Физиология слуха

Внутреннее ухо состоит из сложной системы сообщающихся между собой каналов и полостей, называемой лабиринтом.

Внутреннее ухо соединено со средним ухом с помощью овального окна, в котором неподвижно укреплена подножная пластинка стремечка.

Внутреннее ухо содержит рецепторный аппарат двух анализаторов: вестибулярного (преддверие и полукружные каналы) и слухового, к которому относится улитка с кортиевым органом. Костный канал улитки разделен двумя мембранами: вестибулярной и рейснеровой (базилярной) на три канала или лестницы. Между каналами расположен улиточный ход. У верхушки улитки верхний и нижний каналы связаны между собой с помощью геликотремы. Единый канал, включающий в себя овальное окно, верхнюю и нижнюю лестницы заканчивается круглым окном. Основная мембрана состоит из эластичных волокон, слабо натянутых между костным спиральным гребешком и наружной стенкой улитки, что создает условия для колебательных движений волокон базилярной мембраны. На основной мембране в средней лестнице расположен звуковоспринимающий рецепторный аппарат – кортиев орган.

Кортиев орган состоит из множества натянутых волокон. У волокон различные периоды колебания. Внешние звуки заставляют колебаться волокна. Эти колебания воспринимаются окончаниями слухового нерва, вызывают соответствующие возбуждения, которые и достигают «слухового» центра головного мозга. Чем сильнее звук, тем сильнее будут и колебания волокон сильнее возбуждение нерва, больше мозговых клеток окажутся раздраженным. А от числа клеток мозга, раздраженных при слуховом процессе, зависит воспринятая нами сила звука.

Кортиев орган состоит из четырех рядов волосковых клеток. Поверх волосков или волосковых клеток, омываемых эндолимфой, лежит, соприкасаясь с ними покровная, или текториальная мембрана. Колебания мембраны овального окна передаются жидкости, находящейся в каналах. Колебания жидкости воспринимаются эластичными волокнами основной мембраны и, следовательно, рецепторными клетками.

При соприкосновении этих клеток с покровной мембраной в них возникают импульсы, которые по слуховому нерву достигают подкорковых образований и далее поступают в височную область коры.

Установлено, что при действии на ухо звуков низкой частоты (до 1000 Гц) происходит смещение базилярной мембраны на всем ее протяжении от основания до верхушки улитки.

При увеличении частоты звукового сигнала происходит перемещение укороченного по длине колеблющегося столба жидкости ближе к овальному окну и наиболее жесткому и упругому участку базилярной мембраны. Деформируясь, базилярная мембрана смещает волоски волосковых клеток относительно текториальной мембраны.

В результате такого смещения возникает электрический разряд волосковых клеток. Существует прямая зависимость между амплитудой смещения основной мембраны и количеством вовлекаемых в процесс возбуждения нейронов слуховой коры.

IV. Центральная слуховая система.

При сокращении мышцы, напрягающей барабанную перепонку, последняя втягивается внутрь и через цепь слуховых косточек вдавливает стремя в окно преддверия, что повышает внутри-лабиринтное давление и препятствует проникновению во внутреннее ухо низких и слабых звуков. При сокращении стременной мышцы стремя высвобождается из окна преддверия, что понижает внутри-лабиринтное давление и препятствует передаче слишком высоких звуков, но облегчает восприятие низких и слабых. Если в ухо поступают лишь слабые звуки, то их восприятию благоприятствует расслабление мышцы, напрягающей барабанной перепонку, при одновременном сокращении стременной мышцы. При воздействии на ухо очень сильных звуков происходит титаническое сокращение обеих мышц. Это предохраняет лабиринт от резких толчков.

От окна преддверия колебательные движения передаются жидкостям лабиринта и его перепончатым образованиям. При этом всякому прогибу стремени в окне преддверия соответствует выгиб вторичной барабанной перепонки в окне улитки. Нормальное функционирование лабиринтных окон имеет большое значение в передаче звуковых колебаний. Барабанная перепонка в отношении окна улитки играет роль защитного экрана, то есть ослабляет звуковое давление на него.

