Механизм звукопроведения

 

Пути, по которым звук извне проводится во внутреннее ухо. Их два – воздушный и костный.

Воздушный путь проведения звука.

Звуковая волна распространяется от источника, взаимодействует с различными элементами слуховой системы, каждому из которой отводится своя роль.

Наружное ухо.

Ушная раковина и ее функции.

А) Воронкообразное собирание звуков локализованных в пространстве.

Б) Способствует определению локализации звуков, особенно если слышит только одно ухо (моноуральный слух) или если источник звука расположен в срединной плоскости по отношению к голове и не смещен в сторону. Она играет роль фильтра, ослабляющего или пропускающего звуки различной частоты в зависимости от направления.

Звук, отраженный от ушной раковины (ее структур) вызывает временные запаздывания между отраженными и прямыми звуками, равное приблизительно 300 мс. Эти очень небольшие запаздывания дают возможность определить локализацию источника звука только при моноуральном слухе или при расположении источника в срединной плоскости. Для этих эффектов особенно важны звуки частота которых превышает 400 Гц.

Наружный слуховой проход – можно представить ввиде трубки, открытой на одном конце и закрытой на другом. Барабанная перепонка расположена в конце слухового прохода, но не непосредственно на поверхности черепа. Следовательно на звуки, достигающие барабанной перепонки оказывают влияние акустические характеристики слухового прохода, также как и ушной раковины. Такая трубка резонирует на частоте звука с длиной волны в 4 раза превышающей длину трубки.

Длина НСП у человека равна 2,3 см. Звуковой резонанс будет находться на длине волны 9,2 см, т.е. около 3800 Гц.

Эта гипотеза проверена опытом.

Замеряли силу звука в свободном звуковом поле, а затем звуковое давление у барабанной перепонки обследуемого, сидящего в этом звуковом поле. НСП изменяет звуки, идущие от громкоговорителя расположенного перед обследуемым. Возникает широкий резонансный пик в области 4000 Гц и сгладенный по фазе в области от 2000 до 5000 Гц. Эти резонансные характеристики НСП способствуют уровню повышения звукового давления при умеренно высокой частоте звука у барабанной перепонки, приблизительно на 15 дБ с уровнем звукового давления в свободном звуковом поле.

Среднее ухо. Какова его функция? Рассмотрим на примере.

Звук достигает ухо через воздух, т.е. газ, с другой стороны, кортиев орган располагается внутри жидкостей улитки, которые по физическим свойствам сравнимы с морской водой. Различие между этими средами имеет большое значение для слуха.

Например. Предположим, что ваш друг стоит в воде на пляже. Он продолжает говорить, а вы погружаете свою голову под воду. И только что громкий и ясный голос его становится едва слышимым или неслышимым пока ваша голова остается погруженной в воде. Почему?

На самом деле ответ очень прост. Воздух оказывает меньшее сопротивление потоку звуковой энергии, чем морская вода. Другими словами, воздух имеет меньшее сопротивление (импеданс) по сравнению с водой.

Поскольку импеданс воды больше, чем воздуха, то появляется несогласование импеданса на границе между ними. Передаваемый по воздуху звук встречает существенное увеличение сопротивления у поверхности воды. Рассогласование импеданса между воздухом и жидкостями улитки дает тот же самый эффект. Так вот, среднее ухо служит в качестве выравнивающего преобразователя звуковой энергии из воздуха в улитку.

Отношение между импедансами (сопротивлением) жидкости улитки и воздуха составляет приблизительно 4000: 1.

В среднем ухе повышается уровень звуков, поступающих из окружающего воздуха, чтобы преодолеть различие в импедансе между воздухом и улитковыми жидкостями.

 

Факторы, играющие роль в преобразующей функции среднего уха.

 

1. Соотношение площадей барабанной перепонки и окна преддверия (20: 1).

2. Механизм, обусловленный кривизной барабанной перепонки.

Барабанная перепонка представляет собой искривленную мембрану.

По первоначальным данным Бекеши на перепонке есть эффективная зона, составляющая приблизительно 70% ее площади – это в основном натянутая часть, нижние квадранты. Там наибольшая амплитуда смещения.

По последни данным Тондорфа и хана, которые для изучения смещения барабанной перепонки использовали голографический метод, доказали, что на самом деле не имеет эффективной площади, а движется как искривленная сложная мембрана (как единое целое).

3. Рычажное действие цепи слуховых косточек.

 

Костный путь звукопроведения – передача звуков в улитку по костям черепа.

Для того, чтобы вызвать вибрацию костей, звук должен быть достаточно сильным или подаваться с помощью вибратора, приложенного к черепу. Несогласованность импеданса между воздухом и костью больше чем между воздухом и жидкостью улитки. Порог воздушного проведения звуков больше порога костного проведения на 50-60 дБ.

Выделяют два механизма костного пути звукопроведения – компрессионный и инерционный.

Компрессионный. Вибрация височной кости приводит к попеременному сжатию и растяжению капсулы лабиринта. Поскольку жидкости улитки несжимаемы, в ней должны выпячиваться податливые участки. Поскольку окно улитки более податливо, чем окно преддверия, сжатие капсулы улитки проталкивает жидкость в лестницу преддверия, смещая при этом базальную мембрану.

Инерционный. Поскольку слуховые косточки подвешаны подобно маятникам, собственная инерция приводит их в движение относительно черепа, когда последний вибрирует. Это стимулирует улитку, так как возникает качательное смещение стремени в окне преддверия.

Таким образом, основной путь – воздушный, костный, как бы дополнительный, но все пути присутствуют одновременно и конечная активность улитки в принципе не зависит от способа проникновения в нее звука.