Specyfika percepcji dźwięku przez człowieka (psychoakustyka). Cechy ludzkiego postrzegania dźwięku Postrzeganie dźwięków i powstawanie wrażeń dźwiękowych

Wibracje dźwiękowe są wychwytywane przez małżowinę uszną i przekazywane kanałem słuchowym zewnętrznym do błony bębenkowej, która zaczyna wibrować zgodnie z częstotliwością fal dźwiękowych. Drgania błony bębenkowej przenoszone są na łańcuch kosteczek słuchowych ucha środkowego i przy ich udziale na błonę okienka owalnego. Drgania błony okna przedsionka przenoszone są na perylimfę i endolimfę, co powoduje drgania błony głównej wraz z znajdującym się na niej narządem Cortiego. W tym przypadku komórki rzęsate dotykają włosami błony nakrywkowej i z powodu podrażnienia mechanicznego powstaje w nich wzbudzenie, które jest przekazywane dalej do włókien nerwu przedsionkowo-ślimakowego.

Ludzki analizator słuchowy odbiera fale dźwiękowe o częstotliwości wibracji od 20 do 20 tysięcy na sekundę. Wysokość tonu zależy od częstotliwości wibracji: im jest ona wyższa, tym wyższa jest wysokość odbieranego dźwięku. Analiza dźwięków o częstotliwości przeprowadzana jest przez część peryferyjną analizatora słuchowego. Pod wpływem wibracji dźwiękowych membrana okna przedsionka ugina się, wypierając w ten sposób pewną objętość perilimfy.

Przy niskiej częstotliwości oscylacji cząstki perilimfy przemieszczają się wzdłuż przedsionka skala wzdłuż błony spiralnej w kierunku helicotremy i przez nią wzdłuż błony bębenkowej do błony okrągłego okna, która wygina się w takim samym stopniu jak błona okna owalnego. Jeśli wystąpi wysoka częstotliwość oscylacji, następuje szybkie przemieszczenie błony owalnego okienka i wzrost ciśnienia w skale przedsionkowej. W rezultacie błona spiralna wygina się w kierunku łopatki bębenkowej i część błony w pobliżu okna przedsionka reaguje. Wraz ze wzrostem ciśnienia w tympani scala błona okrągłego okna ugina się, a błona główna dzięki swojej elastyczności powraca do pierwotnego położenia. W tym czasie cząsteczki perylimfy wypierają kolejny, bardziej bezwładny odcinek membrany, a fala przebiega przez całą membranę. Oscylacje okna przedsionka powodują falę biegnącą, której amplituda wzrasta, a jej maksimum odpowiada określonemu obszarowi membrany. Po osiągnięciu maksymalnej amplitudy fala zanika. Im wyższa jest wysokość drgań dźwięku, tym bliżej okna przedsionka znajduje się maksymalna amplituda drgań membrany spiralnej. Im niższa częstotliwość, tym bliżej helikotremu odnotowuje się jego największe wahania.

Ustalono, że pod wpływem fal dźwiękowych o częstotliwości oscylacji dochodzącej do 1000 na sekundę wibruje cała kolumna perilimfowa scala przedsionka i cała błona spiralna. Jednocześnie ich drgania zachodzą dokładnie zgodnie z częstotliwością drgań fal dźwiękowych i powodują w nerwie słuchowym potencjały czynnościowe o tej samej częstotliwości. Kiedy częstotliwość drgań dźwięku przekracza 1000, wibruje nie cała membrana główna, ale jej część, zaczynając od okna przedsionka. Im wyższa częstotliwość oscylacji, tym krótszy odcinek membrany, zaczynając od okna przedsionka, wchodzi w drgania i tym mniejsza liczba komórek rzęsatych wchodzi w stan wzbudzenia. W tym przypadku w nerwie słuchowym rejestrowane są potencjały czynnościowe, których częstotliwość jest niższa niż częstotliwość fal dźwiękowych działających na ucho, a przy wibracjach dźwięku o wysokiej częstotliwości impulsy powstają w mniejszej liczbie włókien niż przy wibracjach o niskiej częstotliwości, co wiąże się z pobudzeniem tylko części komórek rzęsatych.

Kiedy w narządzie Cortiego działają wibracje dźwiękowe, następuje przestrzenne kodowanie dźwięku. Wrażenie określonej wysokości dźwięku zależy od długości wibrującego odcinka membrany głównej, a co za tym idzie, od liczby i umiejscowienia na niej komórek rzęsatych. Im mniej komórek oscylujących i im bliżej okna przedsionka, tym wyższy jest odbierany dźwięk. Wibrujące komórki rzęsate powodują wzbudzenie w ściśle określonych włóknach nerwu słuchowego, a co za tym idzie, w niektórych komórkach nerwowych mózgu.

Siła dźwięku zależy od amplitudy fali dźwiękowej. Wrażenie natężenia dźwięku jest związane z różnym stosunkiem liczby wzbudzonych komórek włoskowatych wewnętrznych i zewnętrznych. Ponieważ komórki wewnętrzne są mniej pobudliwe niż komórki zewnętrzne, wzbudzenie dużej ich liczby następuje pod wpływem silnych dźwięków.

Charakterystyka wiekowa analizatora słuchowego

Tworzenie się ślimaka następuje w 12. tygodniu rozwoju wewnątrzmacicznego, a w 20. tygodniu mielinizacja włókien nerwu ślimakowego rozpoczyna się w dolnym (głównym) zwinięciu ślimaka. Mielinizacja środkowych i górnych loków ślimaka rozpoczyna się znacznie później.

Zróżnicowanie sekcji analizatora słuchowego, które znajdują się w mózgu, objawia się tworzeniem warstw komórkowych, zwiększeniem przestrzeni między komórkami, wzrostem neuronów i zmianami w ich strukturze: wzrostem liczba procesów, kolców i synaps.

Struktury podkorowe związane z analizatorem słuchowym dojrzewają wcześniej niż jego część korowa. Ich rozwój jakościowy kończy się w 3 miesiącu po urodzeniu. Pod koniec wieku przedszkolnego zera korowe analizatora słuchowego zbliżają się do stanu dorosłego.

Analizator słuchowy zaczyna działać natychmiast po urodzeniu. Już u noworodków możliwe jest przeprowadzenie podstawowej analizy dźwięków. Pierwsze reakcje na dźwięk mają charakter odruchów orientacyjnych, realizowanych na poziomie formacji podkorowych. Obserwuje się je nawet u wcześniaków i objawia się zamykaniem oczu, otwieraniem ust, drżeniem, zmniejszeniem częstości oddechów, tętna i różnymi ruchami twarzy. Dźwięki o tym samym natężeniu, ale różniące się barwą i wysokością, powodują odmienne reakcje, co wskazuje na zdolność nowo narodzonego dziecka do ich rozróżniania.

Przybliżona reakcja na dźwięk pojawia się u niemowląt w pierwszym miesiącu życia, a od 2-3 miesiąca życia nabiera charakteru dominującego. Odruchy pokarmowe i odruchy obronne na stymulację dźwiękiem kształtują się od 3-5 tygodnia życia dziecka, jednak ich wzmocnienie możliwe jest dopiero od 2 miesiąca życia. Od 2-3 miesiąca wyraźnie poprawia się różnicowanie poszczególnych dźwięków. W wieku 6–7 miesięcy dzieci różnicują dźwięki różniące się od oryginału o 1–2, a nawet 3–4,5 tonów muzycznych.

Rozwój funkcjonalny analizatora słuchowego trwa do 6–7 lat, co objawia się powstawaniem subtelnych różnic w bodźcach mowy i zmianami progu słyszenia. Próg słyszenia obniża się, ostrość słuchu wzrasta do 14.–19. roku życia, a następnie stopniowo zmienia się w przeciwnym kierunku. Zmienia się również czułość analizatora słuchowego na różne częstotliwości. Od urodzenia jest „dostrojony” do percepcji dźwięków ludzkiego głosu, a w pierwszych miesiącach - wysoki, cichy, ze specjalnymi czułymi intonacjami, zwanymi „mową dziecka”, jest to głos, którym instynktownie rozmawia większość matek swoim dzieciom. Od 9 miesiąca życia dziecko potrafi rozróżniać głosy bliskich mu osób, częstotliwość różnych odgłosów i dźwięków życia codziennego, prozodyczne środki języka (wysokość, długość, zwięzłość, różną głośność, rytm i akcent), słucha jeśli ktoś z nim porozmawia. Dalszy wzrost wrażliwości na charakterystykę częstotliwościową dźwięków następuje jednocześnie z różnicowaniem słuchu fonemicznego i muzycznego, osiąga maksimum o 5–7 lat i w dużej mierze zależy od treningu. W wieku dorosłym i starszym zmieniają się również charakterystyki częstotliwościowe percepcji słuchowej: przed 40. rokiem życia najniższy próg słyszalności spada do częstotliwości 3000 Hz, w wieku 40–49 lat - 2000 Hz, po 50 latach - 1000 Hz , od tego wieku górna granica odczuwalnych wibracji dźwięku maleje.

Charakterystyka strukturalna i funkcjonalna analizatora słuchowego

Ogólne pojęcia fizjologii analizatora słuchowego

ANALIZATOR SŁUCHA

Za pomocą analizatora słuchowego człowiek nawiguje po sygnałach dźwiękowych otoczenia i formuje odpowiednie reakcje behawioralne, na przykład obronne lub zdobywające pożywienie. Zdolność człowieka do postrzegania mowy mówionej i wokalnej oraz dzieł muzycznych sprawia, że ​​analizator słuchowy jest niezbędnym elementem środków komunikacji, poznania i adaptacji.

Odpowiednim bodźcem dla analizatora słuchowego jest Dźwięki , tj. ruchy oscylacyjne cząstek ciał sprężystych rozchodzące się w postaci fal w różnorodnych ośrodkach, w tym w powietrzu, i odbierane przez ucho .

Wibracje fali dźwiękowej (fale dźwiękowe) charakteryzują się częstotliwość I amplituda .

Częstotliwość fal dźwiękowych określa wysokość dźwięku. Osoba rozróżnia fale dźwiękowe o częstotliwości od 20 do 20 000 Hz. Dźwięki o częstotliwości poniżej 20 Hz – infradźwięki i powyżej 20 000 Hz (20 kHz) – ultradźwięki, nie są odczuwalne przez człowieka. Nazywa się fale dźwiękowe o drganiach sinusoidalnych lub harmonicznych ton.

Dźwięk składający się z niepowiązanych ze sobą częstotliwości nazywany jest hałasem.. Gdy częstotliwość fal dźwiękowych jest wysoka, ton jest wysoki, gdy jest niska, ton jest niski.

Drugą cechą dźwięku, którą wyróżnia słuchowy układ sensoryczny, jest jego siła, w zależności od amplitudy fal dźwiękowych. Siła dźwięku jest postrzegana przez człowieka jako głośność .

Wrażenie głośności wzrasta wraz ze wzrostem natężenia dźwięku i zależy także od częstotliwości drgań dźwięku, tj. Głośność dźwięku jest określana przez interakcję natężenia (siły) i wysokości (częstotliwości) dźwięku. Jednostką miary głośności dźwięku jest biały , w praktyce jest zwykle używany decybel(dB), tj. 0,1 bel. Osoba rozróżnia także dźwięki tembr, lub „kolorowanie”. Barwa sygnału dźwiękowego zależy od widma, tj. ze składu częstotliwości dodatkowych – podteksty , które towarzyszą częstotliwości podstawowej - ton . Dzięki barwie można rozróżnić dźwięki o tej samej wysokości i głośności, co jest podstawą rozpoznawania ludzi po głosie.

Czułość analizatora słuchowego określane na podstawie minimalnego natężenia dźwięku wystarczającego do wywołania wrażenia słuchowego. W zakresie wibracji dźwięku od 1000 do 3000 na sekundę, co odpowiada ludzkiej mowie, największą czułość ma ucho. Ten zestaw częstotliwości nazywa się strefa mowy .

Sekcja receptorowa (obwodowa) analizatora słuchowego, przekształcanie energii fal dźwiękowych w energię pobudzenia nerwowego, reprezentowaną przez receptorowe komórki rzęsate narządu Cortiego (organy Cortiego), zlokalizowane w ślimaku. Receptory słuchowe (fonoreceptory) należą do mechanoreceptorów, są wtórne i są reprezentowane przez wewnętrzne i zewnętrzne komórki rzęsate. Człowiek ma około 3500 wewnętrznych i 20 000 zewnętrznych komórek słuchowych, które znajdują się na błonie podstawnej w kanale środkowym ucha wewnętrznego.

W ramach tej koncepcji łączy się ucho wewnętrzne (aparat odbierający dźwięk), ucho środkowe (aparat przekazujący dźwięk) i ucho zewnętrzne (aparat odbierający dźwięk) narząd słuchu (ryc. 2.6).

Ucho zewnętrzne Dzięki małżowinie zapewnia wychwytywanie dźwięków, ich koncentrację w kierunku zewnętrznego przewodu słuchowego i zwiększenie natężenia dźwięków. Ponadto struktury ucha zewnętrznego pełnią funkcję ochronną, chroniąc błonę bębenkową przed wpływami mechanicznymi i temperaturowymi środowiska zewnętrznego.

Ryż. 2.6. Narząd słuchu

Ucho środkowe(część przewodząca dźwięk) jest reprezentowana przez jamę bębenkową, w której znajdują się trzy kosteczki słuchowe: młoteczek, kowadło i strzemiączek. Ucho środkowe jest oddzielone od przewodu słuchowego zewnętrznego błoną bębenkową. Rączka młoteczka jest wpleciona w błonę bębenkową, jej drugi koniec łączy się przegubowo z kowadłem, które z kolei łączy się przegubowo ze strzemieniem. Pręcik przylega do błony owalnego okna. Powierzchnia błony bębenkowej (70 mm2) jest znacznie większa niż powierzchnia okna owalnego (3,2 mm2), przez co ciśnienie fal dźwiękowych na błonę okna owalnego wzrasta około 25 razy. Ponieważ mechanizm dźwigniowy kosteczek słuchowych zmniejsza amplitudę fal dźwiękowych około 2 razy, w rezultacie w owalnym oknie następuje takie samo wzmocnienie fal dźwiękowych. Zatem całkowite wzmocnienie dźwięku w uchu środkowym następuje około 60–70 razy. Jeśli weźmiemy pod uwagę efekt wzmacniający ucha zewnętrznego, wartość ta sięga 180–200 razy. Ucho środkowe posiada specjalny mechanizm ochronny, reprezentowany przez dwa mięśnie: mięsień napinający błonę bębenkową i mięsień napinający strzemiączek. Stopień skurczu tych mięśni zależy od siły wibracji dźwiękowych. Przy silnych wibracjach dźwiękowych mięśnie ograniczają amplitudę drgań błony bębenkowej i ruch strzemiączka, chroniąc w ten sposób aparat receptorowy w uchu wewnętrznym przed nadmiernym pobudzeniem i zniszczeniem. W przypadku natychmiastowego silnego podrażnienia (uderzenia w dzwonek) ten mechanizm ochronny nie ma czasu zadziałać. Skurcz obu mięśni jamy bębenkowej odbywa się poprzez mechanizm odruchu bezwarunkowego, który zamyka się na poziomie pnia mózgu. Ciśnienie w jamie bębenkowej jest równe ciśnieniu atmosferycznemu, co jest bardzo ważne dla prawidłowego odbioru dźwięków. Funkcję tę pełni trąbka Eustachiusza, która łączy jamę ucha środkowego z gardłem. Podczas połykania rurka otwiera się, wentylując jamę ucha środkowego i wyrównując w niej ciśnienie z ciśnieniem atmosferycznym. Jeżeli ciśnienie zewnętrzne zmienia się szybko (gwałtowne wznoszenie się na wysokość), a połykanie nie następuje, to różnica ciśnień pomiędzy powietrzem atmosferycznym a powietrzem w jamie bębenkowej prowadzi do napięcia błony bębenkowej i wystąpienia nieprzyjemnych wrażeń, zmniejszenia percepcja dźwięków.

Ucho wewnętrzne reprezentowany przez ślimak - spiralnie skręcony kanał kostny z 2,5 zwojami, podzielony przez błonę główną i błonę Reissnera na trzy wąskie części (schody). Kanał górny (scala westibularis) rozpoczyna się od okna owalnego i łączy się z kanałem dolnym (scala tympani) poprzez helicotremę (otwór w wierzchołku) i kończy się okienkiem okrągłym. Obydwa kanały stanowią jedną całość i są wypełnione perylimfą o składzie podobnym do płynu mózgowo-rdzeniowego. Pomiędzy kanałem górnym i dolnym znajduje się kanał środkowy (środkowe schody). Jest izolowany i wypełniony endolimfą. Wewnątrz kanału środkowego na błonie głównej znajduje się właściwy aparat odbierający dźwięk - narząd Cortiego (narząd Cortiego) z komórkami receptorowymi, reprezentujący obwodową część analizatora słuchowego (ryc. 2.7).

Błona główna w pobliżu okienka owalnego ma szerokość 0,04 mm, następnie w kierunku wierzchołka stopniowo się rozszerza, osiągając w helikotremie 0,5 mm. Nad narządem Cortiego znajduje się błona tectorialna (powłokowa) pochodzenia tkanki łącznej, której jedna krawędź jest nieruchoma, a druga wolna. Włosy zewnętrznych i wewnętrznych komórek rzęsatych stykają się z błoną tectorial. W tym przypadku zmienia się przewodność kanałów jonowych komórek receptora (włosów) i powstają potencjały mikrofonu i receptora sumującego.

Ryż. 2.7. Narząd korty

Powstaje mediator acetylocholina, który jest uwalniany do szczeliny synaptycznej synapsy receptorowo-aferentnej. Wszystko to prowadzi do pobudzenia włókna nerwu słuchowego, do pojawienia się w nim potencjału czynnościowego. W ten sposób energia fal dźwiękowych przekształca się w impuls nerwowy. Każde włókno nerwu słuchowego ma krzywą strojenia częstotliwości, zwaną także krzywa progowa częstotliwości. Wskaźnik ten charakteryzuje obszar pola recepcyjnego światłowodu, który może być wąski lub szeroki. Zwęża się, gdy dźwięki są ciche, a gdy ich intensywność wzrasta, rozszerza się.

Dział okablowania Analizator słuchowy jest reprezentowany przez obwodowy neuron dwubiegunowy zlokalizowany w zwoju spiralnym ślimaka (pierwszy neuron). Włókna nerwu słuchowego (lub ślimakowego), utworzone przez aksony neuronów zwoju spiralnego, kończą się na komórkach jąder kompleksu ślimakowego rdzenia przedłużonego (drugi neuron). Następnie, po częściowym omówieniu, włókna trafiają do przyśrodkowego ciała kolankowatego śródwzgórza, gdzie następuje ponowne przełączenie (trzeci neuron), stąd pobudzenie wchodzi do kory (czwarty neuron). W przyśrodkowych (wewnętrznych) ciałach kolankowych, a także w dolnych guzach kości czworobocznej znajdują się ośrodki odruchowych reakcji motorycznych, które zachodzą pod wpływem dźwięku.

Centralny, Lub korowy, wydział Analizator słuchowy znajduje się w górnej części płata skroniowego mózgu (zakręt skroniowy górny, obszary Brodmanna 41 i 42). Zakręt poprzeczny skroniowy (zakręt Heschla) jest ważny dla funkcjonowania analizatora słuchowego.

Słuchowy układ sensoryczny uzupełnione mechanizmami sprzężenia zwrotnego, które zapewniają regulację aktywności wszystkich poziomów analizatora słuchowego z udziałem dróg zstępujących. Takie ścieżki rozpoczynają się od komórek kory słuchowej, przełączając się kolejno w przyśrodkowych ciałach kolankowatych śródwzgórza, tylnym (dolnym) wzgórku i w jądrach kompleksu ślimakowego. Jako część nerwu słuchowego włókna odśrodkowe docierają do komórek rzęsatych narządu Cortiego i dostosowują je do odbierania określonych sygnałów dźwiękowych.

Postrzeganie wysokości, natężenia dźwięku i lokalizacji źródła dźwięku rozpoczyna się, gdy fale dźwiękowe dostają się do ucha zewnętrznego, gdzie wprawiają błonę bębenkową w wibracje. Drgania błony bębenkowej poprzez układ kosteczek słuchowych ucha środkowego przenoszone są na błonę okienka owalnego, co powoduje drgania perilimfy kości przedsionkowej (górnej). Drgania te przenoszone są poprzez helicotremę na perylifę scala tympani (dolną) i docierają do okrągłego okienka, przemieszczając jego błonę w stronę jamy ucha środkowego (ryc. 2.8).

Drgania perilimfy przenoszone są także na endolimfę kanału błoniastego (środkowego), co powoduje wibrację błony głównej, składającej się z pojedynczych włókien rozciągniętych jak struny fortepianu. Pod wpływem dźwięku włókna membrany zaczynają wibrować wraz z znajdującymi się na nich komórkami receptorowymi narządu Cortiego. W tym przypadku włosy komórek receptorowych stykają się z błoną tectorialną, a rzęski komórek rzęsatych ulegają deformacji. Najpierw pojawia się potencjał receptorowy, a następnie potencjał czynnościowy (impuls nerwowy), który następnie jest przenoszony wzdłuż nerwu słuchowego i przekazywany do innych części analizatora słuchowego.

Zjawiska elektryczne w ślimaku. W ślimaku można wykryć pięć różnych zjawisk elektrycznych.

1. Potencjał błonowy komórki receptora słuchowego charakteryzuje stan spoczynku.

2. Potencjał endolimfy, czyli potencjał śródślimakowy, wynika z różnego poziomu procesów redoks w kanałach ślimaka, w wyniku czego powstaje różnica potencjałów (80 mV) pomiędzy perylimfą kanału środkowego ślimaka (której potencjał ma ładunek dodatni) oraz zawartość kanałów górnego i dolnego. Ten potencjał śródślimakowy wpływa na potencjał błonowy komórek receptorów słuchowych, tworząc w nich krytyczny poziom polaryzacji, przy którym niewielki efekt mechaniczny podczas kontaktu komórek receptorów włosowych z błoną tectorial prowadzi do ich wzbudzenia.

Ryż. 2.8. Kanały ślimakowe:

A - przekrój ucha środkowego i wewnętrznego (wg P. Lindsaya i D. Normana, 1974); B - propagacja drgań dźwiękowych w ślimaku

3. Efekt mikrofonu ślimaka uzyskano w eksperymencie na kotach. Elektrody wprowadzone do ślimaka zostały podłączone do wzmacniacza i głośnika. Jeśli kot mówił przy uchu różne słowa, to można je usłyszeć stojąc przy głośniku w innym pokoju. Potencjał ten powstaje na błonie komórkowej włosa w wyniku odkształcenia włosa w kontakcie z błoną nakrywkową. Częstotliwość potencjałów mikrofonu odpowiada częstotliwości drgań dźwięku, a amplituda potencjałów w określonych granicach jest proporcjonalna do natężenia dźwięków mowy. Wibracje dźwięku oddziałujące na ucho wewnętrzne powodują powstanie efektu mikrofonowego, który nakłada się na potencjał wewnątrzślimakowy i powoduje jego modulację.

4. Potencjał sumowania różni się od potencjału mikrofonu tym, że odzwierciedla nie kształt fali dźwiękowej, ale jej obwiednię. Jest to zespół potencjałów mikrofonowych, które powstają pod wpływem silnych dźwięków o częstotliwości powyżej 4000 – 5000 Hz. Potencjały mikrofonowe i sumacyjne są powiązane z aktywnością zewnętrznych komórek rzęsatych i uważane są za potencjały receptorowe.

5. W jego włóknach rejestruje się potencjał czynnościowy nerwu słuchowego, częstotliwość impulsów odpowiada częstotliwości fal dźwiękowych, jeśli nie przekracza 1000 Hz. Pod wpływem wyższych tonów częstotliwość impulsów we włóknach nerwowych nie wzrasta, ponieważ 1000 impulsów/s to prawie maksymalna możliwa częstotliwość generowania impulsów we włóknach nerwu słuchowego. Potencjał czynnościowy w zakończeniach nerwowych rejestruje się 0,5–1,0 ms po wystąpieniu efektu mikrofonu, co wskazuje na synaptyczną transmisję wzbudzenia z komórki włoskowatej do włókna nerwu słuchowego.

Percepcja dźwięków o różnej wysokości(częstotliwość), zgodnie z teorią rezonansu Helmholtza, wynika z faktu, że każde włókno membrany głównej jest dostrojone do dźwięku o określonej częstotliwości. Zatem dźwięki o niskiej częstotliwości są odbierane przez długie fale błony głównej, położone bliżej wierzchołka ślimaka, natomiast dźwięki o wysokiej częstotliwości są odbierane przez krótkie włókna błony głównej, położone bliżej podstawy ślimaka. Pod wpływem złożonego dźwięku powstają wibracje różnych włókien membrany.

We współczesnej interpretacji leży u podstaw mechanizmu rezonansowego teorie miejsca, zgodnie z którym cała membrana wchodzi w stan wibracji. Jednak maksymalne odchylenie błony głównej ślimaka występuje tylko w określonym miejscu. Wraz ze wzrostem częstotliwości drgań dźwięku maksymalne ugięcie membrany głównej przesuwa się do podstawy ślimaka, gdzie znajdują się krótsze włókna membrany głównej – krótkie włókna mogą mieć wyższą częstotliwość drgań. Wzbudzenie komórek rzęsatych tego konkretnego odcinka błony przekazywane jest za pośrednictwem mediatora do włókien nerwu słuchowego w postaci określonej liczby impulsów, których częstotliwość powtarzania jest mniejsza niż częstotliwość fal dźwiękowych (labilność nerwu włókien nie przekracza 800 – 1000 Hz). Częstotliwość odbieranych fal dźwiękowych sięga 20 000 Hz. W ten sposób realizowany jest przestrzenny rodzaj kodowania wysokości i częstotliwości sygnałów dźwiękowych.

Gdy tony działają do około 800 Hz, z wyjątkiem przestrzenny występuje również kodowanie tymczasowe (częstotliwość) kodowanie, w którym informacja jest przekazywana również wzdłuż niektórych włókien nerwu słuchowego, ale w postaci impulsów (salsk), których częstotliwość powtarzania powtarza częstotliwość wibracji dźwiękowych. Poszczególne neurony na różnych poziomach narządu słuchowego dostrojone są do określonej częstotliwości dźwięku, tj. Każdy neuron ma swój własny, specyficzny próg częstotliwości, swoją własną, specyficzną częstotliwość dźwięku, na którą odpowiedź neuronu jest maksymalna. Zatem każdy neuron z całego zestawu dźwięków odbiera tylko pewne, raczej wąskie odcinki zakresu częstotliwości, które nie pokrywają się ze sobą, a zestawy neuronów odbierają cały zakres częstotliwości słyszalnych dźwięków, co zapewnia pełnoprawną percepcję słuchową.

Słuszność tego stanowiska potwierdzają wyniki protez słuchu człowieka, kiedy do nerwu słuchowego wszczepiono elektrody, a jego włókna drażniono impulsami elektrycznymi o różnych częstotliwościach, które odpowiadały dźwiękowym kombinacjom określonych słów i wyrażeń, zapewniając semantyczny odbiór przemówienie.

Analiza natężenia dźwięku występuje również w słuchowym układzie sensorycznym. W tym przypadku siła dźwięku jest kodowana zarówno przez częstotliwość impulsów, jak i liczbę wzbudzonych receptorów i odpowiadających im neuronów. W szczególności zewnętrzne i wewnętrzne komórki receptorów włosa mają różne progi pobudzenia. Komórki wewnętrzne są wzbudzane przy większym natężeniu dźwięku niż komórki zewnętrzne. Ponadto progi wzbudzenia komórek wewnętrznych są również różne. Pod tym względem, w zależności od intensywności dźwięku, zmienia się stosunek wzbudzonych komórek receptorowych narządu Cortiego i charakter impulsów docierających do ośrodkowego układu nerwowego. Neurony w słuchowym układzie sensorycznym mają różne progi reakcji. Przy słabym sygnale dźwiękowym w reakcję zaangażowana jest tylko niewielka liczba bardziej pobudliwych neuronów, a przy podwyższonym dźwięku pobudzone są neurony o mniejszej pobudliwości.

Należy zauważyć, że oprócz przewodnictwa powietrznego istnieje kostne przewodzenie dźwięku, te. przewodzenie dźwięku bezpośrednio przez kości czaszki. W tym przypadku wibracje dźwiękowe powodują wibracje kości czaszki i błędnika, co prowadzi do wzrostu ciśnienia perilimfy w kanale przedsionkowym bardziej niż w kanale bębenkowym, ponieważ błona pokrywająca okrągłe okno jest elastyczna i owalne okno zamykają strzemiączka. W wyniku tego następuje przemieszczenie membrany głównej, podobnie jak w przypadku przenoszenia wibracji dźwiękowych przez powietrze.

Definicja lokalizacja źródła dźwięku możliwe z pomocą słuch obuuszny, tj. zdolność słyszenia dwojgiem uszu jednocześnie. Dzięki słyszeniu obuusznemu człowiek jest w stanie dokładniej zlokalizować źródło dźwięku niż w przypadku słyszenia monofonicznego i określić kierunek dźwięku. W przypadku dźwięków wysokich o ich źródle decyduje różnica w natężeniu dźwięku docierającego do obu uszu, wynikająca z różnej odległości tych dźwięków od źródła dźwięku. W przypadku niskich dźwięków istotna jest różnica w czasie pomiędzy dotarciem tych samych faz fali dźwiękowej do obu uszu.

Określenie lokalizacji obiektu sondującego odbywa się albo poprzez percepcję dźwięków bezpośrednio z obiektu sondującego - lokalizacja pierwotna, albo poprzez percepcję fal dźwiękowych odbitych od obiektu - lokalizacja wtórna, czyli echolokacja. Niektóre zwierzęta (delfiny, nietoperze) poruszają się w przestrzeni kosmicznej za pomocą echolokacji.

Adaptacja słuchowa- Jest to zmiana wrażliwości słuchowej podczas działania dźwięku. Polega na odpowiednich zmianach stanu funkcjonalnego wszystkich części analizatora słuchowego. Ucho przystosowane do ciszy charakteryzuje się większą wrażliwością na stymulację dźwiękiem (uczulenie słuchowe). Przy dłuższym słuchaniu wrażliwość słuchu maleje. Główną rolę w adaptacji słuchowej odgrywa tworzenie siatkowe, które nie tylko zmienia aktywność części przewodzącej i korowej analizatora słuchowego, ale także pod wpływem wpływów odśrodkowych reguluje wrażliwość receptorów słuchowych, określając poziom ich „dostrojenie” do percepcji bodźców słuchowych.

W narządzie słuchu znajdują się:

Zewnętrzny,

Przeciętny

Ucho wewnętrzne.

Ucho zewnętrzne obejmuje małżowinę uszną i przewód słuchowy zewnętrzny, oddzielone od ucha środkowego błoną bębenkową. Małżowinę uszną przystosowaną do wychwytywania dźwięków tworzy elastyczna chrząstka pokryta skórą. Dolna część małżowiny usznej (płatek) to fałd skóry niezawierający chrząstki. Małżowina uszna jest połączona z kością skroniową za pomocą więzadeł.

Kanał słuchowy zewnętrzny składa się z części chrzęstnej i kostnej. W miejscu przejścia części chrzęstnej do kości przewód słuchowy ulega zwężeniu i zakrzywieniu. Długość zewnętrznego przewodu słuchowego u osoby dorosłej wynosi około 33-35 mm, średnica jego światła waha się w różnych obszarach od 0,8 do 0,9 cm Zewnętrzny kanał słuchowy jest wyłożony skórą, w której znajdują się gruczoły rurkowe (modyfikowane potowe gruczoły), które wytwarzają żółtawą wydzielinę – woskowinę.

Bębenek oddziela ucho zewnętrzne od ucha środkowego. Jest to płytka tkanki łącznej, pokryta z zewnątrz cienką skórą, a od wewnątrz, od strony jamy bębenkowej, błoną śluzową. W centrum błony bębenkowej znajduje się zagłębienie (pępek błony bębenkowej) - miejsce, w którym jedna z kosteczek słuchowych, młoteczek, jest przyczepiona do błony bębenkowej. Błona bębenkowa składa się z części górnej, cienkiej, swobodnej, nierozciągniętej, niezawierającej włókien kolagenowych oraz części dolnej, elastycznej, rozciągniętej. Membrana jest ułożona ukośnie, tworzy z płaszczyzną poziomą kąt 45-55, jest otwarta na stronę boczną.

Ucho środkowe położone jest wewnątrz piramidy kości skroniowej, obejmuje jamę bębenkową i trąbkę słuchową łączącą jamę bębenkową z gardłem. Jama bębenkowa, posiadająca objętość około 1 cm3, położona jest pomiędzy błoną bębenkową na zewnątrz a uchem wewnętrznym po stronie przyśrodkowej. W wyściełanej błoną śluzową jamie bębenkowej znajdują się trzy, ruchomo połączone ze sobą kosteczki słuchowe (młotek, kowadełko i strzemię), które przenoszą drgania błony bębenkowej do ucha wewnętrznego.

Ruch kosteczek słuchowych jest ograniczany przez przyczepione do nich miniaturowe mięśnie - mięsień strzemiączkowy i mięsień rozciągający błonę bębenkową.

Jama bębenkowa ma sześć ścian. Ściana górna (nakrywkowa) oddziela jamę bębenkową od jamy czaszki. Dolna ściana (szyjna) przylega do dołu szyjnego kości skroniowej. Ściana przyśrodkowa (błędnik) oddziela jamę bębenkową od ucha wewnętrznego.

W ścianie tej znajduje się owalne okno przedsionka, zamknięte podstawą strzemiączków, oraz okrągłe okno ślimaka, przesłonięte wtórną błoną bębenkową. Ścianę boczną (błoniastą) tworzy błona bębenkowa i otaczające ją części kości skroniowej. Na tylnej (wyrostkowej) ścianie znajduje się otwór - wejście do jaskini wyrostka sutkowatego. Poniżej tej dziury znajduje się piramidalna wzniesienie, wewnątrz której znajduje się mięsień strzemiączkowy. Ściana przednia (szyjna) oddziela jamę bębenkową od kanału tętnicy szyjnej wewnętrznej. Na tej ścianie otwiera się otwór bębenkowy rurki słuchowej, w którym znajdują się części kostne i chrzęstne. Część kostna to półkanał trąbki słuchowej, będący dolną częścią kanału mięśniowo-jajowodowego. W górnym półkanale znajduje się mięsień napinający błonę bębenkową.

Ucho wewnętrzne znajduje się w piramidzie kości skroniowej, pomiędzy jamą bębenkową a kanałem słuchowym wewnętrznym. Jest to system wąskich jam kostnych (labiryntów), w których znajdują się aparaty receptorowe odbierające dźwięk i zmiany pozycji ciała.

W jamach kostnych wyłożonych okostną znajduje się labirynt błoniasty, powtarzający kształt labiryntu kostnego. Pomiędzy błoniastym labiryntem a ścianami kości znajduje się wąska szczelina - przestrzeń perilimfatyczna, wypełniona płynem - perilimfa.

Labirynt kostny składa się z przedsionka, trzech kanałów półkolistych i ślimaka. Przedsionek kostny ma kształt owalnej jamy połączonej z kanałami półkolistymi. Na bocznej ścianie przedsionka kostnego znajduje się owalne okno przedsionka, zamknięte podstawą strzemiączków. Na poziomie początku ślimaka znajduje się okrągłe okienko ślimaka, pokryte elastyczną błoną.Trzy kostne kanały półkoliste leżą w trzech wzajemnie prostopadłych płaszczyznach. Kanał półkolisty przedni położony jest w płaszczyźnie strzałkowej, kanał boczny w płaszczyźnie poziomej, a kanał tylny w płaszczyźnie czołowej. Każdy kanał półkolisty ma dwie nogi, z których jedna (szypułka kości ampulowej) tworzy przedłużenie - bańkę - przed wpłynięciem do przedsionka. Szypułki przedniego i tylnego kanału półkolistego łączą się i tworzą wspólną szypułkę kostną, dlatego trzy kanały otwierają się do przedsionka z pięcioma otworami.

Ślimak kostny ma 2,5 zwoju wokół poziomo leżącego trzonu. Wokół pręta niczym śruba owinięta jest spiralna płytka kostna, przebita cienkimi kanalikami, przez które przechodzą włókna części ślimakowej nerwu przedsionkowo-ślimakowego. U podstawy płytki znajduje się spiralny kanał, w którym leży zwój nerwu spiralnego. Płytka wraz z łączącym się z nią błoniastym przewodem ślimakowym dzieli jamę kanału ślimakowego na dwie spiralnie skręcone jamy - łuski (przedsionkową i bębenkową), komunikujące się ze sobą w obszarze kopuły ślimaka.

Ściany błoniastego labiryntu są utworzone przez tkankę łączną. Labirynt błoniasty jest wypełniony płynem - endolimfą, która przepływa przez przewód endolimfatyczny przechodzący w wodociągu przedsionka do worka endolimfatycznego, który leży w grubości opony twardej na tylnej powierzchni piramidy. Z przestrzeni okołochłonnej perilimfa przepływa przez przewód perilimfatyczny przechodząc przez kanał ślimakowy do przestrzeni podpajęczynówkowej na dolnej powierzchni piramidy kości skroniowej.

Analizator słuchu człowieka to wyspecjalizowany system percepcji wibracji dźwięku, tworzenia wrażeń słuchowych i rozpoznawania obrazów dźwiękowych. Aparatem pomocniczym części peryferyjnej analizatora jest ucho (ryc. 15).

Istnieje ucho zewnętrzne, które obejmuje małżowinę uszną, kanał słuchowy zewnętrzny i błonę bębenkową; ucho środkowe, składające się z układu połączonych ze sobą kosteczek słuchowych - młotek, kowadło i strzemiączek oraz ucho wewnętrzne, do którego zalicza się ślimak, w którym zlokalizowane są receptory odbierające wibracje dźwiękowe, a także przedsionek i kanały półkoliste. Kanały półkoliste reprezentują obwodową część receptorową analizatora przedsionkowego, co zostanie omówione osobno.

Ucho zewnętrzne jest zaprojektowane w taki sposób, że dostarcza energię dźwiękową do błony bębenkowej. Za pomocą małżowiny usznej następuje stosunkowo niewielka koncentracja tej energii, a przewód słuchowy zewnętrzny zapewnia utrzymanie stałej temperatury i wilgotności, jako czynników decydujących o stabilności aparatu przekazującego dźwięk.

Błona bębenkowa to cienka membrana o grubości około 0,1 milimetra, zbudowana z włókien biegnących w różnych kierunkach. Funkcję błony bębenkowej dobrze odzwierciedla jej nazwa - zaczyna ona wibrować, gdy spadną na nią wibracje dźwiękowe powietrza z zewnętrznego przewodu słuchowego. Jednocześnie jego konstrukcja pozwala na transmisję niemal bez zniekształceń wszystkich częstotliwości zakresu audio. Układ kosteczek słuchowych zapewnia przenoszenie wibracji z błony bębenkowej do ślimaka.