Ушной лабиринт имеет сложное строение. Он состоит из ряда сообщающихся между собой полостей и ходов, имеющих соединительнотканную оболочку (перепончатый лабиринт) и заключенных в футляр из компактной кости (костный лабиринт).

Костный лабиринт замурован в толще пирамиды височной кости. Лабиринт заполнен жидкостью, имеющей много сходного со спинномозговой, хотя и не идентичной ей. В перепончатом лабиринте она называется эндолимфой, в пространстве между перепончатым и костным лабиринтом – перилимфой. Перилимфа отличается от эндолимфы по электролитному составу.

Костный лабиринт разделяется на улитку (передний отдел), преддверие (центральный отдел) и полукружные каналы (задний отдел).

Все эти образования миниатюрные. Например:

- длина костного канала улитки от верхушки до основания 28-30 мм.

- ширина костной спиральной пластинки, выступающей в этот канал, около 1 мм.

- диаметр полукружных каналов 0.8-1.5 мм, длина 12-18 мм.

Переработка информации в центрах.

Функция отдельных частей проводящей системы слухового анализатора состоит в следующем. Клетки кортиева органа кодирует информацию. Нижние бугры четверохолмия отвечают за воспроизведение ориентировочного рефлекса на звуковое раздражение (поворот головы в сторону источника звука).

Слуховая кора принимает активное участие в обработке информации, связанной с анализом коротких звуковых сигналов, с процессом дифференцировки звуков, фиксаций начального момента звука, различения его деятельности. Слуховая кора ответственна за создание комплексного представления о звуковом сигнале, поступающем в оба уха раздельно, а также за пространственную локализацию звуковых сигналов.

Нейроны, участвующие в обработке информации, идущей от слуховых рецепторов, специализируются по выделению (детектированию) соответствующих признаков. Особенно это дифференцировка присуща нейронам слуховой коры, расположенным в верхней височной извилине. Здесь имеются колонки, которые анализируют поступающую информацию. Среди нейронов слуховой коры выделяют так называемые простые нейроны, функции которых – вычленение информации о чистых звуках. Есть нейроны, которые возбуждаются только на определенную последовательность звуков или на определенную амплитудную их модуляцию. Есть нейроны, которые позволяют определить направление звука.

Таким образом происходит сложнейший анализ звукового сигнала. Однако представление о мелодии возникает в ассоциативных участках коры, в которых осуществляется сложнейший анализ поступающей информации на основе информации, хранящейся в памяти. Именно в ассоциативных участках коры с помощью специализированных нейронов мы способны извлечь всю информацию, поступающую от соответствующих рецепторов.

Длительное воздействие надпорогового звука вызывает утомление слухового анализатора, которое выражается в значительном снижении слуховой чувствительности и замедленном ее восстановлении.

В механизме слуховой адаптации принимают участие как периферические, так и центральные отделы слухового анализатора. Ослабление рассмотренного выше рефлекса мышц среднего уха лежит в основе адаптивных механизмов периферического отдела слухового анализатора. Значительную долю участия в механизме адаптации принимают центральные отделы слухового анализатора. И, в частности, было показано, что слуховая адаптация регулируется ретикулярными структурами ствола мозга и задним гипоталамусом.

Слуховая ориентация в пространстве происходит двумя путями. В первом случае определяется местоположение самого звучащего объекта (первичная локализация), во втором – происходит восприятие отраженных от различных объектов звуковых волн. Таким объектом может быть человек. Это так называемая вторичная локализация звука, или эхолокация.

Пространственное восприятие звука возможно при наличии бинаурального слуха: способности определить местонахождение источника звука одновременно правым и левым ухом. При односторонней глухоте определение местоположения источника звука одним ухом облегчается поворотом головы в сторону звучащего источника, локализация которого в пространстве происходит путем сопоставления рисунка возбуждения в различных частях слуховой системы. Так, двухстороннее удаление слуховой коры приводит к значительным нарушениям пространственного слуха.

