Вухо
Вухо: слух і рівновага
1.1 Природа звуку
Камертон - це сталевий інструмент з двома гілками у формі В. Якщо ви потрапите на одну з цих гілок, вони починають вібрувати і вражати молекули, що складають навколишнє повітря. Ці молекули, відкинуті бурхливо, стикаються з сусідніми молекулами і таким чином передається звук. Отже, звукова хвиля - це швидка послідовність хвиль, що збільшують і зменшують тиск повітря.
Схематичне зображення звукової хвилі, що випромінюється від камертона. Під час їх вібрації гілки камертона викликають послідовність конденсації та розрідження молекул повітря. Піки хвилі відповідають фазам конденсації, а жолоби - фазам розрідження. Базова лінія відповідає точці рівноваги між відкриттям і закриттям гілок.
Кількість чергувань «тиск/депресія» - це частота звуку і виражається в циклах в секунду або в герцах, одиниця виміру яких має значення Гц. Високий звук має вищу частоту, ніж низький. Чоловіче вухо сприймає звукові частоти в діапазоні від 20 до 20 000 Гц, тоді як у жінок обмеження становить 22 000 Гц; людське вухо особливо чутливе до звуків від 1000 до 4000 Гц. Дуже високі звуки більше не сприймаються літніми людьми. Звуки ультразвуку занадто високі, щоб їх сприймали люди, але інші тварини, такі як собаки, кажани або коники, сприймають їх ідеально. Інфразвук - це звуки, які занадто низькі, щоб їх чули люди, але інші тварини, такі як слони, можуть їх чути.
Звуки рухаються в повітрі зі швидкістю 340 м/с. Вони передаються з меншими втратами у воді, що не стискаються, на відміну від таких газів, як повітря: у басейні або у ванні, ми можемо відчути, що при однаковій потужності крик, що видається із закритим ротом у двох випадках, краще сприймається при така ж відстань, під водою, ніж у повітрі. Тверді речовини, які не стискаються, передають звукові хвилі ще краще: приклеївши вухо до залізничної колії, ви можете почути, як поїзд котиться, поки в повітрі ще не чутно жодного звуку.
1.2 Сила звуку
Чим сильніші вібрації, тим гучніший звук. Відносні звукові потужності вимірюються в децибелах (символ дБ), які дорівнюють 1/10 бель (символ В), десятковій логарифмічній одиниці: звук 2 Б в 10 разів потужніший за звук 1 Б (оскільки 102 вартістю в 10 разів більше, ніж 101), звук 5 В є в 100 разів потужнішим, ніж звук 3 B (оскільки 105 коштує в 100 разів більше, ніж 103) тощо. Щоб подвоїти потужність звуку, потрібно приблизно 3 дБ.
Децибел є відносною одиницею, що дозволяє лише порівнювати потужності двох звуків, ми визначили нульовий телефон або нульовий абсолютний децибел як потужність звуку на межі сприйняття людського вуха, а точніше відповідає несучій звук енергія 10-12 Вт/м2. Так, наприклад, рівень гучності розмови в мільйон разів перевищує найнижчий чутний звук, співвідношення між цими двома енергіями дорівнює 1 000 000, а десяткова логарифмічна цього співвідношення - 6. Рівень звуку розмови становить 60 абсолютний дБ або 6 телефонів.
Поточна шкала інтенсивності шуму, виражена в абсолютних децибелах (0 дБа = 10 -12 Вт/м 2) (оригінальна таблиця виготовлена Еріком Вальравенсом).
1.3 Акустична гігієна
Починаючи з абсолютного рівня 85 дБ, акустичний захист необхідний, якщо ви працюєте в такому шумі 8 годин на добу, під страхом травми вуха. Абсолютний 130 дБ протягом 1 хв. тим не менше спричиняють менше акустичних пошкоджень, ніж 90 дБа протягом годин. Поріг непереносимості людини становить близько 135 дБа.
2 Будова та слухова функція вуха
Однією з функцій вуха є вловлювання, а потім перетворення звукових коливань у нервові імпульси, що надсилаються до мозку, щоб ми могли сприймати звуки.
Малюнок загальної будови вуха (з реклами Otosporin).
2.1 Зовнішнє вухо
Зовнішнє вухо утворене верхівкою і слуховим проходом.
Павільйон в еластичному хрящі має природну форму, щоб збирати максимум молекул повітря, що зазнають звукових коливань, подібно до лійки, що концентрує рідину, вилиту в горлечко пляшки.
Будова павільйону зовнішнього вуха людини (Робін В. - 23.02.2002 - Оригінальна фотографія Еріка Вальравенса).
Слуховий прохід - це 2,5-сантиметровий прохід, пробитий через скроневу кістку. Шкіра, яка її покриває, містить біля зовнішнього отвору волоски та спеціалізовані сальні залози - церумінозні залози, які виділяють жирну, жовту речовину: вушну сірку. Разом волосся та вушна сірка зупиняють пил.