Receptory zapewniające percepcję drgań dźwiękowych znajdują się w uchu wewnętrznym – w ślimaku (ryc. 16). Nazwa ta związana jest ze spiralnym kształtem tej formacji, składającym się z 2,5 zwojów.

W kanale środkowym ślimaka, na błonie głównej, znajduje się narząd Cortiego (nazwany na cześć włoskiego anatoma Cortiego, 1822-1888). W tym narządzie znajduje się aparat receptorowy analizatora słuchowego (ryc. 17).

Jak powstaje wrażenie dźwięku? Pytanie, które wciąż przyciąga szczególną uwagę badaczy. Po raz pierwszy (1863) bardzo przekonującą interpretację procesów zachodzących w uchu wewnętrznym przedstawił niemiecki fizjolog Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz, który opracował tzw. Teorię rezonansu. Zauważył, że błonę główną ślimaka tworzą włókna biegnące w kierunku poprzecznym. Długość takich włókien zwiększa się w kierunku wierzchołka ślimaka. Ukazuje to analogię pomiędzy pracą tych organów a harfą, w której różną tonację uzyskuje się za pomocą różnej długości strun. Według Helmholtza pod wpływem wibracji dźwiękowych specyficzne włókno odpowiedzialne za odbiór danej częstotliwości wchodzi w rezonans. Teoria bardzo urzekająca w swojej prostocie i kompletności, ale z której niestety trzeba było porzucić, gdyż okazało się, że w membranie głównej było za mało strun – włókien, aby odtworzyć wszystkie częstotliwości słyszalne dla człowieka, struny te też były rozciągnięte luźno, a poza tym były izolowane wahania nie są możliwe. Trudności te dla teorii rezonansu okazały się nie do pokonania, ale stały się impulsem do dalszych badań.

Według współczesnych koncepcji przenoszenie i odtwarzanie wibracji dźwiękowych są zdeterminowane właściwościami rezonansowymi częstotliwości wszystkich ośrodków ślimaka. Za pomocą bardzo pomysłowych eksperymentów odkryto, że przy niskich częstotliwościach oscylacji (100-150 herców, może nieco wyższych, ale nie większych niż 1000 herców) proces falowy obejmuje całą błonę główną, wszystkie receptory narządu Cortiego znajdujące się na tej membranie są wzbudzone. Wraz ze wzrostem częstotliwości fal dźwiękowych w procesie oscylacyjnym bierze udział tylko część głównej membrany, a im mniej, tym wyższy dźwięk. W tym przypadku maksimum rezonansu przesuwa się w stronę podstawy ślimaka.

Nie zastanawialiśmy się jednak jeszcze nad tym, w jaki sposób energia drgań mechanicznych przekształca się w proces pobudzenia nerwowego. Aparat receptorowy analizatora słuchowego reprezentowany jest przez swoiste komórki rzęsate, które są typowymi mechanoreceptorami, czyli dla których energia mechaniczna, w tym przypadku ruchy oscylacyjne, służy jako odpowiedni bodziec. Specyficzną cechą komórek rzęsatych jest obecność na ich wierzchołku włosków, które mają bezpośredni kontakt z błoną powłokową. W narządzie Cortiego znajduje się jeden rząd (3,5 tys.) wewnętrznych i 3 rzędy (12 tys.) zewnętrznych komórek rzęsatych, które różnią się stopniem wrażliwości. Do pobudzenia komórek wewnętrznych potrzeba więcej energii i jest to jeden z mechanizmów narządu słuchu pozwalający na odbieranie bodźców dźwiękowych w szerokim zakresie natężeń.

Kiedy w ślimaku zachodzi proces oscylacyjny w wyniku ruchów błony głównej, a wraz z nią narządu Cortiego, następuje deformacja włosów przylegających do błony powłokowej. Odkształcenie to stanowi punkt wyjścia w łańcuchu zjawisk prowadzących do pobudzenia komórek receptorowych. W specjalnym eksperymencie odkryto, że jeśli podczas prezentacji sygnału dźwiękowego bioprądy zostaną odwrócone od powierzchni komórek rzęsatych, a następnie, wzmacniając je, doprowadzone do głośnika, znajdziemy dość dokładne odwzorowanie dźwięku sygnał. Ta reprodukcja dotyczy wszystkich częstotliwości, łącznie z głosem ludzkim. Czy nie jest to dość bliskie porównanie z mikrofonem? Stąd wzięła się nazwa – potencjał mikrofonu. Udowodniono, że to zjawisko bioelektryczne reprezentuje potencjał receptorowy. Wynika z tego, że komórka receptora włosa dość dokładnie (do pewnej granicy natężenia) poprzez parametry potencjału receptora oddaje parametry ekspozycji na dźwięk – częstotliwość, amplitudę i kształt.

Podczas badania elektrofizjologicznego włókien nerwu słuchowego, które bezpośrednio zbliżają się do struktur narządu Cortiego, rejestrowane są impulsy nerwowe. Warto zauważyć, że częstotliwość takich impulsów zależy od częstotliwości działających drgań dźwiękowych. Jednocześnie do 1000 herców praktycznie się pokrywają. Chociaż wyższe częstotliwości nie są rejestrowane w nerwie, pozostaje pewna ilościowa zależność pomiędzy częstotliwościami bodźca dźwiękowego i impulsów doprowadzających.

Zapoznaliśmy się więc z właściwościami ucha ludzkiego i mechanizmami działania receptorów analizatora słuchowego pod wpływem drgań dźwiękowych w powietrzu. Ale transmisja jest możliwa nie tylko drogą powietrzną, ale poprzez tzw. przewodnictwo kostne. W tym drugim przypadku drgania (np. kamerton) przenoszone są przez kości czaszki i następnie, omijając ucho środkowe, przedostają się bezpośrednio do ślimaka. Choć w tym przypadku sposób dostarczania energii akustycznej jest inny, mechanizm jej oddziaływania z komórkami receptorowymi pozostaje ten sam. To prawda, że ​​relacje ilościowe są również nieco inne. Ale w obu przypadkach pobudzenie, które początkowo powstało w receptorze i niesie pewne informacje, jest przekazywane wzdłuż struktur nerwowych do wyższych ośrodków słuchowych.

W jaki sposób kodowana jest informacja o takich parametrach drgań dźwięku, jak częstotliwość i amplituda? Po pierwsze, o częstotliwości. Najwyraźniej zwróciłeś uwagę na osobliwe zjawisko bioelektryczne - potencjał mikrofonowy ślimaka. Przecież zasadniczo wskazuje, że w znacznym zakresie wahania potencjału receptora (i odzwierciedlają pracę receptora zarówno w percepcji, jak i późniejszej transmisji) prawie dokładnie odpowiadają częstotliwości wibracjom dźwiękowym. Jednak, jak już wspomniano, we włóknach nerwu słuchowego, czyli we włóknach odbierających informacje z receptorów, częstotliwość impulsów nerwowych nie przekracza 1000 wibracji na sekundę. A to znacznie mniej niż częstotliwości odbieranych dźwięków w rzeczywistych warunkach. Jak rozwiązuje się ten problem w układzie słuchowym? Wcześniej, przyglądając się pracy organu Cortiego, zauważyliśmy, że przy niskich częstotliwościach ekspozycji na dźwięk wibruje cała główna membrana. W rezultacie wszystkie receptory zostają pobudzone, a częstotliwość wibracji przekazywana jest w niezmienionej postaci do włókien nerwu słuchowego. Przy wysokich częstotliwościach w procesie oscylacyjnym bierze udział tylko część błony głównej, a co za tym idzie, tylko część receptorów. Przekazują wzbudzenie do odpowiedniej części włókien nerwowych, ale z transformacją rytmu. W tym przypadku pewna część włókien odpowiada określonej częstotliwości. Zasada ta nazywana jest metodą kodowania przestrzennego. Zatem informacja o częstotliwości jest dostarczana poprzez kodowanie częstotliwościowo-przestrzenne.

Powszechnie jednak wiadomo, że zdecydowana większość realnych dźwięków, które odbieramy, w tym także sygnałów mowy, nie jest regularnymi oscylacjami sinusoidalnymi, ale procesami, które mają znacznie bardziej złożoną postać. Jak w tym przypadku zapewniony jest transfer informacji? Na początku XIX wieku wybitny francuski matematyk Jean Baptiste Fourier opracował oryginalną metodę matematyczną, która pozwala przedstawić dowolną funkcję okresową jako sumę wielu składowych sinusoidalnych (szereg Fouriera). Za pomocą rygorystycznych metod matematycznych udowodniono, że składowe te mają okresy równe T, T/2, T/3 itd., czyli innymi słowy, mają częstotliwości będące wielokrotnościami częstotliwości podstawowej. A niemiecki fizyk Georg Simon Ohm (którego wszyscy bardzo dobrze znają ze swojego prawa w elektrotechnice) w 1847 r. wysunął pogląd, że właśnie taki rozkład zachodzi w narządzie Cortiego. Tak pojawiło się kolejne prawo Ohma, które odzwierciedla bardzo ważny mechanizm percepcji dźwięku. Dzięki swoim właściwościom rezonansowym główna membrana rozkłada złożony dźwięk na jego składowe, z których każdy jest odbierany przez odpowiedni aparat neuroreceptorowy. Zatem przestrzenny wzór wzbudzenia niesie informację o widmie częstotliwości złożonych wibracji dźwiękowych.