V. Потеря слуха, связанная с шумом.

Мы живем в мире шумов. Шумы и шорохи доминируют в окружающем нас звуковом фоне. В лесу это – шелест листьев, в поле – шум ветра, и так далее. В природе нет абсолютной тишины. Тем более не бывает тишины в городе, здесь мы можем говорить только о большем или меньшем уровне шума.

Уровень окружающего непромышленного шума в целом ниже многих производственных шумов, но время воздействия на человека такого шума несоизмеримо больше.

Это, по современным представлениям, может привести к необратимым изменениям слуха. У людей, долгие годы работающих в шумном цехе, постепенно происходит гибель клеток кортиева органа. Сначала человек перестает различать высокие звуки. Со временем под влиянием шума, слух становится все хуже и хуже, вплоть до полной его потери.

Есть ситуации, когда человек сам провоцирует ухудшение слуха, поступая не лучшим образом. Имеется в виду отношение к внешнему шуму. Расплата за неумеренные шумовые нагрузки неизбежна, если нет достаточной компенсации полноценного отдыха. Шум изнашивает нежные волосковые клетки внутреннего уха. Их энергетический потенциал под действием перегрузок истощается. Оглушенность проявляется все чаще. Некоторые ученые пагубное влияние громких звуков на организм сравнивают с повышенной радиацией.

Любой звуковой раздражитель при большой силе и продолжительности действия способен нанести травму органу слуха. Особенно вреден для организма интенсивный шум (выше 95 децибел), под воздействием которого понижается работоспособность, сужаются периферические сосуды, нарушается сердечный ритм.

Внезапные громкие звуки влияют на вегетативную нервную систему, одна из важных функций которой – регулирование просвета кровеносных сосудов. Степень их сужения и увеличение интенсивности шума непосредственно связаны между собой.

Резкий неприятный звук вызывает сердцебиение, повышение кровеносного давления и содержания адреналина в крови. Все это сигнализирует человеку об опасном уровне шума.

Особенно вреден производственный шум. Долгое время считалось, что пилоты, летающие на реактивных самолетах, защищены от шума специальными наушниками и шлемами. Но это ошибочное мнение – слух все равно ухудшается.

Шум, вибрация на железнодорожных путях остаются такими же актуальными, как и 150 лет назад. От шума страдают машинисты тепловозов, ткачи, работники металлургических производств, особенно те, кто окружен импульсным шумом. При ударах по металлу чувствительные клетки уха то включаются, то выключаются, и поэтому быстро изнашиваются.

Профессиональная тугоухость связана с повреждением определенных участков кортиева органа улитки. Чаще всего выпадают клетки, воспринимающие частоты от 2 до 6 тысяч герц.

Наш орган слуха, чрезмерно перегруженный высокими шумами современного города, страдает еще и от телефона. Исследования показали, что кто много говорит по телефону, теряет слух раньше других и в большей степени.

Если шум превышает 80 децибел, то такой шум, особенно длительный, может вредно влиять на здоровье.

Очень сильный шум (до 180 децибел) может вызвать разрыв барабанной перепонки.

Известно, что шум при воздействии на орган слуха вызывает развитие тугоухости, а иногда и глухоту. Чаще изменение слуха возникает при действии высокочастотного шума. Однако низкочастотный и среднечастотный шумы большой интенсивности также ведут к нарушению слуха. Для профессиональной потери слуха характерно медленное развитие процесса и постепенное прогрессирование с возрастом и стажем.

Наряду с воздействием шума на орган слуха имеет место и общее действие шума на организм, в первую очередь на нервную и сердечно-сосудистую системы. В связи с этим характерны головная боль, повышенная утомляемость, нарушение сна, ухудшение памяти и так далее. Появляются боли колющего и ноющего характера в области сердца, изменение пульса. Все это в целом способствует снижению производительности труда, повышению травматизма.

В предупреждении травматизма большая роль отводится правильной организации труда, рабочего места, исправности оборудования, инструмента, использованию спецодежды, обуви, защитных очков и других СИЗ.

Пороговые уровни звука.

Пороговые уровни звука или критерии опасности повреждения органа слуха следует определить в соответствии с поставленной целью, а именно предупреждением: