується пил та мікроорганізми, тому необхідно регулярно мити вуха теплою мильною водою; в жодному разі не можна видаляти сірку твердими предметами. Перевтома нервової системи та перенапруга слуху можуть викликати різкі звуки та шуми. Особливо шкідливо діє тривалий шум, при цьому настає приглухуватість і навіть глухота. Сильний шум знижує продуктивність праці до 40-60%. Для боротьби з шумами у виробничих умовах застосовують облицювання стін та стель спеціальними матеріалами, що поглинають звук, індивідуальні протишумні навушники. Мотори та верстати встановлюють на фундаменти, які глушать шум від струсу механізмів.
Слух людини влаштований так, щоб уловлювати широкий діапазон звукових хвиль і перетворювати їх на електричні імпульси, щоб спрямовувати в мозок для аналізу. На відміну від пов'язаного з органом слуху вестибулярного апарату, що нормально працює практично з народження людини, слух формується досить довго. Формування слухового аналізатора закінчується не раніше 12 років, і найбільша гострота слуху досягається до 14-19-річного віку. слуховий аналізатор має три відділи: периферичний або орган слуху (вухо); провідниковий, що включає нервові шляхи; кірковий, розташований у скроневій частині головного мозку. Причому у корі великих півкуль знаходиться кілька слухових центрів. Деякі з них (нижні скроневі звивини) призначені для сприйняття більш простих звуків – тонів і шумів, інші пов'язані із найскладнішими звуковими відчуттями, які виникають у той час, коли людина говорить сама, слухає мову чи музику.
Будова людського вухаСлуховий аналізатор людини сприймає звукові хвилі з частотою коливань від 16 до 20 тис. за секунду (16-20000 герц, Гц). Верхній звуковий поріг у дорослої людини становить 20000 Гц; нижній поріг – не більше від 12 до 24 Гц. Діти мають вищу верхню межу слуху близько 22000 Гц; у людей похилого віку, навпаки, вона, зазвичай, нижче – близько 15 000 Гц. Найбільшою сприйнятливістю вухо має до звуків із частотою коливань у межах від 1000 до 4000 Гц. Нижче 1000 Гц і від 4000 Гц збудливість органу слуху сильно знижується. Вухо – складний вестибулярно-слуховий орган. Як і всі наші органи чуття, орган слуху людини виконує дві функції. Він сприймає звукові хвилі та відповідає за положення тіла у просторі та здатність утримувати рівновагу. Це парний орган, який розміщується у скроневих кістках черепа, обмежуючись зовні вушними раковинами. Рецепторні апарати слухової та вестибулярної системи розташовані у внутрішньому вусі. Пристрій вестибулярної системи можна подивитися окремо, а зараз перейдемо до опису будови частин органу слуху.
Орган слуху складається з 3-х частин: зовнішнє, середнє і внутрішнє вухо, причому зовнішнє і середнє вухо відіграють роль звукопровідного апарату, а внутрішнє вухо - звукосприймаючого. Процес починається зі звуку - коливального руху повітря або вібрації, при якій до слухача поширюються звукові хвилі, що досягають барабанної перетинки. При цьому наше вухо надзвичайно чутливе та здатне відчути зміни тиску всього в 1-10 атмосфер.
Зовнішнє вухо складається з вушної раковини та зовнішнього слухового проходу. Спочатку звук досягає вушних раковин, які діють як приймачі звукових хвиль. Вушна раковина утворена еластичним хрящем, зовні покритим шкірою. Визначення напряму звуку в людини пов'язане з бінауральним слухом, тобто з чутті двома вухами. Будь-який бічний звук надходить в одне вухо раніше, ніж в інше. Різниця в часі (кілька частин мілісекунди) приходу звукових хвиль, сприйманих лівим і правим вухом, дає можливість визначити напрямок звуку. Інакше кажучи, природне сприйняття нами звуку – стереофоническое.
Вушна раковина людини має свій неповторний рельєф із опуклостей, увігнутостей та канавок. Це необхідно для найтоншого акустичного аналізу, дозволяючи розпізнавати напрям і джерело звуку. Складки людської вушної раковини вносять у звук, що надходить у слуховий прохід, невеликі частотні спотворення, що залежать від горизонтальної і вертикальної локалізації джерела звуку. Таким чином, мозок отримує додаткову інформацію для уточнення розташування джерела звуку. Цей ефект іноді використовується в акустиці, у тому числі для створення відчуття об'ємного звуку під час проектування динаміків та навушників. Вушна раковина також посилює звукові хвилі, які далі входять до зовнішнього слухового проходу - простір від раковини до барабанної перетинки довжиною близько 2,5 см і діаметром близько 0,7 см. Слуховий прохід має слабко виражений резонанс на частоті близько 3000Гц.
Ще однією цікавою характеристикою зовнішнього слухового проходу є наявність сірки вушної, яка постійно виділяється з залоз. Вушна сірка - воскоподібний секрет 4000 сальних та сірчаних залоз слухового проходу. У її функції входить захист шкіри цього проходу від бактеріальної інфекціїта сторонніх частинок або, наприклад, комах, які можуть потрапити у вухо. У різних людейкількість сірки по-різному. При надмірному скупченні сірки можливе утворення сірчаної пробки. Якщо слуховий прохід при цьому повністю закупорений, з'являються відчуття закладеності вуха та зниження слуху, зокрема резонанс власного голосу в закладеному вусі. Ці порушення розвиваються раптово, найчастіше при попаданні у зовнішній слуховий прохід води під час купання.
Зовнішнє і середнє вухо розділяються барабанною перетинкою, що є тонкою сполучно-тканинною пластинкою. Товщина барабанної перетинки – близько 0,1 мм, а діаметр – близько 9 міліметрів. Зовні вона вкрита епітелієм, а зсередини – слизовою оболонкою. Барабанна перетинка розташовується похило і починає коливатися при попаданні її у звукових хвиль. Барабанна перетинка надзвичайно чутлива, проте після визначення та передачі коливання перетинка повертається у вихідне положення лише за 0,005 секунди.
Будова середнього вуха У нашому вусі звук рухається до чутливих клітин, що сприймають звукові сигнали, через узгоджувальне та посилююче пристрій – середнє вухо. Середнє вухо являє собою барабанну порожнину, яка має форму маленького плоского барабана з туго натягнутою перетинкою, що коливається, і слуховою (євстахієвою) трубою. У порожнині середнього вуха знаходяться слухові кісточки, що зчленовуються між собою - молоточок, ковадло і стремечко. Крихітні м'язи сприяють передачі звуку, регулюючи рух цих кісточок. Досягши барабанної перетинки, звук змушує її вагатися. Рукоятка молоточка вплетена в барабанну перетинку і, погойдуючись, вона наводить молоточок у рух. Іншим кінцем молоточок з'єднаний з ковадлом, а остання за допомогою суглоба рухомо зчленована зі стремінцем. До стремінця прикріплено стременна м'яз, яка утримує його біля перетинки овального вікна (вікна присінка), що відокремлює середнє вухо від внутрішнього, заповненого рідиною. Внаслідок передачі руху стремечко, основа якого нагадує поршень, постійно штовхається в перетинку овального вікна внутрішнього вуха.
Функцією слухових кісточок є збільшення тиску звукової хвилі під час передачі від барабанної перетинки на перетинку овального вікна. Цей підсилювач (приблизно у 30–40 разів) допомагає слабким звуковим хвилям, що падають на барабанну перетинку, подолати опір мембрани овального вікна та передати коливання у внутрішнє вухо. При переході звукової хвилі з повітряного середовища в рідку значну частину звукової енергії втрачається і тому необхідний механізм посилення звуку. Однак, при гучному звуку цей механізм знижує чутливість усієї системи, щоб її не пошкодити.
Тиск повітря всередині середнього вуха має бути таким самим, як і тиск поза барабанною перетинкою, для забезпечення нормальних умов її коливань. Для вирівнювання тиску барабанна порожнина з'єднана з носоглоткою за допомогою слухової (євстахієвої) труби довжиною 3,5 см та діаметром близько 2 мм. При ковтанні, позіханні та жуванні євстахієва труба відкривається, впускаючи зовнішнє повітря. При зміні зовнішнього тискуіноді «закладає» вуха, що зазвичай вирішується тим, що рефлекторно викликається позіхання. Досвід показує, що ще ефективніше закладеність вух вирішується ковтальними рухами. Порушення роботи трубки призводить до болю і навіть кровотечі у вусі.
Будова внутрішнього вуха. Механічні рухи кісточок у внутрішньому вусі перетворюються на електричні сигнали. Внутрішнє вухо - порожнисте кісткове утворення у скроневій кістці, розділене на кісткові канали та порожнини, що містять рецепторні апарати слухового аналізатора та органу рівноваги. Цей відділ органу слуху та рівноваги через свою хитромудру форму називається лабіринтом. Кістковий лабіринт складається з присінка, равлика та півкружних каналів, але безпосереднє відношення до слуху має тільки равлик. Равлик є каналом довжиною близько 32 мм, згорнутий спіраллю і заповнений лімфатичними рідинами. Отримавши вібрацію від барабанної перетинки, стремечко своїм рухом тисне на мембрану вікна присінка і створює коливання тиску всередині рідини равлика. Ця вібрація поширюється в рідині равлика і досягає там власне органу слуху, спірального або кортієвого органу. Він і перетворює вібрації рідини на електричні сигнали, які через нерви йдуть у головний мозок. Щоб стремінце могло передати тиск через рідину, в центральній частині лабіринту, напередодні є кругле вікно равлика, покрите гнучкою мембраною. Коли поршень стремінця входить у овальне вікно присінка, мембрана вікна равлика випинається під тиском рідини равлика. Коливання замкнутої порожнини можливі лише за наявності віддачі. Роль такої віддачі виконує перетинка круглого вікна.
Кістковий лабіринт равлика загорнутий у формі спіралі з 2,5 оборотами і містить усередині лабіринт перетинки такої ж форми. У деяких місцях перетинчастий лабіринт сполучними тяжами прикріплений до окістя кісткового лабіринту. Між кістковим та перетинчастим лабіринтом знаходиться рідина – перилимфа. Звукова хвиля, посилена на 30-40 дБ за допомогою системи барабанна перетинка - слухові кісточки, досягає вікна присінка, і її коливання передаються на перилімфу. Звукова хвиля проходить спочатку по перилимфе до верхівки спіралі, де через отвір коливання поширюються до вікна равлика. Усередині перетинчастий лабіринт заповнений іншою рідиною – ендолімфою. Рідина всередині перетинчастого лабіринту зверху відокремлена від перилимфи гнучкою покривною пластинкою, а знизу - еластичною основною мембраною, що складають разом перетинчастий лабіринт. На основній мембрані знаходиться звукосприймаючий апарат, кортієвий орган. Основна мембрана складається з великої кількості(24000) фіброзних волокон різної довжини, натягнутих, як струни. Ці волокна утворюють еластичну мережу, яка загалом резонує строго градуйованими коливаннями.
Нервові клітини кортієвого органу перетворюють коливальні рухи пластин в електричні сигнали. Вони називаються волосковими клітинами. Внутрішні волоскові клітини розташовані в один ряд, їх налічується 3,5 тис. Зовнішні волоскові клітини розташовуються в три-чотири ряди, їх налічується 12-20 тис. Кожна волоскова клітина має подовжену форму, на ній є 60-70 дрібних волосків (стереоцилій) довжиною 4-5 мкм.
Вся енергія звуку виявляється зосередженою в просторі, обмеженому стінкою кісткового равлика та основною мембраною (єдине податливе місце). Волокна основної мембрани мають різну довжину та, відповідно, різну резонансну частоту. Найкоротші волокна розташовані біля овального вікна, їхня резонансна частота близько 20000 Гц. Найдовші – у верхівці спіралі, мають резонансну частоту близько 16 Гц. Виходить, кожна волоскова клітина, залежно від розташування на основний мембрані, налаштована певну звукову частоту, причому клітини, налаштовані на низькі частоти, розташовуються у верхній частині равлика, а високі частоти вловлюються клітинами нижньої частини равлика. Коли волоскові клітини з якихось причин гинуть, людина втрачає здатність сприймати звуки відповідних частот.
Звукова хвиля поширюється по перилимфе від вікна напередодні до вікна равлика майже миттєво, приблизно за 4*10-5 секунди. Викликаний цією хвилею гідростатичний тиск зсуває покривну пластинку щодо поверхні кортієва органу. В результаті покривна пластинка деформує пучки стереоцилій волоскових клітин, що призводить до їх збудження, що передається закінчення первинних сенсорних нейронів.
Відмінності іонного складу ендолімфи та перилимфи створюють різницю потенціалів. І між ендолімфою та внутрішньоклітинним середовищем рецепторних клітин різниця потенціалів досягає приблизно 0,16 вольт. Настільки значна різниця потенціалів сприяє збудженню волоскових клітин навіть при дії слабких звукових сигналів, що викликають незначні коливання основної мембрани. При деформації стереоцилій волоскових клітин у них виникає рецепторний потенціал, що призводить до виділення регулятора, що діє на закінчення слухових волокон нервів і тим самим збуджує їх.
Волоскові клітини пов'язані із закінченнями нервових волокон, по виході з кортієва органу, що утворюють слуховий нерв (равликова гілка переддверно-равликового нерва). Звукові хвилі, перетворені на електричні імпульси, передаються по слуховому нерву в скроневу зонукори мозку.
Слуховий нерв складається з тисяч найтонших нервових волокон. Кожне з них починається від певної ділянки равлика і тим самим передає певну звукову частоту. З кожним волокном слухового нерва пов'язано кілька волоскових клітин, тож у центральну нервову системуприходить близько 10 000 волокон. Імпульси від низькочастотних звуків передаються по волокнах, що виходять з верхівки равлика, а від високочастотних - по волокнах, пов'язаних з її основою. Таким чином, функцією внутрішнього вуха є перетворення механічних коливань на електричні, оскільки мозок може сприймати тільки електричні сигнали.
Слуховий орган – це апарат, через який ми отримуємо звукову інформацію. Але чуємо ми так, як сприймає, переробляє та запам'ятовує наш мозок. У мозку створюються звукові уявлення чи образи. І, якщо в нашій голові звучить музика або згадується чийсь голос, то завдяки тому, що мозок має вхідні фільтри, пристрій, що запам'ятовує, і звукову карту, і може бути для нас і набридлим динаміком, і зручним музичним центром.
Аналізатори- Сукупність нервових утворень, що забезпечують усвідомлення та оцінку, що діють на організм, подразників. Аналізатор складається з рецепторів, що сприймають подразнення, провідної частини та центральної частини – певної області кори головного мозку, де формуються відчуття.
Рецептори- чутливі закінчення, що сприймають подразнення та перетворюють зовнішній сигнал на нервові імпульси. Провідникова частинааналізатора складається з відповідного нерва та провідних шляхів. Центральна частина аналізатора – одне із відділів ЦНС.
Зоровий аналізаторзабезпечує отримання зорової інформації з навколишнього середовища таскладається
з трьох частин: периферичної – очей, провідникової – зорового нерва та центральної – підкіркової та зорової зони кори головного мозку.
Окоскладається з очного яблуката допоміжного апарату, до якого належать повіки, вії, слізні залози та м'язи очного яблука.
Очне яблукорозташоване в очниці і має кулясту форму і 3 оболонки: фіброзну, задній відділ якої утворений непрозорою білковоїоболонкою ( склерою),судиннуі сітчасту. Частина судинної оболонки, з пігментами, називається райдужною оболонкою. У центрі райдужної оболонки знаходиться зіницяякий може змінювати діаметр свого отвору за рахунок скорочення очних м'язів. Задня частина сітківки сприймаєсвітлові подразнення. Передня її частина – сліпа та не містить світлочутливих елементів. Світлочутливими елементами сітківки є палички(забезпечують зір у сутінках та темряві) та колбочки(Рецептори колірного зору, що працюють при високій освітленості). Колбочки розташовані ближче до центру сітківки (жовта пляма), а палички концентруються на її периферії. Місце виходу зорового нерва називається сліпою плямою.
Порожнина очного яблука заповнена склоподібним тілом. Кришталик має форму двоопуклої лінзи. Він здатний змінювати свою кривизну при скорочення війного м'яза. Під час розгляду близьких предметів кришталик стискається, під час розгляду віддалених – розширюється. Така здатність кришталика називається акомодацією. Між рогівкою та райдужкою знаходиться передня камера ока, між райдужкою та кришталиком – задня камера. Обидві камери заповнені прозорою рідиною. Промені світла, відбиваючись від предметів, проходять через рогівку, вологі камери, кришталик, склоподібне тіло і завдяки заломленню в кришталику потрапляють на жовта плямасітківки - місце найкращого бачення. При цьому виникає дійсне, зворотне, зменшене зображення предмета. Від сітківки по зоровому нерву імпульси надходять у центральну частину аналізатора - зорову зону кори мозку, розташовану в потиличній частці. У корі інформація, отримана від рецепторів сітківки, переробляється і людина сприймає природне відображення об'єкта.
Нормальне зорове сприйняття обумовлено:
- Достатнім світловим потоком;
– фокусування зображення на сітківці (фокусування перед сітківкою означає короткозорість, а за сітківкою – далекозорість);
- Здійсненням акомодаційного рефлексу.
Найважливішим показником зору його гострота, тобто. гранична здатність ока розрізняти дрібні об'єкти.
Орган слуху та рівноваги.
Слуховий аналізаторзабезпечує сприйняття звукової інформації та її обробку у центральних відділах кори головного мозку. Периферичну частину аналізатора утворюють: внутрішньо вухо та слуховий нерв. Центральна частина утворена підкірковими центрами середнього та проміжного мозку та скроневою зоною кори.
Вухо– парний орган, що складається із зовнішнього, середнього та внутрішнього вуха
Зовнішнє вуховключає вушну раковину, зовнішній слуховий прохід та барабанну перетинку.
Середнє вухоскладається з барабанної порожнини, ланцюжка слухових кісточок та слухової (євстахієвої) труби. Слухова труба пов'язує барабанну порожнину із порожниною носоглотки. Це забезпечує вирівнювання тиску по обидва боки барабанної перетинки. Слухові кісточки - молоточок, ковадло і стремечко пов'язують барабанну перетинку з перетинкою овального вікна, що веде в равлик. Середнє вухо забезпечує передачу звукових хвиль із середовища з низькою щільністю (повітря) у середовище з високою щільністю (ендолімфу), в якому знаходяться рецепторні клітини внутрішнього вуха. Внутрішнє вухорозташоване в товщі скроневої кістки і складається з кісткового та розташованого в ньому перетинчастого лабіринту. Простір з-поміж них заповнено перилимфой, а порожнину перетинчастого лабіринту – эндолимфой. У кістковому лабіринті розрізняють три відділи - переддень, равлик та півкружні канали. До органу слуху відноситься равлик - спіральний канал 2,5 обороту. Порожнина равлика розділена перетинчастою основною мембраною, що складається з волокон різної довжини. На основній мембрані знаходяться рецепторні волоскові клітини. Коливання барабанної перетинки передаються слуховим кісточкам. Вони посилюють ці коливання майже в 50 разів та через овальне віконцепередаються в рідину равлики, де сприймаються волокнами основної мембрани. Рецепторні клітини равлики сприймають роздратування, що надходить від волоконець і слуховим нервом передають його в скроневу зону кори головного мозку. Вухо людини приймає звуки частотою від 16 до 20 000 Гц.
Орган рівноваги, або вестибулярний апарат ,
утворений двома мішечками, заповненими рідиною, та трьома півкружними каналами. Рецепторні волоскові клітинирозташовані на дні та внутрішній стороні мішечків. До них примикає мембрана із кристалами – отолітами, що містять іони кальцію. Півколові канали розташовані в трьох взаємно перпендикулярних площинах. В основі каналів знаходяться волоскові клітини. Рецептори отолітового апарату реагують на прискорення чи уповільнення прямолінійного руху. Рецептори напівкружних каналів подразнюються при змінах обертальних рухів. Імпульси від вестибулярного апарату з вестибулярного нерва надходять до ЦНС. Сюди надходять імпульси від рецепторів м'язів, сухожиль, підошв. Функціонально вестибулярний апарат пов'язані з мозком, відповідальним за координацію рухів, орієнтацію людини у просторі.
Смаковий аналізатор
складається з рецепторів, розташованих у смакових нирках язика, нерва, що проводить імпульс у центральний відділ аналізатора, який знаходиться на внутрішніх поверхнях скроневої та лобової часткою.
Нюховий аналізатор
представлений нюховими рецепторами, що знаходяться в слизовій оболонці носа. По нюховому нерву сигнал від рецепторів надходить у нюхову зону кори головного мозку, що знаходиться поряд зі смаковою зоною.
Шкірний аналізаторскладається з рецепторів, що сприймають тиск, біль, температуру, дотик, провідних шляхів та зони шкірної чутливості, розташованої в задній центральній звивині.
Вступ
Висновок
Список літератури
Вступ
Суспільство, в якому ми живемо, є інформаційне суспільство, де основним чинником виробництва є знання, основним продуктом виробництва є послуги, а характерними рисами суспільства є комп'ютеризація, і навіть різке підвищення творчого початку праці. Зростає роль зв'язків з іншими країнами, відбувається процес глобалізації в усіх галузях суспільства.
Ключову роль у комунікації між державами відіграють професії, пов'язані з іноземними мовами, лінгвістикою, соціальними науками Зростає потреба у вивченні систем розпізнавання мови для здійснення автоматизованого перекладу, що сприятиме збільшенню продуктивності праці у сферах економіки, пов'язаних із міжкультурною комунікацією. Тому важливо вивчити фізіологію та механізми функціонування слухового аналізатора як засоби сприйняття та передачі мови у відповідний відділ мозку для подальшої обробки та синтезу нових мовних одиниць.
Слуховий аналізатор - це сукупність механічних, рецепторних та нервових структур, діяльність яких забезпечує сприйняття людиною та тваринами звукових коливань. З анатомічного погляду слухову системуможна розділити на зовнішнє, середнє та внутрішнє вухо, слуховий нерв та центральні слухові шляхи. З погляду процесів, що призводять в кінцевому підсумку до сприйняття слуху, слухову систему поділяють на звукопровідну та звукосприймаючу.
У різних умовахдовкілля під впливом багатьох факторів чутливість слухового аналізатора може змінюватися. Для вивчення цих факторів існують різні методидослідження слуху.
слуховий аналізатор фізіологія чутливість
1. Значення вивчення аналізаторів людини з погляду сучасних інформаційних технологій
Вже кілька десятків років тому люди робили спроби створення систем синтезу та розпізнавання мови у сучасних інформаційних технологіях. Зрозуміло, всі ці спроби починалися з дослідження анатомії та принципів роботи мовних, а також слухових органів людини, сподіваючись змоделювати їх за допомогою комп'ютера та спеціальних електронних пристроїв.
Які особливості слухового аналізатора людини? Слуховий аналізатор уловлює форму звукової хвилі, частотний спектр чистих тонів і шумів, здійснює у межах аналіз і синтез частотних компонентів звукових подразнень, виявляє і пізнає звуки у великому діапазоні інтенсивності і частот. Слуховий аналізатор дозволяє диференціювати звукові подразнення та визначати напрямок звуку, а також віддаленість його джерела. Вуха сприймають коливання повітря і перетворюють їх на електричні сигнали, що надходять у мозок. В результаті обробки мозком людини ці сигнали перетворюються на образи. Створення таких алгоритмів обробки інформації для комп'ютерних технологійі є наукове завдання, рішення якої необхідне розробки максимально безпомилково працюючих систем розпізнавання промови.
За допомогою програм розпізнавання мовлення багато користувачів диктують тексти документів. Така можливість є актуальною, наприклад, для медиків, які проводять обстеження (в ході якого руки зазвичай зайняті) і одночасно протоколюють його результати. Користувачі ПК можуть використовувати програми розпізнавання мови для введення команд, тобто слово, що промовляється, сприйматиметься системою як клацання клавіші миші. Користувач командує: "Відкрити файл", "Надіслати пошту" або "Нове вікно", а комп'ютер виконує відповідні дії. Це особливо актуально для людей з обмеженими фізичними можливостями – замість миші та клавіатури вони зможуть керувати комп'ютером за допомогою голосу.
Вивчення внутрішнього вуха допомагає дослідникам зрозуміти механізми, за допомогою яких людина здатна розпізнавати мову, хоча це не так просто. Багато винаходів людина "підглядає" у природи, і такі спроби робляться і фахівцями в галузі синтезу та розпізнавання мови.
2. Види аналізаторів людини та їх коротка характеристика
Аналізатори (від грец. Analysis - розкладання, розчленування) - система чутливих нервових утворень, що здійснюють аналіз та синтез явищ зовнішнього та внутрішнього середовища організму. Термін запроваджено неврологічну літературу І.П. Павловим, згідно з уявленнями якого кожен аналізатор складається із специфічних сприймаючих утворень (рецептори, органи почуттів), що становлять периферичний відділ аналізатора, відповідних нервів, що зв'язують ці рецептори з різними поверхами ЦНС (провідникова частина), та мозкового кінця, представленого у вищих тварин у корі великих півкуль головного мозку.
Залежно від рецепторної функції розрізняють аналізатори зовнішнього та внутрішнього середовища. Перші рецептори звернені до зовнішньому середовищіта пристосовані аналізувати явища, що відбуваються в навколишньому світі. До таких аналізаторів належать зоровий аналізатор, аналізатор слуху, шкірний, нюховий, смаковий. Аналізатори внутрішнього середовища - аферентні нервові прилади, рецепторні апарати яких знаходяться в внутрішніх органахта пристосовані до аналізу того, що відбувається в самому організмі. До таких аналізаторів відноситься також руховий аналізатор (рецепторний апарат представлений м'язовими веретенами і рецепторами Гольджі), що забезпечує можливість точного управління опорно-руховим апаратом. Істотну роль механізмах статокінетичної координації грає й інший внутрішній аналізатор - вестибулярний, тісно взаємодіє з аналізатором руху. Двигун аналізатора людини включає і спеціальний відділ, що забезпечує передачу сигналів з рецепторів органів мови у вищі поверхи ЦНС. У зв'язку з важливим значенням цього відділу в діяльності мозку людини його іноді розглядають як "речовисувальний аналізатор".
Рецепторний апарат кожного аналізатора пристосований до трансформації певного виду енергії нервове збудження. Так, рецептори звуку вибірково реагують на звукові подразнення, світла – на світлові, смаку – на хімічні, шкіри – на тактильно-температурні тощо. Спеціалізація рецепторів забезпечує аналіз явищ зовнішнього світу з їхньої окремі елементи вже лише на рівні периферичного відділу аналізатора.
Біологічна рольаналізаторів полягає в тому, що вони є спеціалізованими стежать системами, що інформують організм про всі події, що відбуваються в навколишньому середовищіта всередині нього. З величезного потоку сигналів, що безперервно надходять у мозок за зовнішніми та внутрішніми аналізаторами, відбирається та корисна інформація, яка виявляється суттєвою у процесах саморегулювання (підтримання оптимального, константного рівня функціонування організму) та активної поведінки тварин у навколишньому середовищі. Експерименти показують, що складна аналітико-синтетична діяльність мозку, детермінована факторами зовнішнього та внутрішнього середовища, здійснюється за поліаналізаційним принципом. Це означає, що вся складна нейродинаміка кіркових процесів, що формує цілісну діяльність мозку, складається зі складної взаємодії аналізаторів. Але це стосується вже іншої теми. Перейдемо безпосередньо до слухового аналізатора та розглянемо його докладніше.
3. Слуховий аналізатор як засіб сприйняття звукової інформації людиною
3.1 Фізіологія слухового аналізатора
Периферичний відділ слухового аналізатора (слуховий аналізатор з органом рівноваги - вухо (auris)) є складним органом почуттів. Закінчення його нерва закладено в глибині вуха, завдяки чому вони оберігаються від дії різноманітних сторонніх подразників, але в той же час легко доступні для звукових подразнень. В органі слуху закладено рецептори трьох видів:
а) рецептори, що сприймають звукові коливання (коливання повітряних хвиль), які ми відчуваємо як звук;
б) рецептори, які дають можливість визначити положення нашого тіла у просторі;
в) рецептори, що сприймають зміни напрямку та швидкості руху.
Вухо прийнято розділяти на три відділи: зовнішнє, середнє та внутрішнє вухо.
Зовнішнє вухоскладається з вушної раковини та зовнішнього слухового проходу. Вушна раковина побудована з пружного еластичного хряща, покритого тонким малорухомим шаром шкіри. Вона є збирачем звукових хвиль; у людини вона нерухома і важливу роль не грає, на відміну від тварин; навіть за її повній відсутностіпомітного розладу слуху немає.
Зовнішній слуховий прохід є дещо вигнутим каналом близько 2,5 см довжини. Цей канал вистелений шкірою з дрібними волосками і містить особливі залозки, схожі на великі апокринові залози шкіри, що виділяють сірку вуха, яка разом з волосками оберігає зовнішнє вухо від засмічення пилом. Він складається із зовнішнього відділу - хрящового зовнішнього слухового проходу та внутрішнього - кісткового слухового проходу, що залягає у скроневій кістці. Внутрішній кінець його закритий тонкою еластичною барабанною перетинкою, яка є продовженням шкірного покриву зовнішнього слухового проходу та відокремлює його від порожнини середнього вуха. Зовнішнє вухо в органі слуху грає лише допоміжну роль, беручи участь у збиранні та проведенні звуків.
Середнє вухо, або барабанна порожнина (рис. 1), розташовується всередині скроневої кістки між зовнішнім слуховим проходом, від якого вона відокремлена барабанною перетинкою, та внутрішнім вухом; вона є зовсім невеликою неправильною формою порожнину ємністю до 0,75 мл, яка повідомляється з підрядними порожнинами - осередками соскоподібного відростка і з порожниною глотки (див. нижче).
Мал. 1. Орган слуху у розрізі. 1 - колінчастий вузол лицевого нерва; 2 - лицьовий нерв; 3 - молоточок; 4 - верхній півкружний канал; 5 - задній півкружний канал; 6 - ковадло; 7 – кісткова частина зовнішнього слухового проходу; 8 – хрящова частина зовнішнього слухового проходу; 9 - барабанна перетинка; 10 – кісткова частина слуховий труби; 11 – хрящова частина слухової труби; 12 - великий поверхневий кам'янистий нерв; 13 – верхівка піраміди.
На медіальній стінці барабанної порожнини, зверненої до внутрішнього вуха, знаходиться два отвори: овальне вікно присінка та кругле вікно равлика; перше закрите платівкою стремена. Барабанна порожнина за допомогою невеликої (довжиною в 4 см) слухової (євстахієвої) труби (tuba auditiva) повідомляється з верхнім відділомглотки – носоглоткою. Отвір труби відкривається на бічній стінці глотки і таким чином повідомляється із зовнішнім повітрям. Щоразу, коли слухова труба відкривається (що відбувається при кожному ковтальному русі), повітря барабанної порожнини оновлюється. Завдяки їй тиск на барабанну перетинку з боку барабанної порожнини завжди підтримується на рівні тиску зовнішнього повітря, і таким чином, зовні і зсередини барабанна перетинка піддається однаковому атмосферному тиску.
Це врівноваження тиску з обох боків барабанної перетинки має дуже важливе значення, так як нормальні коливання її можливі тільки в тому випадку, коли тиск зовнішнього повітря дорівнює тиску в порожнині середнього вуха. Коли між тиском атмосферного повітря та тиском барабанної порожнини є різниця, гострота слуху порушується. Таким чином, слухова труба є як би свого роду запобіжним клапаном, що вирівнює тиск у середньому вусі.
Стінки барабанної порожнини і особливо слухової труби вистелені епітелієм, а слизові труби - миготливим епітелієм; коливання його волосків спрямоване у бік глотки.
Глотковий кінець слухової труби багатий на слизові залози і лімфатичні вузлики.
З латерального боку порожнини перебуває барабанна перетинка. Барабанна перетинка (membrana tympani) (рис. 2) сприймає звукові коливання повітря та передає їх на звукопровідну систему середнього вуха. Вона має форму кола або еліпса діаметром 9 та 11 мм і складається з еластичної сполучної тканиниволокна якої на зовнішній поверхні розташовуються радіально, а на внутрішній - циркулярно; її товщина становить лише 0,1 мм; вона натягнута кілька косо: зверху вниз і ззаду наперед, трохи увігнута всередину, так як від стінок барабанної порожнини до рукоятки молоточка йде згаданий м'яз, що натягує барабанну перетинку (вона відтягує перетинку всередину). Ланцюг ж слухових кісточок служить передачі коливань повітря від барабанної перетинки на рідина, що заповнює внутрішнє вухо. Барабанна перетинка натягнута не сильно і власного тону не видає, а передає лише звукові хвилі. Завдяки тому, що коливання барабанної перетинки дуже швидко згасають, вона є чудовим передавачам тиску і майже не спотворює форму звукової хвилі. Зовні барабанна перетинка покрита витонченою шкірою, а з поверхні, зверненої до барабанної порожнини, - слизовою оболонкою, вистеленою плоским. багатошаровим епітелієм.
Між барабанною перетинкою і овальним вікном розташована система маленьких слухових кісточок, що передають коливання барабанної перетинки у внутрішнє вухо: молоточок (malleus), ковадло (incus) і стремечко (stapes), з'єднаних між собою суглобами і зв'язками, які рухаються двома маленькими м'язами. Молоточок прирощений до внутрішньої поверхнібарабанної перетинки своєю рукояткою, а головкою зчленований з ковадлом. Ковадла ж одним зі своїх відростків з'єднана зі стрімцем, яке розташоване горизонтально і своєю широкою основою (пластинкою) вставлене в овальне віконце, щільно прилягаючи до його перетинки.
Мал. 2. Барабанна перетинка та слухові кісточки з внутрішньої сторони. 1 - головка молоточка; 2 - верхня зв'язка її; 3 – печера барабанної порожнини; 4 - ковадло; 5 - зв'язування її; 6 – барабанна струна; 7 – пірамідне піднесення; 8 - стремінце; 9 - рукоятка молоточка; 10 - барабанна перетинка; 11 - євстахієва труба; 12 - перегородка між напівканалами для труби та для м'яза; 13 - м'яз, що напружує барабанну перетинку; 14 - передній відросток молоточка
Заслуговують на велику увагу м'язи барабанної порожнини. Одна з них – m. tensor timpani - прикріплюється до шийки молоточка. При її скороченні фіксується зчленування між молоточком та ковадлом і збільшується напруга барабанної перетинки, що має місце при сильних звукових коливаннях. У цей час основа стремена дещо вдавлюється в овальне вікно.
Другий м'яз - m. stapedius (найменша з поперечносмугастих м'язів у тілі людини) - прикріплюється до головки стремена. При скороченні цього м'яза зчленування між ковадлом і стремінцем відтягується донизу і обмежує рух стремена у овальному вікні.
Внутрішнє вухо.Внутрішнє вухо представлено найважливішою та найскладніше влаштованою частиною слухового апарату, що носить назву лабіринту. Лабіринт внутрішнього вуха розташовується глибоко в пірамідці скроневої кістки, як у кістковому футлярі між середнім вухом і внутрішнім слуховим проходом. Розмір кісткового вушного лабіринту з його довгої осі вбирається у 2 див. Від середнього вуха він відділений овальним і круглим вікнами. Отвір внутрішнього слухового проходу на поверхні пірамідки скроневої кістки, через який виходить з лабіринту слуховий нерв, закритий тонкою кістковою пластинкою з дрібними отворами для виходу з внутрішнього вуха волокон слухового нерва. Усередині кісткового лабіринту розташовується замкнутий сполучнотканинний перетинковий лабіринт, що точно повторює форму кісткового, але кілька менших розмірів. Вузький простір між кістковим і перетинчастим лабіринтами заповнений рідиною, подібною за своїм складом з лімфою і носить назву перилі мфи. Вся внутрішня порожнинаперетинчастого лабіринту також заповнена рідиною, яка називається ендолімфою. Перетинчастий лабіринт але в багатьох місцях з'єднаний зі стінками кісткового лабіринту щільними тяжами, що йдуть через перилімфатичний простір. Завдяки такому розташуванню перетинчастий лабіринт виявляється підвішеним усередині кісткового лабіринту, подібно до того, як мозок підвішений (всередині черепної коробки на своїх мозкових оболонках).
Лабіринт (рис. 3 і 4) складається з трьох відділів: переддень лабіринту, півкружних каналів та равлики.
Мал. 3. Схема відношень перетинчастого лабіринту до кісткового. 1 - протока, що зв'язує маточку з мішечком; 2 - верхня перетинчаста ампула; 3 - ендолімфатична протока; 4 – ендолімфатичний мішечок; 5 – перелімфатичний простір; 6 - піраміда скроневої кістки: 7 - верхівка перетинчастої равликової протоки; 8 - повідомлення між обома сходами (гелікотрема); 9 - равликовий перетинковий хід; 10 - сходи присінка; 11 - сходи барабанні; 12 - мішечок; 13 – сполучний хід; 14 - перилімфатична протока; 15 - кругле вікно равлика; 16 - овальне вікно присінка; 17 - барабанна порожнина; 18 - сліпий кінець равликового ходу; 19 - задня перетинчаста ампула; 20 - маточка; 21 - півкружний канал; 22 - верхній півкружний хід
Мал. 4. Поперечний розріз через хід равлика. 1 - сходи присінка; 2 - рейсснерова перетинка; 3 - покривна перетинка; 4 - равликовий канал, в якому знаходиться кортієвий орган (між покривною та основною перетинками); 5 і 16 - слухові клітини з віями; 6 – опорні клітини; 7 - спіральна зв'язка; 8 та 14 - кісткова тканинаравлики; 9 – опорна клітина; 10 і 15 - спеціальні опорні клітини (так звані кортієві клітини - стовпи); 11 - барабанні сходи; 12 - основна перетинка; 13 - нервові клітини спірального равликового вузла.
Перетинчасте переддень (vestibulum) є невеликою овальною порожниною, що займає середню частинулабіринту і що складається з двох бульбашок-мішочків, з'єднаних між собою вузьким канальцем; один із них - задній, так званий маточка (utriculus), повідомляється з перетинчастими півкружними каналами п'ятьма отворами, а передній мішечок (sacculus) - з перетинчастим равликом. Кожен із мішечків апарату напередодні наповнений ендолімфою. Стінки мішечків вистелені плоским епітелієм, За винятком однієї ділянки - так званої цятки (macula), де є циліндричний епітелій, що містить опорні та волоскові клітини, що несуть на своїй поверхні тонкі відростки, звернені в порожнину мішечка. У вищих тварин є дрібні кристали вапна (отоліти), склеєні в одну грудочку разом із волосками невроепітеліальних клітин, у яких закінчуються нервові волоконця вестибулярного нерва (ramus vestibularis – гілка слухового нерва).
Ззаду від передодня розташовані три взаємно перпендикулярні півкружні канали (canales semicirculares) - один у горизонтальній площині і два у вертикальній. Півколові канали є дуже вузькими трубками, наповненими ендолімфою. Кожен із каналів утворює одному зі своїх кінців розширення - ампулу, де розташовані закінчення вестибулярного нерва, розподіляються у клітинах чутливого епітелію, зосереджених у так званому слуховому гребінці (crista acustica). Клітини чутливого епітелію слухового гребінця дуже схожі на ті, які є в цятки - на поверхні, зверненій в порожнину ампули, вони несуть волоски, які склеєні між собою і утворюють подобу пензлика (cupula). Вільна поверхня пензлика досягає протилежної (верхньої) стінки каналу, залишаючи вільним нікчемний просвіт його порожнини, перешкоджаючи пересуванню ендолімфи.
Спереду від присінка розташовується равлик (cochlea), що є перетинчастим спірально звивистим каналом, також розташований усередині кістки. Спіраль равлики у людини робить 2 3/4обертання навколо центральної кісткової осі і закінчується сліпою. Кісткова вісь равлика верхівкою звернена до середнього вуха, а своєю основою закриває внутрішній слуховий прохід.
У порожнину спірального каналу равлика по всій його довжині від кісткової осі відходить і вдається теж спіральна кісткова пластинка - перегородка, що розділяє спіральну порожнину равлика на два ходи: верхній, що сполучається з напередодні лабіринту, так звану сходи напередодні (scala vestibuli, одним кінцем у перетинку круглого вікна барабанної порожнини і тому носить назву барабанних сходів (scala tympani). Сходами ці ходи називаються тому, що, завиваючись спірально, вони нагадують сходи з смужкою, що похило піднімається, але тільки без сходів. В кінці равлика обидва ходи повідомляються отвором близько 0,03 мм у діаметрі.
Ця перегороджуюча порожнина равлика поздовжня кісткова пластинка, що відходить від увігнутої стінки, не доходить до протилежної сторони, а її продовженням служить сполучнотканина перетинчаста спіральна пластинка, що носить назву основної перетинки, або основної мембрани (membrana basilaris), яка вже впритул примикає до стіни всій довжині загальної порожнини равлика.
Від краю кісткової пластинки відходить ще одна перетинка (рейснерова) під кутом над основною, яка обмежує собою невеликий середній хід між двома першими ходами (сходами). Цей хід називається каналом равлика (ductus cochlearis) і повідомляється з мішечком присінка; він і є органом слуху у сенсі слова. Канал равлика на поперечному розрізі має форму трикутника і у свою чергу розділений (але не цілком) на два поверхи третьою перетинкою - покривною (membrana tectoria), що грає, мабуть, велику роль у процесі сприйняття відчуттів. У нижньому поверсі цього останнього каналу на основній мембрані у вигляді виступу нейроепітелію розташований дуже складний пристрій власне сприймає апарат слухового аналізатора - спіральний (кортієв) орган (organon spirale Cortii) (рис. 5), що омивається разом з основною мембраною внутрішньолабіринтовою рідиною і грає по відношенню до слуху ту ж роль, яку сітківка по відношенню до зору.
Мал. 5. Мікроскопічна будова кортієва органу. 1 – основна мембрана; 2 – покривна мембрана; 3 – слухові клітини; 4 - клітини слухового ганглію
Спіральний орган складається з численних різноманітних опорних та епітеліальних клітин, розташованих на основній мембрані. Клітини подовженої форми розташовуються в два ряди і звуться стовпів Корті. Клітини обох рядів дещо нахилені один до одного і утворюють кортієві дуги числом до 4000 по всьому равлику. При цьому у равликовому каналі утворюється так званий внутрішній тунель, заповнений міжклітинною речовиною. На внутрішній поверхні кортієвих стовпів є ряд циліндричних епітеліальних клітин, на вільній поверхні яких є по 15-20 волосків, - це чутливі, що сприймають, так звані волоскові клітини. Тонкі і довгі волоконця - слухові волоски, склеюючись між собою, утворюють на кожній такій клітині ніжні щіточки. До зовнішнього боку цих слухових клітин примикають опорні клітини Дейтерса. Таким чином, волоскові клітини закріплені на основній мембрані. До них підходять тоненькі нервові безм'якотні волоконця і утворюють у них надзвичайно ніжну мережу фібрилярні. Слуховий нерв (його гілка - ramus cochlearis) проникає в середину равлика і йде її осі, віддаючи численні гілочки. Тут кожне м'якотне нервове волокно втрачає свій мієлін і переходить у нервову клітину, що володіє, подібно до клітин спіральних гангліїв, сполучнотканинною оболонкою і гліозними оболонковими клітинами. Вся сума цих нервових клітинзагалом і утворює спіральний ганглій (ganglion spirale), що займає всю периферію осі равлика. З цього нервового ганглія вже спрямовуються нервові волокна до апарату, що сприймає - спірального органу.
