Строение слуховой сенсорной системы человека: значение и особенности. Слуховой анализатор

Слух имеет важное значение в жизни человека, что связано в первую очередь с восприятием речи. Человек слышит не все звуковые сигналы, а лишь те, которые имеют для него биологическое и социальное значение. Поскольку звук представляет собой распространяющиеся волны, основными характеристиками которых являются частота и амплитуда, то и слух характеризуется теми же параметрами. Частота субъективно воспринимается как тональность звука, а амплитуда как его интенсивность, громкость. Человеческое ухо способно воспринимать звуки частотой от 20 Гц до 20000 Гц и интенсивностью до 140 дБ (болевой порог). Наиболее тонкий слух лежит в диапазоне 1–2 тыс. Гц, т.е. в области речевых сигналов.

Периферический отдел слухового анализатора – орган слуха, состоит из наружного, среднего и внутреннего уха (рис. 4).

Рис. 4. Ухо человека: 1 – ушная раковина; 2 – наружный слуховой проход; 3 – барабанная перепонка; 4 – евстахиева труба; 5 – молоточек; 6 – наковальня; 7 – стремечко; 8 – овальное окно; 9 – улитка.

Наружное ухо включает в себя ушную раковину и наружный слуховой проход. Эти структуры выполняют функцию рупора и концентрируют звуковые колебания в определенном направлении. Ушная раковина к тому же участвует в определении локализации звука.

Среднее ухо включает барабанную перепонку и слуховые косточки.

Барабанная перепонка, отделяющая наружное ухо от среднего, представляет собой перегородку толщиной 0,1 мм, сплетенную из волокон, идущих в различных направлениях. По своей форме она напоминает направленную внутрь воронку. Барабанная перепонка начинает колебаться при действии звуковых колебаний, проходящих через наружный слуховой проход. Колебания перепонки зависят от параметров звуковой волны: чем выше частота и громкость звука, тем выше частота и больше амплитуда колебаний барабанной перепонки.

Эти колебания передаются слуховым косточкам – молоточку, наковальне и стремечку. Поверхность стремечка прилегает к мембране овального окна. Слуховые косточки образуют между собой систему рычагов, которая усиливает колебания, передаваемые с барабанной перепонки. Отношение поверхности стремечка к барабанной перепонке равно 1:22, что во столько же раз усиливает давление звуковых волн на мембрану овального окна. Это обстоятельство имеет большое значение, так как даже слабые звуковые волны, действующие на барабанную перепонку способны преодолеть сопротивление мембраны овального окна и привести в движение столб жидкости в улитке. Таким образом, энергия колебаний, передаваемая на внутреннее ухо, возрастает примерно в 20 раз. Однако при очень громких звуках та же система косточек с помощью специальных мышц ослабляет передачу колебаний.

В стенке, отделяющей среднее ухо от внутреннего, кроме овального, существует еще круглое окно, тоже закрытое мембраной. Колебания жидкости в улитке, возникшие у овального окна и прошедшие по ходам улитки, достигают, не затухая, круглого окна. Если бы этого окна с мембраной не было, из-за несжимаемости жидкости колебания ее были бы невозможны.

Полость среднего уха сообщается с наружной средой через евстахиеву трубу , которая обеспечивает поддержание в полости постоянного давления, близкого к атмосферному, что создает наиболее благоприятные условия для колебаний барабанной перепонки.

Внутреннее ухо (лабиринт) включает в себя слуховой и вестибулярный рецепторные аппараты. Слуховая часть внутреннего уха – улитка представляет собой спирально закрученный, постепенно расширяющийся костный канал (у человека 2,5 витка, длина хода около 35 мм) (рис. 5).

По всей длине костный канал разделен двумя перепонками: более тонкой вестибулярной (рейснеровой) мембраной и более плотной и упругой – основной (базилярной, базальной) мембраной. На вершине улитки обе эти мембраны соединяются и в них имеется отверстие – геликотрема. Вестибулярная и основная мембраны делят костный канал на три хода или лестницы, заполненных жидкостью.

Верхний канал улитки, или вестибулярная лестница, берет начало от овального окна и продолжается до вершины улитки, где он через геликотрему сообщается с нижним каналом улитки – барабанной лестницей, которая начинается в области круглого окна. Верхний и нижний каналы заполнены перилимфой, напоминающей по составу спинномозговую жидкость. Средний – перепончатый канал (улитковая лестница) не сообщается с полостью других каналов и заполнен эндолимфой. На базилярной (основной) мембране в улитковой лестнице расположен рецепторный аппарат улитки – орган Корти , состоящий из волосковых клеток. Над волосковыми клетками расположена покровная (текториальная) мембрана. При передаче звуковых колебаний через систему слуховых косточек к улитке в последней происходит колебание жидкости и, соответственно, мембраны, на которой находятся волосковые клетки. Волоски касаются текториальной мембраны и деформируются, что и является непосредственной причиной возбуждения рецепторов и генерации рецепторного потенциала. Рецепторный потенциал вызывает выделение в синапсе медиатора – ацетилхолина, что в свою очередь приводит к генерации потенциалов действия в волокнах слухового нерва. Далее это возбуждение передается к нервным клеткам спирального ганглия улитки, а оттуда в слуховой центр продолговатого мозга – кохлеарные ядра. После переключения на нейронах кохлеарных ядер импульсы поступают к следующему клеточному скоплению – ядрам верхнеоливарного комплекса моста. Все афферентные пути из кохлеарных ядер и ядер комплекса верхней оливы заканчиваются в задних холмах, или нижнем двухолмии, – слуховом центре среднего мозга. Отсюда нервные импульсы поступают во внутренне коленчатое тело таламуса, отростки клеток которого направляются к слуховой коре. Слуховая кора находится в верхней части височной доли и включает 41-е и 42-е поля (по Бродману).

