Слуховые ощущения

Раздражитель - звуковые волны (колебания ча­стиц воздуха), исходящие от какого-то источника. Эти волны попадают в слуховой проход / (резонатор), усиливаются и заставляют вибрировать барабанную перепонку 2 (рис. 1.5). Эти колебания поступают в среднее ухо на усилительный элемент - поршнепо­добный механизм среднего уха, состоящий из моло­точка 3, наковальни 4 и стремечка 5. Мембрана оваль­ного окна 6 передает колебания улитке 8, заполнен­ной жидкостью. В улитке расположены чувствитель­ные клетки - рецепторный слуховой аппарат (орган Корти), преобразующий колебания в электрические сигналы.

Рис. 1.5. Упрощенная схема строения уха

Передача акустической информации в мозг осу­ществляется слуховым нервом 10. По его волокнам сигналы в виде электрических импульсов попадают в слуховой центр головного мозга. Именно здесь за­вершается формирование слуховых ощущений.

Процесс непосредственного формирования слу­ховых ощущений длится около 180 мс. Выход на ка­чественные показатели требует дополнительного вре­мени (например, на адаптацию, моторику и др.).

Во внутреннем ухе находятся также органы под­держания равновесия тела, о которых речь пойдет да­лее (полукружные каналы 7, окно 9).

В соответствии с параметрами звуковых волн различают типы слуховых ощущений человека.

Ощущения высоты звука отражают частоту ко­лебаний звуковых волн: чем больше частота колеба­ний, тем выше звук. Частота колебаний измеряется в герцах (Гц). Один герц - это одно колебание в се­кунду.

Диапазон ощущений высоты звука зависит от возраста, психического и физического состояния че­ловека. Нижний порог ощущения высоты звука ра­вен 16-20 Гц, верхний - 20 000-22 000 Гц.

Лучше всего высота звука ощущается на частотах в диапазоне 1000-3000 Гц (это галдеж галок, усев­шихся на дерево). Звуки, высота которых выше 22 000 Гц (ультразвуки) и ниже 16 Гц (инфразвуки), не сопровождаются слуховыми ощущениями, но ока­зывают реальное воздействие как на организм (зачас­тую негативное, проявляющееся в подташнивании, головокружении, физической слабости), так и на саму личность (выражается в повышении конформности, внушаемости). Особо опасны акустические колебания с частотой 7 Гц, нарушающие работу сердечно-сосуди­стой системы, вплоть до прекращения работы сердца.

Для примера: высота звука мычания коровы состав­ляет около 900 Гц, стрекотание кузнечика - 15 ООО Гц.

Ощущения громкости звука отражают амплиту­ду колебаний звуковых волн: чем больше амплитуда, тем громче звук. Ощущения этого типа субъективны, так как зависят от ориентации головы человека на источник звука, от индивидуальных особенностей че­ловека (особенно его возраста) и от высоты звука. Громкость звука измеряется в децибелах (дБ). (Для общего представления: один децибел - это громкость звука от ручных механических часов, находящихся на расстоянии 0,5 м.)

Нижний абсолютный порог слуха по громкости звука составляет примерно 0,1 дБ. Верхний порог (примерно 140 дБ) может вызывать болевые ощуще­ния. Для ориентировки:

1.43. разговор шепотом - 20 дБ;

1.44. обычный разговор собеседников - 16-22 дБ;

1.45. интенсивное уличное движение - 80 дБ;

1.46. шум турбин реактивного самолета на расстоянии 250 м- 110 дБ;

1.47. сильный раскат грома во время грозы - 120 дБ;

1.48. музыка рок-группы - 140 дБ.

Громкость звука от 85 дБ и выше считается небе­зопасной. Она способна разрушать рецепторы слуха. Особенно это касается тех случаев, когда громкий звук невозможно контролировать слушателю (это звуки, исходящие от чужих источников). Громкий звук сво­его источника (магнитофона, например) переносится легче. Известно, что шум в 65 дБ снижает внимание человека на 15%.

Защита слуховой системы от сверхсильных зву­ков обеспечивается снижением интенсивности акус­тических воздействий благодаря работе мышц, соеди­няющих барабанную перепонку со слуховыми кос­

точками. При слабых раздражителях мышцы усили­вают работу 3-косточного механизма, при сильных - ослабляют.

Ощущение продолжительности звука отражает возможность слухового анализатора реагировать на звуки различной продолжительности звучания. При длительности звука 2-3 мс человек лишь отмечает факт его наличия, но не может определить качествен­ные параметры, воспринимает такой звук как щелчок. Минимальная продолжительность отчетливого ощу­щения, например высоты тона, равна 50 мс.

Ощущения тембра звука отражают форму коле­бания звуковых волн. Тембр - это своеобразная «ок­раска» звуков, имеющих одинаковую высоту и гром­кость, но издаваемых разными источниками (гита­рой и аккордеоном, например).

В реальной обстановке звуки представляют со­бой сочетание звуковых колебаний различных час­тот. Так, звучание камертона, который используют для настройки музыкальных инструментов, соответству­ет частоте колебания ноты «соль». Об этом знают все музыканты. Различают звуковые колебания гармонич­ные (консонанс) и негармоничные (диссонанс).

Чрезмерно интенсивные звуки не просто вызы­вают неприятные ощущения. Они опасны для жиз­ни человека. Об этом известно с древних времен. Так, еще в III в. до н. э. в Китае был издан приказ следую­щего содержания: «Того, кто оскорбит могуществен­нейшего, впредь не вешать, а слушать ему без переры­ва игру флейтистов и барабанщиков, пока не падет замертво, ибо это самая мучительная смерть, которой может умереть человек». Установлено, что у город­ских жителей острота слуха заметно снижается уже к 30 годам. Для сельских жителей эта цифра равна 70. Более того, шум уменьшает продолжительность жиз­ни человека на 8-12 лет.

Следует отметить, что человек не может находить­ся продолжительное время в абсолютно полной ти­шине, ведь он подсознательно связывает звуки с рит­мами текущей жизни. Установлено, что полное от­сутствие звуков порождает пассивность, снижает на­строение, вызывает психические расстройства.

Механизм слуховых ощущений остается до сих пор не выясненным до конца. Так, английский физик

Э. Резерфорд предположил, что слуховая мембрана колеблется с частотой источника звука. Затем эти колебания преобразовываются в электрические сиг­налы и передаются в мозг.

Этой гипотезе противоречит тот факт, что по нервным путям могут передаваться импульсы с частотой, не пре­вышающей 1000 Гц. Но ведь, как было сказано, верхний порог ощущений составляет около 20 ООО Гц. Как же осуществляется передача звуков с более высокими частотами? Вопрос остается без ответа.

Известный немецкий естествоиспытатель Г. Гельм­гольц выдвинул идею о том, что под действием зву­ков разной частоты различные участки слуховой мем­браны деформируются по-разному и тем самым пе­редают в мозг звуковые колебания различной часто­ты. Однако выяснилось, что колебания при частоте 50 Гц и ниже вызывают равномерную деформацию мембраны по всей ее поверхности. Возможно, истина заключается в соединении обеих гипотез.

Слуховые центры ствола мозга связаны со струк­турами моторных систем и ретикулярной формации. Это обеспечивает выполнение рефлекторных реакций человека в ответ на акустические воздействия (со­кращение мышц среднего уха, поворот головы в сто­рону источника звука и др.).