Do przekazywania informacji o natężeniu dźwięku, czyli amplitudzie drgań, analizator słuchowy posiada mechanizm, który również różni się od działania innych układów doprowadzających. Najczęściej informację o natężeniu przekazuje częstotliwość impulsów nerwowych. Jednak w układzie słuchowym, jak wynika z omówionych procesów, metoda ta jest niemożliwa. Okazuje się, że w tym przypadku stosowana jest zasada kodowania przestrzennego. Jak już wspomniano, wewnętrzne komórki rzęsate mają niższą czułość niż zewnętrzne komórki rzęsate. Zatem różne natężenia dźwięku odpowiadają różnym kombinacjom wzbudzonych receptorów tych dwóch typów, czyli specyficznej formie przestrzennego wzorca wzbudzenia.

W analizatorze słuchowym kwestia konkretnych detektorów (co dobrze wyraża się w systemie wzrokowym) pozostaje nadal otwarta, jednak i tutaj istnieją mechanizmy, które pozwalają wyodrębnić coraz bardziej złożone cechy, co ostatecznie kończy się powstaniem taki wzór pobudzenia, który odpowiada pewnemu subiektywnemu obrazowi, identyfikowanemu przez odpowiedni „standard”.

O sekcji

W tej sekcji znajdują się artykuły poświęcone zjawiskom lub ich wersjom, które w taki czy inny sposób mogą być interesujące lub przydatne dla badaczy niewyjaśnionego.
Artykuły podzielone są na kategorie:
Informacyjne. Zawierają informacje przydatne badaczom z różnych dziedzin wiedzy.
Analityczny. Obejmują analizę zgromadzonych informacji o wersjach lub zjawiskach, a także opisy wyników przeprowadzonych eksperymentów.
Techniczny. Gromadzą informacje o rozwiązaniach technicznych, które można zastosować w badaniu niewyjaśnionych faktów.
Techniki. Zawierają opisy metod stosowanych przez członków grupy podczas badania faktów i zjawisk.
Głoska bezdźwięczna. Zawiera informacje na temat odzwierciedlenia zjawisk w branży rozrywkowej: filmy, kreskówki, gry itp.
Znane błędne przekonania. Ujawnienia znanych niewyjaśnionych faktów, zebrane w tym ze źródeł zewnętrznych.

Typ artykułu:

Informacja

Specyfika ludzkiej percepcji. Przesłuchanie

Dźwięk to wibracje, tj. okresowe zaburzenia mechaniczne w ośrodkach sprężystych - gazowych, ciekłych i stałych. Takie zaburzenie, które reprezentuje jakąś fizyczną zmianę w ośrodku (na przykład zmianę gęstości lub ciśnienia, przemieszczenie cząstek), rozchodzi się w nim w postaci fali dźwiękowej. Dźwięk może być niesłyszalny, jeśli jego częstotliwość przekracza czułość ludzkiego ucha lub jeśli przemieszcza się przez ośrodek taki jak ciało stałe, które nie może mieć bezpośredniego kontaktu z uchem, lub jeśli jego energia jest szybko rozpraszana w ośrodku. Zatem typowy dla nas proces odbioru dźwięku to tylko jedna strona akustyki.

Fale dźwiękowe

Fala dźwiękowa

Fale dźwiękowe mogą służyć jako przykład procesu oscylacyjnego. Wszelkie oscylacje wiążą się z naruszeniem stanu równowagi układu i wyrażają się w odchyleniu jego charakterystyk od wartości równowagi z późniejszym powrotem do wartości pierwotnej. W przypadku drgań dźwiękowych cechą tą jest ciśnienie w danym punkcie ośrodka, a jej odchylenie to ciśnienie akustyczne.

Rozważmy długą rurę wypełnioną powietrzem. Na lewym końcu wkłada się do niego tłok ściśle przylegający do ścianek. Jeśli tłok zostanie gwałtownie przesunięty w prawo i zatrzymany, powietrze w jego bezpośrednim sąsiedztwie zostanie na chwilę sprężone. Sprężone powietrze będzie wówczas rozszerzać się, wypychając sąsiadujące z nim powietrze w prawą stronę, a obszar sprężania wytworzony początkowo w pobliżu tłoka będzie przemieszczał się przez rurę ze stałą prędkością. Ta fala sprężania jest falą dźwiękową w gazie.
Oznacza to, że gwałtowne przemieszczenie cząstek ośrodka elastycznego w jednym miejscu spowoduje wzrost ciśnienia w tym miejscu. Dzięki elastycznym wiązaniom cząstek ciśnienie przekazywane jest na sąsiednie cząstki, które z kolei oddziałują na kolejne, a obszar zwiększonego ciśnienia zdaje się poruszać w ośrodku sprężystym. Po obszarze wysokiego ciśnienia następuje obszar niskiego ciśnienia, w wyniku czego powstaje szereg naprzemiennych obszarów kompresji i rozrzedzenia, rozprzestrzeniających się w ośrodku w postaci fali. Każda cząstka ośrodka elastycznego w tym przypadku będzie wykonywać ruchy oscylacyjne.

Falę dźwiękową w gazie charakteryzuje nadciśnienie, nadmierna gęstość, przemieszczanie się cząstek i ich prędkość. W przypadku fal dźwiękowych te odchylenia od wartości równowagi są zawsze niewielkie. Zatem nadciśnienie związane z falą jest znacznie mniejsze niż ciśnienie statyczne gazu. W przeciwnym razie mamy do czynienia z innym zjawiskiem – falą uderzeniową. W fali dźwiękowej odpowiadającej normalnej mowie nadciśnienie wynosi tylko około jednej milionowej ciśnienia atmosferycznego.

Istotnym faktem jest to, że substancja nie jest przenoszona przez falę dźwiękową. Fala jest jedynie chwilowym zaburzeniem przechodzącym przez powietrze, po którym powietrze powraca do stanu równowagi.
Ruch falowy nie jest oczywiście wyłącznie cechą dźwięku: sygnały świetlne i radiowe przemieszczają się w postaci fal, a fale na powierzchni wody są znane każdemu.

Zatem dźwięk w szerokim znaczeniu to fale sprężyste rozchodzące się w jakimś ośrodku sprężystym i wywołujące w nim drgania mechaniczne; w wąskim znaczeniu subiektywne postrzeganie tych wibracji przez specjalne narządy zmysłów zwierząt lub ludzi.
Jak każda fala, dźwięk charakteryzuje się amplitudą i widmem częstotliwości. Zazwyczaj osoba słyszy dźwięki przenoszone przez powietrze w zakresie częstotliwości od 16-20 Hz do 15-20 kHz. Dźwięki poniżej zakresu słyszalności człowieka nazywane są infradźwiękami; wyższe: do 1 GHz, - ultradźwięki, od 1 GHz - hiperdźwięki. Wśród dźwięków słyszalnych wyróżnić należy także dźwięki fonetyczne, mowy i fonemy (które składają się na mowę mówioną) oraz dźwięki muzyczne (które tworzą muzykę).

Fale dźwiękowe podłużne i poprzeczne rozróżnia się w zależności od stosunku kierunku rozchodzenia się fali do kierunku drgań mechanicznych cząstek ośrodka propagacyjnego.
W ośrodkach ciekłych i gazowych, gdzie nie występują istotne wahania gęstości, fale akustyczne mają charakter podłużny, to znaczy kierunek drgań cząstek pokrywa się z kierunkiem ruchu fali. W ciałach stałych oprócz odkształceń podłużnych występują również odkształcenia sprężyste od ścinania, powodując wzbudzenie fal poprzecznych (ścinających); w tym przypadku cząstki oscylują prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali. Prędkość propagacji fal podłużnych jest znacznie większa niż prędkość propagacji fal poprzecznych.

Powietrze nie wszędzie jest jednakowe pod względem dźwięku. Wiadomo, że powietrze jest w ciągłym ruchu. Szybkość jego ruchu w różnych warstwach nie jest taka sama. W warstwach przyziemnych powietrze styka się z jego powierzchnią, budynkami, lasami, dlatego jego prędkość jest tu mniejsza niż na górze. Z tego powodu fala dźwiękowa nie przemieszcza się z taką samą prędkością na górze i na dole. Jeśli ruch powietrza, czyli wiatr, towarzyszy dźwiękowi, to w górnych warstwach powietrza wiatr będzie napędzał falę dźwiękową silniej niż w dolnych warstwach. Kiedy wieje czołowy wiatr, dźwięk u góry rozchodzi się wolniej niż u dołu. Ta różnica prędkości wpływa na kształt fali dźwiękowej. W wyniku zniekształcenia fali dźwięk nie rozchodzi się prosto. Przy wietrze tylnym linia propagacji fali dźwiękowej zagina się w dół, a przy wietrze czołowym wygina się w górę.

Kolejna przyczyna nierównomiernego rozchodzenia się dźwięku w powietrzu. Jest to różna temperatura poszczególnych jego warstw.

Nierównomiernie nagrzane warstwy powietrza, podobnie jak wiatr, zmieniają kierunek dźwięku. W ciągu dnia fala dźwiękowa ugina się w górę, ponieważ prędkość dźwięku w dolnych, cieplejszych warstwach jest większa niż w górnych warstwach. Wieczorem, gdy ziemia, a wraz z nią pobliskie warstwy powietrza, szybko się ochładzają, górne warstwy stają się cieplejsze od dolnych, prędkość dźwięku w nich jest większa, a linia rozchodzenia się fal dźwiękowych zagina się w dół. Dlatego wieczorami niespodziewanie słychać lepiej.

Obserwując chmury, często można zauważyć, jak na różnych wysokościach poruszają się nie tylko z różnymi prędkościami, ale czasem w różnych kierunkach. Oznacza to, że wiatr na różnych wysokościach od ziemi może mieć różną prędkość i kierunek. Kształt fali dźwiękowej w takich warstwach również będzie się zmieniać z warstwy na warstwę. Niech na przykład dźwięk przyjdzie pod wiatr. W takim przypadku linia propagacji dźwięku powinna się zagiąć i skierować w górę. Jeśli jednak na jej drodze stanie warstwa wolno poruszającego się powietrza, ponownie zmieni kierunek i może ponownie powrócić na ziemię. Wtedy właśnie w przestrzeni od miejsca, w którym fala wznosi się na wysokość, do miejsca, w którym powraca na ziemię, pojawia się „strefa ciszy”.