Помимо восходящего (афферентного) слухового пути имеется и нисходящий центробежный, или эфферентный, путь, предназначенный для регуляции сенсорного потока

.Принципы переработки слуховой информации и основы психоакустики

Основными параметрами звука являются его интенсивность (или уровень звукового давления), частота, продолжительность и пространственная локализация источника звука. Какие механизмы лежат в основе восприятия каждого из этих параметров?

Интенсивность звука на уровне рецепторов кодируется амплитудой рецепторного потенциала: чем громче звук, тем больше амплитуда. Но здесь, как и в зрительной системе имеет место не линейная, а логарифмическая зависимость. В отличие же от зрительной системы в слуховой системе используется и другой способ – кодирование числом возбужденных рецепторов (благодаря разному уровню порога у разных волосковых клеток).

В центральных отделах слуховой системы при увеличении интенсивности, как правило, увеличивается частота нервных импульсов. Однако для центральных нейронов наиболее значимым является не абсолютный уровень интенсивности, а характер ее изменения во времени (амплитудно-временная модуляция).

Частота звуковых колебаний. Рецепторы на базальной мембране расположены в строго определенном порядке: на той части, которая расположена ближе к овальному окну улитки, рецепторы реагируют на высокие частоты, а расположенные на участке мембраны ближе к верхушке улитке, реагируют на низкие частоты. Таким образом, частота звука кодируется местоположением рецептора на базальной мембране. Такой способ кодирования сохраняется и в вышележащих структурах, поскольку они являются своеобразной «картой» основной мембраны и взаиморасположение нервных элементов здесь точно соответствует таковому на базальной мембране. Такой принцип получил название топического. В то же время нужно заметить, что на высоких уровнях сенсорной системы нейроны реагируют уже не на чистый тон (частоту), а на его изменение во времени, т.е. на более сложные сигналы, имеющие, как правило, то или иное биологическое значение.

Длительность звука кодируется длительностью разряда тонических нейронов, которые способны возбуждаться в течение всего времени действия раздражителя.

Пространственная локализация звука обеспечивается преимущественно за счет двух разных механизмов. Их включение зависит от частоты звука или его длины волны. При низкочастотных сигналах (примерно до 1,5 кГц) длина волны оказывается меньше межушного расстояния, равного в среднем у человека 21 см. В этом случае локализация источника осуществляется благодаря разному времени прихода звуковой волны на каждое ухо в зависимости от азимута. При частотах больше 3 кГц длина волны заведомо меньше межушного расстояния. Такие волны не могут обогнуть голову, они многократно отражаются от окружающих предметов и головы, теряя при этом энергию звуковых колебаний. В этом случае локализация осуществляется в основном за счет межушных различий по интенсивности. В области частот от 1,5 Гц до 3 кГц происходит смена временного механизма локализации на механизм оценки интенсивности, а область перехода оказывается неблагоприятной для определения местонахождения источника звука.

При определении местонахождения источника звука важно оценить его удаленность. Существенную роль в решении этой задачи играет интенсивность сигнала: чем больше расстояние от наблюдателя, тем меньше воспринимаемая интенсивность. При больших расстояниях (более 15 м) мы учитываем спектральный состав дошедшего до нас звука: звуки высокой частоты затухают быстрее, т.е. «пробегают» меньшее расстояние, звуки низкой частоты, напротив, затухают медленнее и распространяются дальше. Именно поэтому звуки, издаваемые удаленным источником, кажутся нам более низкими. Одним из факторов, существенно облегчающих оценку удаленности, является реверберация звукового сигнала от отражающих поверхностей, т.е. восприятие отраженного звука.

Слуховая система способна определять не только местоположение неподвижного, но и движущегося источника звука. Физиологической основой оценки локализации источника звука является активность так называемых нейронов-детекторов движения, расположенных в верхнеоливарном комплексе, задних холмах, внутреннем коленчатом теле и слуховой коре. Но ведущая роль здесь принадлежит верхним оливам и задним холмам.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Рассмотрите строение органа слуха. Опишите функции наружного уха.

2. Какова роль среднего уха в передаче звуковых колебаний?

3. Рассмотрите строение улитки и органа Корти.

4. Что представляют собой слуховые рецепторы и что является непосредственной причиной их возбуждения?

5. Как происходит преобразование звуковых колебаний в нервные импульсы?

6. Охарактеризуйте центральные отделы слухового анализатора.

7. Oпишите механизмы кодирования интенсивности звука на разных уровнях слуховой системы?

8. Каким образом кодируется частота звука?

9. Какие механизмы пространственной локализации звука вы знаете?

10. В каком диапазоне частот воспринимает звуки ухо человека? Почему самые низкие пороги по интенсивности у человека лежат в области 1–2 кГц?

Слуховая сенсорная система (слуховой анализатор) - второй по значению дистантный анализатор человека. Слух играет важнейшую роль именно у человека в связи с возникновением членораздельной речи. Акустические (звуковые) сигналы представляют собой колебания воздуха с разной частотой и силой. Они возбуждают слуховые рецепторы, находящиеся в улитке внутреннего уха. Рецепторы активируют первые слуховые нейроны, после чего сенсорная информация передается в слуховую область коры большого мозга (височный отдел) через ряд последовательных структур.

Орган слуха (ухо) - это периферический отдел слухового анализатора, в котором расположены слуховые рецепторы. Строение и функции уха представлены в табл. 12.2 и на рис. 12.9 2 .

Таблица 12.2

Строение и функции уха

• 1 См.: Резанова Е.Л., Антонова И.П., Резанов А.А. Указ. соч.
• 2 См.: Физиология человека: Учебник. В 2 т.

Рис. 12.9.