Сама ж основна мембрана, на якій розташований спіральний орган, складається з найтонших, щільних і туго натягнутих волоконець, ("струн") (близько 30000), які, починаючись від основи равлика (біля овального вікна), поступово подовжуються до верхнього завитка її, доходячи від 50 до 500 ?(точніше – від 0,04125 до 0,495 мм), тобто. короткі біля овального вікна, вони стають дедалі довшими у напрямку вершини равлики, збільшуючись приблизно 10-12 раз. Довжина основної перетинки від основи до вершини равлика дорівнює приблизно 335 мм.
Гельмгольц, який створив наприкінці минулого століття теорію слуху, основну мембрану равлика з її волокнами різної довжини порівнював з музичним інструментом- Арфою, тільки в цій живій арфі натягнута величезна кількість "струн".
Сприймаючим апаратом слухових подразнень є спіральний (кортієвий) орган равлика. Напередодні і півкружні канали грають роль органів рівноваги. Щоправда, сприйняття становища та руху тіла у просторі залежить від спільної функції багатьох органів чуття: зору, дотику, м'язового почуття та інших., тобто. рефлекторна діяльність, необхідна для збереження рівноваги, забезпечується імпульсами в різних органах. Але основна роль у цьому належить напередодні та півкружним каналам.
3.2 Чутливість слухового аналізатора
Вухо людини сприймає як звук коливання повітря від 16 до 20000 Гц. Верхня межа звуків, що сприймаються, залежить від віку: чим людина старша, тим вона нижча; часто люди похилого віку не чують високих тонів, наприклад, звуку, що видається цвіркуном. У багатьох тварин верхня межалежить вище; у собак, наприклад, вдається утворити цілу низку умовних рефлексів на не чутні людиною звуки.
При коливаннях до 300 Гц і від 3000 Гц чутливість різко зменшується: наприклад, при 20 Гц, і навіть при 20000 Гц. З віком чутливість слухового аналізатора, як правило, значно знижується, але головним чином до звуків великої частоти, до низьких (до 1000 коливань в секунду) залишається майже незмінним аж до старечого віку.
Сказане означає, що для покращення якості розпізнавання мовлення комп'ютерні системи можуть виключити з аналізу частоти, що лежать поза діапазоном 300-3000 Гц або навіть поза діапазоном 300-2400 Гц.
У разі повної тиші чутливість слуху підвищується. Якщо ж починає звучати тон певної висотиі постійної інтенсивності, то внаслідок адаптації щодо нього відчуття гучності знижується спочатку швидко, та був дедалі повільніше. Однак, хоча й меншою мірою, знижується чутливість до звуків, більш менш близьких за частотою коливань до тону, що звучить. Однак зазвичай адаптація не поширюється на весь діапазон звуків, що сприймаються. Після припинення звуку внаслідок адаптації до тиші вже через 10-15 секунд відновлюється колишній рівень чутливості.
Частково адаптація залежить від периферичного відділу аналізатора, а саме від зміни як посилюючої функції звукового апарату, так і збудливості волоскових клітин кортієва органу. Центральний відділаналізатора також бере участь у явищах адаптації, що свідчить хоча б той факт, що при дії звуку тільки на одне вухо зрушення чутливості спостерігаються в обох вухах.
Змінюється чутливість і за одночасної дії двох тонів різної висоти. В останньому випадку слабкий звук заглушується сильнішим головним чином тому, що осередок збудження, що виникає в корі під впливом сильного звуку, знижує внаслідок негативної індукції збудливість інших ділянок коркового відділу того ж аналізатора.
Тривале вплив сильних звуків може спричинити заборонене гальмування кіркових клітин. В результаті чутливість слухового аналізатора різко знижується. Такий стан зберігається деякий час після припинення роздратування.
Висновок
Складна структура системи слухового аналізатора обумовлена багатоступеневим алгоритмом передачі сигналу скроневий відділмозку. Зовнішнє та середнє вухо передають звукові коливання в равлик, розташований у внутрішньому вусі. Чутливі волоски, розташовані в равлику, перетворюють коливання в електричні сигнали, що надходять нервами в слухову зону головного мозку.
При розгляді питання про функціонування слухового аналізатора для подальшого застосування знань під час створення програм розпізнавання мови слід враховувати й межі чутливості органу слуху. Частотний діапазон звукових коливань, що сприймаються людиною, становить 16-20 000 Гц. Однак частотний діапазон мови вже й становить 300-4000 Гц. Мова залишається розбірливою за подальшого звуження частотного діапазону до 300-2400 Гц. Цей факт можна використовувати в системах розпізнавання мови для зниження впливу перешкод.
Список літератури
1.П.А. Баранов, А.В. Воронцов, С.В. Шевченка. Суспільствознавство: повний довідник. Москва, 2013
2.Велика Радянська Енциклопедія, 3-тє видання (1969-1978), том 23.
.А.В. Фролов, Г.В. Фролів. Синтез та розпізнавання мови. Сучасні рішення.
.Душков Б.А., Корольов А.В., Смирнов Б.А. Енциклопедичний словник: Психологія праці, управління, інженерна психологія та ергономіка. Москва, 2005
.Кучеров А.Г. Анатомія, фізіологія та методи дослідження органу слуху та рівноваги. Москва, 2002
.Станков А.Г. Анатомія людини. Москва, 1959
7.http://ioi-911. ucoz.ru/publ/1-1-0-47
.
Репетиторство
Потрібна допомога з вивчення якоїсь теми?
Наші фахівці проконсультують або нададуть репетиторські послуги з цікавої для вас тематики.
Надішліть заявкуіз зазначенням теми прямо зараз, щоб дізнатися про можливість отримання консультації.
Loading...