6.11.2. Механизм передачи звуковых колебаний
Прежде чем звуковые колебания достигнут внутреннего уха, они проходят через наружное и средне ухо. Наружное ухо служит, главным образом, для улавливания звуковых колебаний, поддержания постоянства влажности и температуры у барабанной перепонки (рис. 6.13).
Р
ис.
6.13. Схема уха и передачи звукового
сигнала.
За барабанной перепонкой начинается полость среднего уха, с другого конца закрытая перепонкой овального отверстия. Заполненная воздухом полость среднего уха соединяется с полостью носоглотки посредством евстахиевой трубы, служащей для выравнивания давления по обеим сторонам барабанной перепонки.
Барабанная перепонка, воспринимая звуковые колебания, передает их на систему расположенных в среднем ухе косточек(молоточек, наковальня и стремечко). Косточки не только передают колебания на мембрану овального отверстия, но и усиливают колебания звуковой волны. Происходит это в силу того, что в начале колебания передаются более длинному рычагу, образованному рукояткой молоточка и отростком наковальни. Во-вторых, этому же способствует и различие поверхностей стремечка (около 3,2·10-6м2) и барабанной перепонки (7·10-5). Уже одно последнее обстоятельство примерно в 22 раза (70:3,2) усиливает давление звуковой волны на барабанную перепонку. Но при усилении колебания барабанной перепонки происходит снижение их амплитуды.
Указанные выше и последующие звукопередающие структуры создают чрезвычайно высокую чувствительность слухового анализатора: звук воспринимается уже тогда, когда давление на барабанную перепонку становится выше 0,0001 мг/см2. При этом мембрана улитки перемещается на расстояние меньшее, чем диаметр атома водорода.
Роль мышц среднего уха.Расположенные в полости среднего уха мышцы (m. tensor tympani и m. stapedius), влияя на натяжение барабанной перепонки иограничивая амплитуду движениястремечка, участвуют в рефлекторнойадаптациислухового органа к интенсивности звука.
Сильный звук может вызвать нежелательные последствия как для слухового аппарата (вплоть до повреждения барабанной перепонки и волосков рецепторных клеток, нарушения микроциркуляции в улитке), так и для ЦНС. Поэтому для предотвращения указанных последствий рефлекторно уменьшается натяжение барабанной перепонки. В результате, с одной стороны, снижается возможность травматического разрыва барабанной перепонки, а с другой - снижается интенсивность колебания косточек и расположенных за ними структур внутреннего уха. Рефлекторная реакция мышцнаблюдается уже через 10 мс после начала действия сильного звука и проявляется при звуке в 30 - 40 децибел. Этот рефлекс замыкается на уровнестволовых отделов мозга. В ряде случаев воздушная волна бывает столь мощной и быстрой (например, при взрыве), что защитный механизм не успеет сработать и могут произойти различные повреждения слуха.
Значение рефлекса стременной мышцыв обеспечении слуха. Выше уже указывалось на значение рефлексов мышц среднего уха в обеспечении приспособления уха к действию различной по силе звуковой волны. Наиболее важную роль при этом играет стременная мышца. При ее сокращении подвижность сочленения наковальни и стремечка уменьшается в результате чего изменяется передача колебаний на мембрану овального окна. Это обеспечивает проявление двух эффектов:
- акустическую реакцию на громкий звук,
- предвокализационный рефлекс.
Акустический рефлекс стременной мышцы заключается в том, что при действии слишком громкого звука, который может оказывать отрицательный эффект, сокращение мышцы снижает интенсивность его при передаче на структуры внутреннего уха. Закрепление сустава ухудшает звукопередачу и снижает громкость на 20 дБ и более. Рефлекс вызывают звуки, которые на 80-90 дБ превышают порог слышимости.
Но этот рефлекс может не успеть предохранить ухо при резком громком звуке в связи с некоторым его отставанием (реф-лекс проявляется через 0,1 с). Однако имеется еще один механизм, знание которого может помочь человеку предохранить повреждение при действии таких звуков, то предвокализационный рефлекс (рис. 6.18). Дело в том, что когда человек говорит, то рефлекторно начинается сокращение стременной мышцы, напрягающей костное сочленение. Поэтому разговор (крик) во время действия громкого звука весьма полезен, так как он обеспечивает указанное выше предохранение.
Физиологическое назначение предвокализационного рефлексазаключается в обеспечении возможности слышать голос другого человека во время звучания своего. Если бы этого рефлекса не было, то человек "глох" бы от своего голоса, особенно когда он звучит громко. Напряжение мышцы и последующее повышение жесткости суставных связок в среднем ухе приводит к ослаблению преимущественно низкочастотных компонентов сложного звука. А именно такие колебания возникают в ухе под влиянием собственного голоса. Таким образом, предвокализационное сокращение мышц среднего уха предотвращает маскирующее действие собственной речи на восприятие внешних высокочастотных звуков, характерных для диапазона речи человека.