Механизм передачи и восприятия звука. Звуковые колебания улавливаются ушной раковиной и по наружному слуховому проходу передаются барабанной перепонке, которая начинает колебаться в соответствии с частотой звуковых волн. Колебания барабанной перепонки передаются цепи косточек среднего уха и при их участии - мембране овального окна. Колебания мембраны окна преддверия передаются перилимфе и эндолимфе, что вызывает колебания основной мембраны вместе с расположенным на ней кортиевым органом. При этом волосковые клетки своими волосками касаются покровной (текториальной) мембраны, и вследствие механического раздражения в них возникает возбуждение, которое передается далее на волокна преддверно-улиткового нерва (рис. 12.10 ).

Расположение и структура рецепторных клеток кортиевого органа. На основной мембране расположены два вида рецепторных волосковых клеток: внутренние и наружные, отделенные друг от друга кортиевыми дугами.

Внутренние волосковые клетки располагаются в один ряд; общее число их по всей длине перепончатого канала достигает 3500. Наружные волосковые клетки располагаются в три-четыре ряда; их общее число 12 000-20 000. Каждая волосковая клетка имеет удлиненную

Рис. 12.10.

Канал улитки разделен на барабанную и вестибулярную лестницы и перепончатый канал (средняя лестница), в котором расположен кортиев орган. Перепончатый канал отделен от барабанной лестницы базилярной мембраной. В ее составе проходят периферические отростки нейронов спирального ганглия, образующие синаптические контакты с наружными и внутренними волосковыми клетками

форму; один ее полюс фиксирован на основной мембране, а второй находится в полости перепончатого канала улитки. На конце этого полюса есть волоски, или стереотипии. Их число на каждой внутренней клетке составляет 30-40, и они очень короткие - 4-5 мкм; на каждой наружной клетке число волосков достигает 65-120, они тоньше и длиннее. Волоски рецепторных клеток омываются эндолимфой и контактируют с покровной (текториальной) мембраной, которая по всему ходу перепончатого канала расположена над волосковыми клетками.

Механизм слуховой рецепции. При действии звука основная мембрана начинает колебаться, наиболее длинные волоски рецепторных клеток (стереоцилии) касаются покровной мембраны и несколько наклоняются. Отклонение волоска на несколько градусов приводит к натяжению тончайших вертикальных нитей (микрофиламентов), связывающих между собой верхушки соседних волосков данной клетки. Это натяжение чисто механически открывает от одного до пяти ионных каналов в мембране стереоцилии. Через открытый канал в волосок начинает поступать калиевый ионный ток. Сила натяжения нити, необходимая для открытия одного канала, ничтожна - около 2-10 -13 Н. Еще более удивительным кажется то, что наиболее слабые из ощущаемых человеком звуков растягивают вертикальные нити, связывающие верхушки соседних стереоцилий, на расстояние, вдвое меньшее, чем диаметр атома водорода.

Тот факт, что электрический ответ слухового рецептора достигает максимума уже через 100-500 мкс, означает, что ионные каналы мембраны открываются непосредственно механическим стимулом без участия вторичных внутриклеточных посредников. Это отличает механорецепторы от значительно медленнее работающих фоторецепторов.

Деполяризация пресинаптического окончания волосковой клетки приводит к выходу в синаптическую щель нейромедиатора (глутамата или аспартата). Воздействуя на постсинаптическую мембрану афферентного волокна, медиатор вызывает генерацию возбуждения постсинаптического потенциала и далее - генерацию распространяющихся в нервных центрах импульсов.

Открытие всего нескольких ионных каналов в мембране одной стереоцилии явно мало для возникновения рецепторного потенциала достаточной величины. Важным механизмом усиления сенсорного сигнала на рецепторном уровне слуховой системы является механическое взаимодействие всех стереоцилий (около 100) каждой волосковой клетки. Оказалось, что все стереоцилии одного рецептора связаны между собой в пучок тонкими поперечными нитями. Поэтому, когда сгибаются один или несколько более длинных волосков, они тянут за собой все остальные волоски. В результате этого открываются ионные каналы всех волосков, обеспечивая достаточную величину рецепторного потенциала.

Бинауральный слух. Человек и животные обладают пространственным слухом, т.е. способностью определять положение источника звука в пространстве. Это свойство основано на наличии двух симметричных половин слухового анализатора (бинауральный слух).

Острота бинаурального слуха у человека очень высока: он способен определять расположение источника звука с точностью порядка 1 углового градуса. Физиологической основой этого служит способность нейронных структур слухового анализатора оценивать интера- уральные (межушные) различия звуковых стимулов по времени их прихода на каждое ухо и по их интенсивности. Если источник звука находится в стороне от средней линии головы, звуковая волна приходит на одно ухо несколько раньше и большей силы, чем на другое. Оценка удаленности звука от организма связана с ослаблением звука и изменением его тембра.

• См.: Физиология человека: Учебник. В 2 т.

Периферический отдел слуховой сенсорной системы состоит из трех частей: наружного, среднего и внутреннего уха (рис. 5.8).Орган слуха занимает важное место в получении информации организмом. От его нормального функционирования в значительной степени зависят успехи учащихся в освоении учебного материала, а также развитие речи, оказывающей решающее влияние на психическое развитие в целом. Орган слуха связан с органами сохранения равновесия, которые участвуют в поддержании определенной позы тела.

Наружное ухо включает ушную раковину и наружный слуховой проход.

Ушная раковина предназначена для улавливания звуковых колебаний, которые далее передаются по наружному слуховому проходу к барабанной перепонке. Наружный слуховой проход имеет длину около 24 мм, он выстлан кожей, снабженной тонкими волосками и особыми потовыми железами, которые выделяют ушную серу. Ушная сера состоит из жировых клеток, содержащих пигмент. Волоски и ушная сера выполняют защитную роль.