На кінці протоки барабанна перетинка являє собою тонку прозору перегородку, покриту слизовою оболонкою на внутрішній стороні; воно відокремлює зовнішнє вухо від середнього вуха.
2.2 Середнє вухо
Середнє вухо або резонансна камера барабанної перетинки - це порожнина скроневої кістки, наповнена повітрям, яка починається з барабанної перетинки і закінчується проти кісткової перегородки, що несе два невеликі отвори, покриті мембраною: овальне вікно і кругле вікно .
Три кісточки приєднують барабанну перетинку до овального вікна: молоток, ручка якого частково вбудована в барабанну перетинку, ковадло та стремено. Основа стремена спирається на мембрану овального вікна. Ці кісточки передають звукові коливання від барабанної перетинки до овального вікна: поверхня барабанної перетинки в двадцять разів більша, ніж у овального вікна, а тиск, що передається у внутрішнє вухо, у двадцять разів більший, ніж сприймається барабанною перетинкою. Рухи кісточок регулюються двома м’язами: м’яз молотка використовується для відтягування його в сторону для збільшення напруги, що чиниться на барабанну перетинку, і зменшення амплітуди вібрацій; аналогічно, супортний м'яз використовується для витягування супорта назад, щоб зменшити амплітуду вібрацій. Ці два м'язи захищають внутрішнє вухо, гасячи надмірні вібрації, що утворюються від гучних звуків. Параліч м'яза штангенциркуля призводить до гіперакузії, аномального збільшення гостроти слуху.
Євстахієва труба приєднується до порожнини середнього вуха до носоглотки; вона закрита кільцевою м’язом. У ліфті, на літаку або під час моторизованих поїздок в гори, ковтання слини, позіхання або жування гумки відкриває проток і дозволяє повітрю рухатися по євстахієвій трубі при швидкому підйомі або падінні, і таким чином врівноважують тиск повітря з обох боків барабанна перетинка.
Оригінальна схема будови вуха на місці.
2.3 Внутрішнє вухо
Внутрішнє вухо, наповнене рідиною, має настільки складну форму, що його називали лабіринтом. Він має три анатомічні області: тамбур і три напівкруглі канали використовуються для відчуття рівноваги, тоді як равлика або равлик слуху.
Мембранозний мішок, внутрішній до лабіринту, відокремлює дві рідини, що заповнюють внутрішнє вухо: ендолімфу в мішку, перилімфу поза мішком. Перетинчасті стінки напівкруглих каналів, тамбур і равлика, місцями мають миготливі сенсорні клітини, які зв’язуються з нейронами, що утворюють слуховий нерв .
Вушна раковина спірально скручена і містить нервовий слуховий апарат або апарат Корті, що складається з миготливих сенсорних клітин, розташованих на перетинчастій поверхні, що відокремлює ендолімфу від перилімфи та обмежує кохлеарну протоку. .
Щоб дійти до органів Корті, звукові коливання поширюються спочатку в повітрі (зовнішнє вухо), потім у твердому середовищі (ланцюжок кісточок середнього вуха), потім через овал вікна в рідкому середовищі: перилімфі вестибулярного пандусу равлика. Ці звукові хвилі пульсують мембрану кохлеарної протоки, що стимулює сенсорні клітини волосся. Ці стимуляції генерують шлейф нервових імпульсів, що передаються в мозок через кохлеарний нерв, гілку слухового нерва. Крім того, деформації оболонок кохлеарної протоки виробляють вібруючу хвилю від перилімфи від барабанної переправи до круглого вікна. .
Оригінальна схема детальної будови вуха, що показує шлях звукової вібраційної хвилі.
Орган Корті кохлеарного каналу, вузький біля основи, тут чутливий до високих тонів (високі частоти = високі тони). Він поступово розширюється до кінця, де він чутливий до низьких тонів (низькі частоти = басові звуки).
Режим виявлення кроку равлики: високі звуки розпізнаються біля основи равлика, низькі - біля її вершини. Результат полягає в тому, що специфічні сенсорні нейрони випромінюють пориви імпульсу у відповідь на звуки певних частот і забезпечують мозок інформацією про висоту звуку.
Інтенсивність звуку є функцією амплітуди його варіацій. Високі амплітудні вібрації в повітрі викликають великі амплітудні коливання рідин в равлику, більш інтенсивну стимуляцію сенсорних клітин волосся і більшу частоту імпульсів в слуховому нерві.
Переклад інтенсивності звуку в нервові імпульси. (а) Три звукові хвилі різної амплітуди, але однакової тональності. Чим потужніший звук, тим більша амплітуда його варіацій, але довжина хвилі не змінюється. (b) Нервові імпульси, що спрацьовують у нейронах слухового нерва звуковими хвилями, показаними в (а). Мозок трактує збільшення нервових імпульсів (від 1 до 3) як збільшення інтенсивності звуку.