Narządy percepcji dźwięku

Słuch to zdolność organizmów biologicznych do odbierania dźwięków za pomocą narządów słuchu; specjalna funkcja aparatu słuchowego, wzbudzana przez wibracje dźwiękowe w otoczeniu, takim jak powietrze lub woda. Jeden z pięciu biologicznych zmysłów, zwany także percepcją akustyczną.

Ucho ludzkie odbiera fale dźwiękowe o długości od około 20 m do 1,6 cm, co odpowiada częstotliwości 16–20 000 Hz (drgań na sekundę) w przypadku przenoszenia wibracji przez powietrze i do 220 kHz w przypadku przenoszenia dźwięku przez kości człowieka. czaszka. Fale te mają istotne znaczenie biologiczne, np. fale dźwiękowe w zakresie 300-4000 Hz odpowiadają głosowi ludzkiemu. Dźwięki powyżej 20 000 Hz mają niewielkie znaczenie praktyczne, ponieważ szybko zwalniają; wibracje poniżej 60 Hz są odbierane poprzez zmysł wibracji. Zakres częstotliwości, który dana osoba jest w stanie usłyszeć, nazywany jest zakresem słuchowym lub zakresem dźwięku; wyższe częstotliwości nazywane są ultradźwiękami, a niższe częstotliwości nazywane są infradźwiękami.
Umiejętność rozróżniania częstotliwości dźwięku zależy w dużej mierze od osoby: jej wieku, płci, podatności na choroby słuchu, przeszkolenia i zmęczenia słuchu. Osoby są w stanie odbierać dźwięki o częstotliwości do 22 kHz i ewentualnie wyższej.
Osoba może rozróżnić kilka dźwięków jednocześnie, ponieważ w ślimaku może znajdować się jednocześnie kilka fal stojących.

Ucho jest złożonym narządem przedsionkowo-słuchowym, który spełnia dwie funkcje: odbiera impulsy dźwiękowe oraz odpowiada za położenie ciała w przestrzeni i zdolność utrzymania równowagi. Jest to sparowany narząd znajdujący się w kościach skroniowych czaszki, ograniczony zewnętrznie przez małżowiny uszne.

Narząd słuchu i równowagi reprezentowany jest przez trzy części: ucho zewnętrzne, środkowe i wewnętrzne, z których każda pełni swoje specyficzne funkcje.

Ucho zewnętrzne składa się z małżowiny usznej i przewodu słuchowego zewnętrznego. Małżowina uszna to elastyczna chrząstka o złożonym kształcie, pokryta skórą, której dolna część, zwana płatem, to fałd skórny składający się ze skóry i tkanki tłuszczowej.
Małżowina uszna w organizmach żywych pełni funkcję odbiornika fal dźwiękowych, które następnie przekazywane są do wnętrza aparatu słuchowego. Wartość małżowiny usznej u ludzi jest znacznie mniejsza niż u zwierząt, dlatego u ludzi jest ona praktycznie nieruchoma. Jednak wiele zwierząt poruszając uszami, jest w stanie znacznie dokładniej niż człowiek określić lokalizację źródła dźwięku.

Fałdy małżowiny usznej człowieka wprowadzają niewielkie zniekształcenia częstotliwości do dźwięku dochodzącego do kanału słuchowego, w zależności od poziomej i pionowej lokalizacji dźwięku. W ten sposób mózg otrzymuje dodatkowe informacje w celu wyjaśnienia lokalizacji źródła dźwięku. Efekt ten jest czasami stosowany w akustyce, w tym do tworzenia wrażenia dźwięku przestrzennego podczas korzystania ze słuchawek lub aparatów słuchowych.
Funkcją małżowiny usznej jest wychwytywanie dźwięków; jego kontynuacją jest chrząstka zewnętrznego przewodu słuchowego, której długość wynosi średnio 25-30 mm. Chrzęstna część przewodu słuchowego przechodzi do kości, a cały zewnętrzny kanał słuchowy jest wyłożony skórą zawierającą gruczoły łojowe i siarkowe, które są zmodyfikowanymi gruczołami potowymi. Ten fragment kończy się ślepo: od ucha środkowego oddziela go błona bębenkowa. Fale dźwiękowe wychwytywane przez małżowinę uszną uderzają w błonę bębenkową i powodują jej wibracje.

Z kolei wibracje z błony bębenkowej przenoszone są do ucha środkowego.

Ucho środkowe
Główną częścią ucha środkowego jest jama bębenkowa – niewielka przestrzeń o objętości około 1 cm3 zlokalizowana w kości skroniowej. Istnieją trzy kosteczki słuchowe: młoteczek, kowadło i strzemię - przenoszą one wibracje dźwiękowe z ucha zewnętrznego do ucha wewnętrznego, jednocześnie je wzmacniając.

Kosteczki słuchowe, jako najmniejsze fragmenty szkieletu człowieka, stanowią łańcuch przenoszący wibracje. Rękojeść młoteczka jest ściśle połączona z błoną bębenkową, głowa młoteczka jest połączona z kowadełkiem, a ta z kolei poprzez swój długi wyrostek jest połączona z strzemieniem. Podstawa strzemiączka zamyka okno przedsionka, łącząc się w ten sposób z uchem wewnętrznym.
Jama ucha środkowego połączona jest z nosogardłem poprzez trąbkę Eustachiusza, przez którą wyrównuje się średnie ciśnienie powietrza wewnątrz i na zewnątrz błony bębenkowej. Kiedy zmienia się ciśnienie zewnętrzne, czasami dochodzi do zatkania uszu, co zwykle można rozwiązać poprzez odruchowe ziewanie. Doświadczenie pokazuje, że zatkanie ucha można jeszcze skuteczniej rozwiązać, wykonując w tym momencie ruchy połykania lub dmuchając w zaciśnięty nos.

Ucho wewnętrzne
Z trzech części narządu słuchu i równowagi najbardziej złożoną jest ucho wewnętrzne, które ze względu na swój skomplikowany kształt nazywane jest labiryntem. Labirynt kostny składa się z przedsionka, ślimaka i kanałów półkolistych, ale tylko ślimak wypełniony płynami limfatycznymi jest bezpośrednio powiązany ze słuchem. Wewnątrz ślimaka znajduje się kanał błoniasty, również wypełniony płynem, na którego dolnej ścianie znajduje się aparat receptorowy analizatora słuchowego, pokryty komórkami włoskowatymi. Komórki rzęsate wykrywają wibracje płynu wypełniającego kanał. Każda komórka włoskowata jest dostrojona do określonej częstotliwości dźwięku, przy czym komórki dostrojone są do niskich częstotliwości znajdujących się w górnej części ślimaka, a wysokie częstotliwości dostrojone są do komórek w dolnej części ślimaka. Kiedy komórki rzęsate umierają ze starości lub z innych powodów, osoba traci zdolność odbierania dźwięków o odpowiednich częstotliwościach.

Granice percepcji

Ucho ludzkie nominalnie słyszy dźwięki w zakresie od 16 do 20 000 Hz. Górna granica ma tendencję do zmniejszania się wraz z wiekiem. Większość dorosłych nie słyszy dźwięków o częstotliwości powyżej 16 kHz. Samo ucho nie reaguje na częstotliwości poniżej 20 Hz, ale można je wyczuć za pomocą zmysłu dotyku.

Rozpiętość głośności odbieranych dźwięków jest ogromna. Ale błona bębenkowa w uchu jest wrażliwa tylko na zmiany ciśnienia. Poziom ciśnienia akustycznego mierzy się zwykle w decybelach (dB). Dolny próg słyszalności definiuje się jako 0 dB (20 mikropaskali), a definicja górnej granicy słyszalności odnosi się raczej do progu dyskomfortu, a w dalszej kolejności do uszkodzenia słuchu, wstrząśnienia mózgu itp. Granica ta zależy od tego, jak długo słuchamy dźwięk. Ucho może tolerować krótkotrwały wzrost głośności do 120 dB bez konsekwencji, ale długotrwałe narażenie na dźwięki powyżej 80 dB może spowodować utratę słuchu.

Dokładniejsze badania dolnej granicy słyszalności wykazały, że minimalny próg, przy którym dźwięk pozostaje słyszalny, zależy od częstotliwości. Wykres ten nazywany jest bezwzględnym progiem słyszalności. Przeciętnie ma obszar największej czułości w zakresie od 1 kHz do 5 kHz, chociaż czułość maleje wraz z wiekiem w zakresie powyżej 2 kHz.
Istnieje również sposób na percepcję dźwięku bez udziału błony bębenkowej - tzw. mikrofalowy efekt słuchowy, gdy modulowane promieniowanie w zakresie mikrofal (od 1 do 300 GHz) oddziałuje na tkankę wokół ślimaka, powodując, że człowiek postrzega różne Dźwięki.
Czasami dana osoba słyszy dźwięki w obszarze niskich częstotliwości, chociaż w rzeczywistości nie było żadnych dźwięków o tej częstotliwości. Dzieje się tak dlatego, że drgania błony podstawnej w uchu nie mają charakteru liniowego i mogą w niej występować drgania z różnicą częstotliwości pomiędzy dwiema wyższymi częstotliwościami.

Synestezja

Jedno z najbardziej niezwykłych zjawisk psychoneurologicznych, w którym rodzaj bodźca i rodzaj doznań, jakich doświadcza dana osoba, nie pokrywają się. Percepcja synestetyczna wyraża się w tym, że oprócz zwykłych jakości mogą pojawić się dodatkowe, prostsze doznania lub trwałe „elementarne” wrażenia – na przykład kolor, zapach, dźwięki, smaki, cechy teksturowanej powierzchni, przezroczystość, objętość i kształt, umiejscowienie w przestrzeni i inne cechy, nie odbierane zmysłami, lecz istniejące jedynie w formie reakcji. Takie dodatkowe cechy mogą pojawiać się jako izolowane wrażenia zmysłowe lub nawet objawiać się fizycznie.

Istnieje na przykład synestezja słuchowa. Jest to zdolność niektórych osób do „słyszenia” dźwięków podczas obserwacji poruszających się obiektów lub błysków, nawet jeśli nie towarzyszą im rzeczywiste zjawiska dźwiękowe.
Należy pamiętać, że synestezja jest raczej cechą psychoneurologiczną człowieka, a nie zaburzeniem psychicznym. Takie postrzeganie otaczającego nas świata może odczuć zwykły człowiek poprzez użycie określonych substancji odurzających.

Nie ma jeszcze ogólnej teorii synestezji (potwierdzonej naukowo, uniwersalnej koncepcji na jej temat). Obecnie istnieje wiele hipotez i prowadzonych jest wiele badań w tym zakresie. Pojawiły się już oryginalne klasyfikacje i porównania, wyłoniły się pewne ścisłe wzorce. Na przykład my, naukowcy, odkryliśmy już, że synestetycy mają szczególny charakter uwagi - jakby „przedświadomej” – na zjawiska, które powodują w nich synestezję. Synestetycy mają nieco inną anatomię mózgu i radykalnie odmienną aktywację mózgu na „bodźce” synestetyczne. Naukowcy z Uniwersytetu Oksfordzkiego (Wielka Brytania) przeprowadzili serię eksperymentów, podczas których odkryli, że przyczyną synestezji mogą być nadpobudliwe neurony. Jedyne, co można powiedzieć na pewno, to to, że taką percepcję uzyskuje się na poziomie funkcjonowania mózgu, a nie na poziomie pierwotnego postrzegania informacji.

Wniosek

Fale ciśnienia przemieszczają się przez ucho zewnętrzne, błonę bębenkową i kosteczki ucha środkowego, aby dotrzeć do wypełnionego płynem ucha wewnętrznego w kształcie ślimaka. Oscylująca ciecz uderza w membranę pokrytą drobnymi włoskami – rzęskami. Sinusoidalne składowe złożonego dźwięku powodują drgania w różnych częściach membrany. Rzęski wibrując wraz z błoną pobudzają związane z nimi włókna nerwowe; pojawia się w nich seria impulsów, w których „zakodowana” jest częstotliwość i amplituda każdej składowej złożonej fali; dane te są przesyłane elektrochemicznie do mózgu.

Z całego spektrum dźwięków wyróżnia się przede wszystkim zakres słyszalny: od 20 do 20 000 herców, infradźwięki (do 20 herców) i ultradźwięki - od 20 000 herców i więcej. Osoba nie słyszy infradźwięków i ultradźwięków, ale to nie znaczy, że nie wpływają one na niego. Wiadomo, że infradźwięki, szczególnie poniżej 10 herców, mogą oddziaływać na psychikę człowieka i powodować depresję. Ultradźwięki mogą powodować zespoły astenowo-wegetatywne itp.
Słyszalna część zakresu dźwięku dzieli się na dźwięki o niskiej częstotliwości - do 500 herców, średnie częstotliwości - 500-10 000 herców i wysokie częstotliwości - powyżej 10 000 herców.

Podział ten jest bardzo ważny, gdyż ucho ludzkie nie jest jednakowo wrażliwe na różne dźwięki. Ucho jest najbardziej wrażliwe na stosunkowo wąski zakres dźwięków o średniej częstotliwości od 1000 do 5000 herców. W przypadku dźwięków o niższej i wyższej częstotliwości czułość gwałtownie spada. Prowadzi to do tego, że człowiek jest w stanie słyszeć dźwięki o energii około 0 decybeli w zakresie średnich częstotliwości i nie słyszeć dźwięków o niskiej częstotliwości o wartości 20-40-60 decybeli. Oznacza to, że dźwięki o tej samej energii w średnim zakresie częstotliwości mogą być odbierane jako głośne, natomiast w zakresie niskich częstotliwości jako ciche lub w ogóle niesłyszalne.

Ta cecha dźwięku nie została ukształtowana przez naturę przez przypadek. Dźwięki niezbędne do jego istnienia: mowa, dźwięki natury, występują głównie w zakresie średnich częstotliwości.
Percepcja dźwięków ulega znacznemu pogorszeniu, jeśli w tym samym czasie słychać inne dźwięki, hałasy o podobnej częstotliwości lub składzie harmonicznym. Oznacza to, że z jednej strony ucho ludzkie nie odbiera dobrze dźwięków o niskiej częstotliwości, z drugiej zaś, jeśli w pomieszczeniu występuje obcy hałas, wówczas percepcja takich dźwięków może zostać dodatkowo zakłócona i zniekształcona.

Jest to złożony, wyspecjalizowany narząd składający się z trzech części: ucha zewnętrznego, środkowego i wewnętrznego.

Ucho zewnętrzne jest aparatem zbierającym dźwięki. Wibracje dźwiękowe są wychwytywane przez uszy i przekazywane kanałem słuchowym zewnętrznym do błony bębenkowej, która oddziela ucho zewnętrzne od ucha środkowego. Percepcja dźwięku i cały proces słuchania obydwoma uszami, tzw. słuch binuralny, jest ważny dla określenia kierunku dźwięku. Wibracje dźwiękowe dochodzące z boku docierają do najbliższego ucha kilka dziesiętnych ułamków sekundy (0,0006 s) wcześniej niż do drugiego ucha. Ta niezwykle mała różnica w czasie dotarcia dźwięku do obu uszu wystarczy, aby określić jego kierunek.

Ucho środkowe to jama powietrzna, która łączy się z nosogardłem poprzez trąbkę Eustachiusza. Wibracje od błony bębenkowej przez ucho środkowe przenoszone są przez 3 połączone ze sobą kosteczki słuchowe – młotek, kowadełko i strzemiączek, a te ostatnie poprzez błonę okienka owalnego przekazują te drgania do płynu znajdującego się w uchu wewnętrznym – perylimfa. Dzięki kosteczek słuchowych amplituda drgań maleje, a ich siła wzrasta, co pozwala na przemieszczanie się słupa płynu w uchu wewnętrznym. Ucho środkowe posiada specjalny mechanizm adaptacji do zmian natężenia dźwięku. Przy mocnych dźwiękach specjalne mięśnie zwiększają napięcie błony bębenkowej i zmniejszają ruchliwość strzemiączka. Zmniejsza to amplitudę drgań i chroni ucho wewnętrzne przed uszkodzeniem.

Ucho wewnętrzne wraz ze znajdującym się w nim ślimakiem znajduje się w piramidzie kości skroniowej. Ślimak ludzki tworzy 2,5 spiralnego zwoju. Kanał ślimakowy jest podzielony przez dwie przegrody (błonę główną i błonę przedsionkową) na 3 wąskie kanały: górny (scala westibularis), środkowy (kanał błoniasty) i dolny (scala tympani). W górnej części ślimaka znajduje się otwór łączący kanały górny i dolny w jeden, przechodzący od okienka owalnego do szczytu ślimaka i dalej do okienka okrągłego. Ich jama wypełniona jest cieczą - perylimfą, a jama środkowego kanału błoniastego wypełniona jest cieczą o innym składzie - endolimfą. W kanale środkowym znajduje się aparat odbierający dźwięk – narząd Cortiego, w którym znajdują się receptory wibracji dźwiękowych – komórki rzęsate.

Mechanizm percepcji dźwięku. Fizjologiczny mechanizm percepcji dźwięku opiera się na dwóch procesach zachodzących w ślimaku: 1) oddzielaniu dźwięków o różnych częstotliwościach w miejscu ich największego oddziaływania na błonę główną ślimaka oraz 2) przekształcaniu drgań mechanicznych w pobudzenie nerwowe przez receptor komórki. Wibracje dźwiękowe dostające się do ucha wewnętrznego przez owalne okienko przenoszone są do przychłonki, a drgania tego płynu prowadzą do przemieszczeń błony głównej. Wysokość słupa wibrującej cieczy i odpowiednio miejsce największego przemieszczenia membrany głównej zależą od wysokości dźwięku. Zatem dźwiękami o różnej wysokości pobudzane są różne komórki rzęsate i różne włókna nerwowe. Wzrost natężenia dźwięku prowadzi do wzrostu liczby pobudzonych komórek włoskowatych i włókien nerwowych, co pozwala na rozróżnienie natężenia drgań dźwiękowych.
Przekształcenie drgań w proces wzbudzenia odbywa się za pomocą specjalnych receptorów – komórek rzęsatych. Włosy tych komórek są zanurzone w błonie powłokowej. Wibracje mechaniczne pod wpływem dźwięku prowadzą do przemieszczenia błony powłokowej względem komórek receptorowych i zagięcia włosów. W komórkach receptorowych mechaniczne przemieszczenie włosków powoduje proces wzbudzenia.

Przewodność dźwięku. Istnieje przewodzenie powietrzne i kostne. W normalnych warunkach u człowieka dominuje przewodzenie powietrzne: fale dźwiękowe wychwytywane są przez ucho zewnętrzne, a wibracje powietrza przenoszone są poprzez przewód słuchowy zewnętrzny do ucha środkowego i wewnętrznego. W przypadku przewodnictwa kostnego wibracje dźwiękowe przenoszone są przez kości czaszki bezpośrednio do ślimaka. Ten mechanizm przenoszenia wibracji dźwiękowych jest ważny, gdy osoba nurkuje pod wodą.
Osoba zwykle odbiera dźwięki o częstotliwości od 15 do 20 000 Hz (w zakresie 10-11 oktaw). U dzieci górna granica sięga 22 000 Hz, z wiekiem maleje. Największą czułość stwierdzono w zakresie częstotliwości od 1000 do 3000 Hz. Region ten odpowiada najczęstszym częstotliwościom ludzkiej mowy i muzyki.