Барабанная перепонка находится на границе между наружным и средним ухом. Она очень тонкая (около 0,1 мм), снаружи покрыта эпителием, а изнутри - слизистой оболочкой. Барабанная перепонка расположена наклонно и при воздействии на нее звуковых волн начинает колебаться. И так как барабанная перепонка не имеет собственного периода колебаний, то она колеблется при всяком звуке соответственно его частоте и амплитуде.

Среднее ухо представлено барабанной полостью неправильной формы в виде маленького плоского барабана, на который туго натянута колеблющаяся перепонка, и слуховой, или евстахиевой, трубой.

В полости среднего уха расположены сочленяющиеся между собой слуховые косточки - молоточек, наковальня, стремечко. Среднее ухо отделено от внутреннего перепонкой овального окна.

Рукоятка молоточка одним концом соединена с барабанной перепонкой, другим с наковальней, которая в свою очередь с помощью сустава подвижно соединена со стремечком. К стремечку прикреплена стременная мышца, удерживающая его у перепонки овального окна преддверия. Звук, пройдя наружное ухо, действует на барабанную перепонку, с которой соединен молоточек. Система этих трех косточек увеличивает давление звуковой волны в 30-40 раз и передает ее на перепонку овального окна преддверия, где она трансформируется в колебания жидкости - эндолимфы.

Посредствам слуховой трубы барабанная полость соединена с носоглоткой. Функция евстахиевой трубы заключается в выравнивании давления на барабанную перепонку изнутри и снаружи, что создает наиболее благоприятные условия для ее колебания. Поступление воздуха в барабанную полость происходит во время глотания или зевания, когда просвет трубы открывается, и давление в глотке и барабанной полости выравнивается.

Внутреннее ухо представляет собой костный лабиринт, внутри которого находится перепончатый лабиринт из соединительной ткани. Между костным и перепончатым лабиринтом имеется жидкость - перилимфа, а внутри перепончатого лабиринта - эндолимфа.

В центре костного лабиринта находится преддверие, спереди от него улитка, а сзади - полукружные каналы. Костная улитка - спирально извитой канал, образующий 2,5 оборота вокруг стержня конической формы. Диаметр костного канала у основания улитки 0,04 мм, а на вершине - 0,5 мм. От стержня отходит костная спиральная пластинка, которая делит полость канала на две части, или лестницы.

В улитковом ходе, внутри среднего канала улитки, находится звуковоспринимающий аппарат - спиральный, или кортиев, орган (рис. 5.9). Он имеет базальную (основную) пластину, которая состоит из 24 тыс. тонких фибриозных волоконец различной длины, очень упругих и слабо связанных друг с другом. Вдоль нее в 5 рядов располагаются опорныеи волосковые чувствительные клетки, которые являются собственно слуховыми рецепторами.

Рецепторные клетки имеют удлиненную форму. Каждая волосковая клетка несет 60-70 мельчайших волосков (длиной 4-5 мкм), которые омываются эндолимфой и контактируют с покровной пластиной. Слуховой анализатор воспринимает звук различных тонов. Основной характеристикой каждого звукового тона является длина звуковой волны.

Длина звуковой волны определяется расстоянием, которое проходит звук за 1 сек., деленным на число полных колебаний, совершаемых звучащим телом за это же время. Чем больше число колебаний, тем меньше длина волны. У высоких звуков волна короткая, измеряемая в миллиметрах, у низких - длинная, измеряемая в метрах.

Высота звука определяется его частотой, или числом колебаний за 1 сек. Частота измеряется в герцах (Гц). Чем больше частота звука, тем звук выше. Сила звука пропорциональна амплитуде колебаний звуковой волны и измеряется в белах (чаще применяется децибел, дБ).

Человек в состоянии услышать звуки от 12-24 до 20 000 Гц. У детей верхняя граница слуха достигает 22 000 Гц, у пожилых людей она ниже - около 15 000 Гц.

Проводниковый отдел. Волосковые клетки охватываются нервными волокнами улитковой ветви слухового нерва, который несет нервный импульс в продолговатый мозг, далее, перекрещиваясь со вторым нейроном слухового пути, он направляется к задним буграм четверохолмия и ядрам внутренних коленчатых тел промежуточного мозга, а от них - в височную область коры, где располагается центральная часть слухового анализатора.

Центральный отдел слухового анализатора расположен в височной доле. Первичная слуховая кора занимает верхний край верхней височной извилины, она окружена вторичной корой (рис. 5.1). Смысл услышанного интерпретируется в ассоциативных зонах. У человека в центральном ядре слухового анализатора особое значение имеет зона Вернике, расположенная в задней части верхней височной извилины. Эта зона ответственна за понимание смысла слов, она является центром сенсорной речи. При длительном действии сильных звуков возбудимость звукового анализатора понижается, а при длительном пребывании в тишине возрастает. Это адаптация наблюдается в зоне более высоких звуков.

Возрастные особенности. Закладка периферического отдела слуховой сенсорной системы начинается на 4-й неделе эмбрионального развития. У 5-месячного плода улитка уже имеет форму и размеры, характерные для взрослого человека. К 6-му месяцу пренатального развития заканчивается дифференциация рецепторов.

Миелинизация проводникового отдела идет медленными темпами, и заканчивается лишь к 4-м годам.

Слуховая зона копы выделяется на 6-м месяце внутриутробной жизни, но особенно интенсивно первичная сенсорная кора развивается на протяжении второго года жизни, развитие продолжается до 7-ми лет.

Несмотря на незрелость сенсорной системы уже в 8-9 месяцев пренатального развития ребенок воспринимает звуки и реагирует на них движениями.

У новорожденных орган слуха не волне развит, и нередко считают, что ребенок рождается глухим. В действительности имеет место относительная глухота, которая связана с особенностями строения уха. Наружный слуховой проход у новорожденных короткий и узкий и поначалу расположен вертикально. До 1 года он представлен хрящевой тканью, которая в дальнейшем окостеневает, этот процесс длится до 10-12-ти лет. Барабанная перепонка расположена почти горизонтально, она намного толще, чем у взрослых. Полость среднего уха заполнена амниотической жидкостью, что затрудняет колебания слуховых косточек. С возрастом эта жидкость рассасывается, и полость заполняется воздухом. Слуховая (евстахиева) труба у детей шире и короче, чем у взрослых, и через нее в полость среднего уха могут попадать микробы, жидкости при насморке, рвоте и др. Этим объясняется довольно частое у детей воспаление среднего уха (отит).

С первых дней после рождения ребенок реагирует на громкие звуки вздрагиванием, изменением дыхания, прекращением плача. На 2-м месяце ребенок дифференцирует качественно разные звуки, в 3-4 месяца различает высоту звуков в пределах от 1-ой до 4-х октав, в 4-5 месяцев звуки становятся условнорефлекторными раздражителями. К 1-2-м годам дети дифференцируют звуки, разница между которыми составляет 1-2, а к 4-5-ти годам - даже ѕ и Ѕ музыкального тона.

Порог слышимости также изменяется с возрастом. У детей 6-9-ти лет он составляет 17-24 дБ, у 10-12-летних - 14-19 дБ. Наибольшая острота слуха достигается к среднему и старшему школьному возрасту (14-19 лет). У взрослого порог слышимости лежит в пределах 10-12 дБ.

Чувствительность слухового анализатора к различным частотам неодинакова в разном возрасте. Дети лучше воспринимают низкие частоты, чем высокие. У взрослых до 40 лет наибольший порог слышимости отмечается при частоте 3000 Гц, в 40-50 лет - 2000 Гц, после 50 лет - 1000 Гц, причем с этого возраста понижается верхняя граница воспринимаемых звуковых колебаний.

Функциональное состояние слухового анализатора зависит от действия многих факторов окружающей среды. Специальной тренировкой можно добиться повышения его чувствительности. Например, занятия музыкой, танцами, фигурным катанием, спортивной и художественной гимнастикой вырабатывают тонкий слух. С другой стороны, физическое и умственное утомление, высокий уровень шумов, резкие колебания температуры и давления значительно снижают чувствительность органов слуха.

Действие шума на функциональное состояние организма. Шумы по-разному могут влиять на организм. Специфическое действие в той или иной степени проявляется нарушением слуха, неспецифическое - разного рода отклонениями со стороны ЦНС, вегетативной реактивности, эндокринными расстройствами, нарушением функционального состояния сердечно - сосудистой системы и пищеварительного тракта.

Так, показано, что у лиц молодого и среднего возраста воздействие шума интенсивностью в 90 дБ в течение часа приводит к снижению остроты зрения, увеличивает латентный период зрительного и слухового анализаторов, ухудшает координацию движений. У детей наблюдаются более резкие нарушения нервных процессов в коре, формирование запредельного торможения, появляются головные боли, бессонница и др.

Наибольшее отрицательное воздействие шум оказывает на неокрепший организм детей и подростков. Шум до 40 дБ не влияет на функциональное состояние центральной нервной системы, а воздействие шума в 50 дБ уже вызывает у учащихся повышение порога слуховой чувствительности, снижение внимания, вследствие чего они допускают много ошибок при выполнении различных заданий.

Учителям и родителям необходимо помнить, что чрезмерные шумы могут вызвать нервно-психические расстройства у детей и подростков. И поскольку дети значительную часть времени проводят в школе, выполнение гигиенических мероприятий по снижению шума является обязательным условием.

Слух является органом чувств человека, который способствует психическому развитию полноценной личности, ее адаптации в социуме. Со слухом связанны звуковые языковые общения. С помощью слухового анализатора человек воспринимает и различает звуковые волны, состоящие из последовательных сгущения и разрежения воздуха.

Слуховой анализатор состоит из трех частей: 1) рецепторного аппарата, содержащегося во внутреннем ухе; 2) проводящих путей, представленных восьмой парой черепно-мозговых (слуховых) нервов; 3) центра слуха в височной доле коры больших полушарий.

Слуховые рецепторы (фонорецепторы) содержатся в улитке внутреннего уха, которая расположена в пирамиде височной кости. Звуковые колебания, прежде чем дойти до слуховых рецепторов, проходят через всю систему звукопроводящих и звукоусиливающих частей.

Ухо - это орган слуха, который состоит из 3-х частей: внешнего, среднего и внутреннего уха.

Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода. Наружное ухо служит для улавливания звуков. Ушная раковина образована эластичным хрящом, снаружи покрыта кожей. Внизу дополнена складкой - мочкой, которая заполнена жировой тканью.

Наружный слуховой проход (2,5 см), где происходит усиление звуковых колебаний в 2-2,5 раза, выслан тонкой кожей с тонкими волосами и видоизмененными потовыми железами, которые вырабатывают ушную серу, состоящий из жировых клеток и содержит пигмент. Волоски и ушная сера выполняют защитную роль.

Среднее ухо состоит из барабанной перепонки, барабанной полости и слуховой трубы. На границе между наружным и средним ухом находится барабанная перепонка, которая внешне покрыта эпителием, а изнутри слуховой оболочкой. Звуковые колебания, которые подходят к барабанной перепонке, заставляют ее колебаться с той же частотой. С внутренней стороны перепонки находится барабанная полость, внутри которой расположены слуховые косточки , соединенные между собой - молоточек, наковальня и стремя . Через системы слуховых косточек колебания барабанной перепонки передаются во внутреннее ухо. Слуховые косточки размещены так, что образуют рычаги, которые уменьшают размах звуковых колебаний и увеличивают их силу.

Барабанная полость соединена с носоглоткой с помощью евстахиевой трубы, которая поддерживает одинаковое давление извне и изнутри на барабанную перепонку.

На рубеже среднего и внутреннего уха является перепонка, которая содержит овальное окно . Стремя прилегает к овальному окну внутреннего уха.

Внутреннее ухо находится в полости пирамиды височной кости и представляет собой костный лабиринт, внутри которого есть перепончатый лабиринт из соединительной ткани. Между костным и перепончатыми лабиринтами содержится жидкость - перилимфа, а внутри перепончатого лабиринта - эндолимфа. В стенке, отделяющей среднее ухо от внутреннего, кроме овального окна, есть еще круглое окно, которое делает возможным колебания жидкости.

Костный лабиринт состоит из трех частей: в центре - преддверие, спереди от него улитка , а сзади - полукружные каналы . Внутри среднего канала улитки, в улитковом ходе содержатся звуковоспринимающий аппарат - спиральный или кортиев орган. Он имеет основную пластинку, которая состоит примерно из 24 тыс. фиброзных волоконец. На основной пластинке вдоль нее в 5 рядов расположены опорные и волосковые чувствительные клетки, которые являются собственно слуховыми рецепторами . Волоски рецепторных клеток омываются эндолимфой и контактируют с покровной пластинкой. Волосковые клетки охватываются нервными волосками улитковой ветви слухового нерва. В продолговатом мозге содержится второй нейрон слухового пути, дальше этот путь идет, в основном перекрещиваясь, к задним буграм четверохолмия, а от них в височную область коры, где расположена центральная часть слухового анализатора.

Для слухового анализатора звук является адекватным раздражителем. Все вибрации воздуха, воды и другого упругого среды делятся на периодические (тоны) и непериодические (шумы). Тона бывают высокие и низкие. Основной характеристикой каждого звукового тона является длина звуковой волны, которой соответствует определенное количество колебаний в секунду. Длину звуковой волны определяют расстоянием, которое проходит звук в секунду, поделенную на количество полных колебаний, осуществляемых тело, которое звучит, в секунду.

Человеческое ухо воспринимает звуковые колебания в пределах 16-20 000 Гц, сила которых выражается в децибелах (дБ). Звуковые колебания частотой более 20 кГц человек не слышит. Это - ультразвуки.

Звуковые волны - это продольные колебания среды. Сила звука зависит от размаха (амплитуды) колебаний воздушных частиц. Звук характеризуется тембром или окраской.

Наибольшую возбудимость ухо имеет к звукам с частотой колебаний от 1000 до 4000 Гц. Ниже и выше этого показателя возбудимость уха снижается.

В 1863 году Гельмгольц предложил резонансную теорию слуха . Воздушные звуковые волны, попадая в наружный слуховой проход, обуславливают колебания барабанной перепонки, далее колебания передаются через среднее ухо. Система слуховых косточек, действуя как рычаг, усиливает звуковые колебания и передает их жидкости, содержащейся между костным и перепончатыми лабиринтами завитки. Звуковые волны могут передаваться и через воздух, содержащийся в среднем ухе.

По резонансной теории, колебания эндолимфы вызывают колебания основной пластинки, волокна которой имеют разную длину, настроенные на разные тона и составляют собой набор резонаторов, которые звучат в унисон различным звуковым колебаниям. Кратчайшие волны воспринимаются у основы улитки, а длинные у верхушки.

Во время колебания соответствующих резонирующих участков основной пластинки колеблются и расположенные на ней чувствительны волосковые клетки. Мельчайшие волоски этих клеток касаются при колебании покровной пластинки и деформируются, что ведет к возбуждению волосковых клеток и проведения импульсов по волокнам улиткового нерва в центральную нервную систему. Поскольку полной изоляции волокон основной мембраны нет, то одновременно начинают колебаться и соседние волокна, что соответствует обертонам. Обертон - звук, число колебаний которого в 2, 4, 8 и т.д. раз превышает число колебаний основного тона.

При длительном воздействии сильных звуков возбудимость звукового анализатора снижается, а при длительном пребывании в тишине возбудимость возрастает. Это адаптация . Наибольшая адаптация наблюдается в зоне более высоких звуков.

Чрезмерный шум не только ведет к потере слуха, но и вызывает психические нарушения у людей. Специальными опытами на животных доказана возможность появления "акустического шока " и "акустических коряг", порой смертельных.

6. Болезни уха и гигиена слуха. Профилактика негативного влияния "школьного" шума на организм школьника

Воспаление уха - отит . Чаще всего встречается отит среднего уха - опасная болезнь, потому что рядом с полостью среднего уха - головной мозг и его оболочки. Отит чаще всего возникает как осложнение гриппа, острых респираторныхзаболеваний; инфекция из носоглотки может перейти по евстахиевой трубе в полость среднего уха. Отит протекает как тяжелое заболевание и проявляется сильными болями в ухе, высокой температурой тела, сильной головной болью, значительным снижением слуха. При упомянутых признаках необходимо немедленно обратиться к врачу. Профилактика отита: лечение острых и хронических болезней носоглотки (аденоидов, насморка, гайморита). Если возник насморк, нельзя сильно сморкаться, чтобы инфекция через евстахиеву трубу попала в среднее ухо. Нельзя сморкаться одновременно обеими половинами носа, а надо делать это поочередно, прижимая крыло носа к носовой перегородки.

Глухота - полная потеря слуха на одно или оба уха. Она может быть приобретенной или врожденной.

Приобретенная глухота чаще всего является следствием двустороннего отита среднего уха, который сопровождался разрывом обеих барабанных перепонок или тяжелому воспалению внутреннего уха. Глухота может быть вызвана тяжелыми дистрофическими поражениями слуховых нервов, которые часто связаны с профессиональными факторами: шумом, вибрацией, действием паров химических веществ или с травмами головы (например, в результате взрыва). Частой причиной глухоты является отосклероз - болезнь, при которой слуховые косточки (особенно стремя) становятся неподвижными. Эта болезнь была причиной глухоты у выдающегося композитора Людвига Ван Бетховена. К глухоте может привести бесконтрольное применение антибиотиков, которые негативно действуют на слуховой нерв.

Врожденная глухота связана с врожденным нарушением слуха. причинами которого могут быть вирусные болезни матери во время беременности (краснуха, корь, грипп), бесконтрольное употребление ею некоторых лекарств, особенно- антибиотиков, употребление алкоголя, наркотиков, курения. Рожденный глухой ребенок, никогда не слыша речи, становится глухонемым.

Гигиена слуха - система мер, направленная на охрану слуха, создание оптимальных условий для деятельности слухового анализатора, способствует нормальному его развитию и функционированию.

Различают специфическое и неспецифическое действие шума на организм человека. Специфическое действие проявляется в нарушениях слуха разной степени, неспецифическое - в различных отклонениях в деятельности ЦНС, расстройствах вегетативной реактивности, эндокринных расстройствах, функциональном состоянии сердечно-сосудистой системы и пищеварительного тракта. У лиц молодого и среднего возраста при уровне шума 90 дБ (децибел), который длится в течение часа, снижается возбудимость клеток коры головного мозга, ухудшаются координация движений, острота зрения, устойчивость ясного видения, удлиняется латентный период зрительной и слухомоторных реакций. По такой же продолжительности работы в условиях воздействия шума, уровень которого составляет 96 дБ, наблюдается еще более резкие нарушения корковой динамики, фазовые состояния, запредельной торможения, расстройства вегетативной реактивности. Ухудшаются показатели мышечной работоспособности (выносливости, утомляемости) и показатели труда. Работа в условиях воздействия шума, уровень которого - 120 дБ, может вызвать нарушения в виде астенических неврастеническим проявлений. Появляются раздражительность, головные боли, бессонница, расстройства эндокринной системы. Происходят изменения в сердечно-сосудистой системе: нарушается тонус сосудов и ритм сердечных сокращений, возрастает или снижается артериальное давление.

На взрослых и особенно детей чрезвычайно негативное влияние (неспецифический и специфический) производит шум в помещениях, где включены на полную громкость радиоприемники, телевизоры, магнитофоны и тому подобное.

Сильно влияет шум на детей и подростков. Изменение функционального состояние слухового и других анализаторов наблюдается у детей под влиянием "школьного" шума, уровень интенсивности которого в основных помещениях школы колеблется от 40 до 110 дБ. В классе уровень интенсивности шума в среднем составляет 50-80 дБ, во время перерывов может достигать 95 дБ.

Шум, который не превышает 40 дБ, не вызывает негативных изменений в функциональном состоянии нервной системы. Изменения заметны при воздействии шума, уровень которого составляет 50-60 дБ. Согласно данным исследований, решения математических задач требует при шумовой громкости 50 дБ на 15-55%, 60 дБ - на 81 -100% больше времени, чем к действию шума. Ослабление внимания школьников в условиях воздействия шума указанной громкости достигало 16%. Снижение уровней "школьного" шума и его неблагоприятного воздействия на здоровье учащихся достигается благодаря ряду комплексных мероприятий:строительных, технических и организационных.

Так, ширина "зеленой зоны" со стороны улицы должна быть не менее 6 м. Целесообразно вдоль этой полосы на расстоянии не менее 10 м от здания посадить деревья, кроны которых задерживать распространение шума.

Важное значение в уменьшении "школьного" шума имеет гигиенически правильное расположение учебных помещений в здании школы. Мастерские, спортивные залы размещаются на первом этаже в отдельном крыле или пристройке.

Гигиеническим стандартам, направленным на сохранение зрения и слуха учащихся и учителей, должны отвечать размеры учебных помещений: длина (размер от доски до противоположной стенки) и глубина классных комнат. Длина классной комнаты, не превышает 8 м, обеспечивает ученикам с нормальной остротой зрения и слуха, которые сидят на последних партах, четкое восприятие речи учителя и ясное видение того, что написано на доске. По первым и вторыми партами (столами) в любом ряду отводятся места для учащихся с ослабленным слухом, поскольку речь воспринимается от 2 до 4 м, а шепот - от 0,5 до 1 м. Восстановить функциональное состояние слухового анализатора и предупредить сдвиги в других физиологических системах организма подростка помогают небольшие перерывы (10-15 мин.).

Слуховая сенсорная система имеет огромное значение для человека. Физиология предусматривает наличие системы, которая включает зрительное и слуховое восприятие информации, на основе чего формируются образы и происходит межличностное общение. Звуковые сигналы проходят несколько этапов обработки, прежде чем информация примет осознанную форму. Каждый из них необходимо рассмотреть более подробно.

Воспринимающая система

Слуховая сенсорная система и её физиология имеют довольно сложную структуру. У человека она представлена тремя основными частями:

• воспринимающая;
• проводящая;
• центральная.

Первый контакт происходит в воспринимающей системе человека. Она представлена непосредственно таким органом слуха, как ухо. Физиология подразумевает выделение , каждый из которых выполняет набор задач, по итогу которых происходит кодировка и распознание звуковых импульсов.

Ухо человека имеет три составляющих части:

• наружную;
• среднюю;
• внутреннюю.

Физиология слуховой системы человека заключается в том, что внешний раздражитель, то есть звук, проходит длинную цепочку передачи сигнала в мозг человека. В воспринимающем отделе аудиоинформация начинает свое путешествие целым рядом этапов. Вначале звуковые волны улавливаются наружным ухом. Ушная раковина захватывает звук, и позволяет определить направление расположения его источника.

Далее сигнал поступает через к барабанной перепонке, вызывая её колебание и приводя в движение среднего уха. Всего их три: молоточек, наковальня и стремечко. Молоточек соединяется с барабанной перепонкой и наковальней, а стремечко – наковальней и .

Внутреннее ухо представлено лабиринтом. Здесь располагается улитка и , отвечающий за равновесие и ориентацию человека в пространстве. Непосредственно во внутреннем ухе человека происходит кодировка сигнала. Звуковые колебания улавливаются волосковыми рецепторами и преобразуются в нервные импульсы. Здесь функции воспринимающей системы считаются завершенными.

Если на этом этапе возникают проблемы, говорят о наличии функциональной (кондуктивной) тугоухости. Дисфункция или повреждение одного из элементов звуковоспринимающей системы не позволяет аудиоинформации пройти полноценный путь передачи. Снижение чувствительности барабанной перепонки, повреждение косточек, избыток экссудата или наличие воспалительного процесса – все эти факторы ухудшают слух, влияют на увеличение порога чувствительности и громкости, способствуют искажению информации и затрудняют её распознание.

Проводящая и центральная системы

Предварительно обработанная информация, а именно преобразованные в нервные импульсы звуковые волны, продолжают свой путь в проводящей системе человека. Ее физиология подразумевает наличие нерва, который является проводником между двумя крайними точками: воспринимающим и центральным отделом.

Слуховой нерв имеет несколько ответвлений. Одна его часть соединяется с вестибулярным аппаратом. Благодаря этому сигнал из позволяет проинформировать человека о его положении в пространстве. Этот отросток соединяется со слуховым нервом.

Слуховой отросток контактирует с улиткой, в которой происходит преображение звуковых волн в нейронные связи. В итоге полученный импульс проходит по стволу и поступает в центральную слуховую систему, то есть головной мозг.

Центральная часть представлена стволом головного мозга и слуховой зоной коры больших полушарий. Основной центр приема импульсов располагается в височной области. Подобная физиология обеспечивает прием, обработку и расшифровку аудиоинформации.

При нарушении работы рецепторов внутреннего уха, проводниковой и центральной систем у человека диагностируется нейросенсорная (сенсоневральная) тугоухость. При серьезных патологиях может наблюдаться полная глухота. Если с кондуктивной формой можно справиться и откорректировать работу поврежденных отделов уха посредством операции, медикаментов или протезирования, то здесь могут быть безвыходные ситуации. Частично возместить потерю слуха можно посредством аппаратного протезирования и вживления имплантатов. В частности, достаточно эффективным является кохлеарное вживление электродов во внутреннее ухо.

Значение и особенности слухового анализатора

Слуховая система имеет огромное значение в познании мира и ведении жизнедеятельности человека. Она позволяет контактировать с внешней средой еще с момента развития плода в утробе матери. Чтобы лучше понимать о чем идет речь, следует подробно рассмотреть возрастные особенности слуховой сенсорной системы.

Физиология человека – это сложное понятие. Если рассматривать непосредственно органы, связанные со слухом, они проходят долгий процесс формирования даже после появления ребенка на свет. В последнем триместре малыш может реагировать на голоса родных и приятные звуки, находясь в утробе матери, но после рождения происходят изменения в , который приспосабливается под новые условия жизни.

Первая особенность – это физиология воспринимающего анализатора. У младенцев ухо имеет минимум хрящевой ткани, а барабанная перепонка отличается большей толщиной и горизонтальным расположением. Кроме того, среднее ухо имеет связь с мозговой оболочкой, так как стенки полости еще не заросли окончательно и имеют небольшую толщину. А вот слуховые косточки мало чем отличаются от взрослых, но они могут быть частично заблокированы в первый месяц жизни ребенка. Это связано с тем, что евстахиева труба у малышей короткая и широкая, что открывает доступ в среднее ухо. После рождения в него может попасть околоплодная жидкость, но со временем эта проблема самоустранится.

В первый год происходит становление слухового анализатора. Вначале новорожденный реагирует рефлекторно на громкие звуки, но уже к полугоду он умеет их различать и определять источник шума. Далее начинает формироваться распознавание речевой составляющей, что подготавливает ребенка к развитию умения говорить и повторять за взрослыми.

Окончательное становление всех трех систем слухового анализатора, в частности, центрального, происходит к 12-13 годам.

По мере взросления человека качество слуха вначале улучшается, а затем начинает идти на спад. Особенно четко это заметно при сравнении чувствительности восприятия разных частот в том или ином возрасте. Изначально порог восприятия может достигать более 30 кГц, пик приходится на 15-20 лет. После чувствительность становится меньшей и уже к 30 годам человек зачастую не различает частоты в 15-17 кГц. В пожилом возрасте высокие частоты становятся недоступными для восприятия. Если же ухудшение слуха происходит раньше, стоит провериться на наличие тугоухости.

Также по мере старения и износа анализаторов, ухудшается восприятие определенной громкости. К 60 годам у многих людей порог остроты слуха смещается до 50-65 Дб. Это связано с наличием патологий, перенесенными ранее болезнями, естественным износом организма. Барабанная перепонка теряет свою эластичность, слуховые косточки становятся менее подвижными, а волосковые рецепторы со временем деформируются и отмирают. Чтобы замедлить эти процессы нужно на протяжении всей жизни следить за своим здоровьем и выполнять рекомендации относительно профилактики слуха.

Слуховые анализаторы представляют собой сложную систему. Природой была продумана каждая мелочь, чтобы увязать все элементы в цельный комплекс, позволяющий воспринимать и распознавать самые разнообразные аудиосигналы из внешнего мира, а в последующем – воспроизводить некоторые из них.