Звук и слух человека

Что такое слух: понятие, строение органов слуха и его значение в жизни человека

В статье разберемся, что такое слух.

Орган слуха – это самое эмоционально окрашенное и важное “окно” человека в мир, порой даже более важное, чем зрение. Поэтому появление боли в ушах или снижение слуха воспринимается как настоящее бедствие.

Понятие «орган слуха»

Под ним понимается парный орган, главная функция которого заключается в восприятии человеком звуковых сигналов, а значит, ориентирования в окружающем мире. Для правильного его функционирования за ним нужно правильно и тщательно следить. Для этого полезно будет познакомиться со структурой и функциями органов слуха подробнее. Ухо имеет очень сложное строение. Также нужно учесть тот факт, что слух связан напрямую с умением говорить.

Что такое слух, многим непонятно.

Строение органов слуха

Человеческий орган слуха может воспринимать звуки в пределах 16–20 000 колебаний звуковых волн за секунду. Возрастные особенности его предполагают следующее: число воспринимаемых вибраций с возрастом снижается. Пожилые люди способны воспринимать за одну секунду максимум 15 000 колебаний.

Располагается орган слуха в черепной височной кости и разделяется на три отдела, которые функционально и анатомически связаны между собой:

• внутреннее ухо;
• среднее ухо;
• наружное ухо.

У каждого отдела органа слуха есть свои структурные и функциональные особенности.

Наружное ухо

В первый отдел входят слуховой канал (или слуховой проход) и ушная раковина. Благодаря тому, что раковина уха имеет форму ракушки, она ловит волны звука как специфический локатор. Затем звук двигается в слуховой канал. Барабанная перепонка располагается между средним и наружным ухом. Она способна вибрировать, благодаря чему передает все звуковые колебания в отдел среднего уха. Непосредственно ушная раковина является хрящевидной тканью, покрытой кожей.

Основная функция наружного уха заключается в защите. Находящиеся в слуховом проходе клетки могут производить серу, защищающую и внутреннее, и среднее ухо от проникновения патогенных микроорганизмов и пыли.

Функции наружного уха

Для наружного уха характерны также другие функции:

• концентрация звуков, идущих с разных сторон;
• прием волн звука;
• защита от влияния окружающей среды;
• сохранение требуемой температуры и влажности.

Именно наружное ухо обусловливает функциональность слуховых органов. Нужно знать о том, что разные патологии в нем провоцируют воспалительный процесс среднего уха и иногда внутреннего. Поэтому, если чувствуется даже небольшая болезненность, следует поторопиться к врачу.

Значение слуха в жизни человека велико, и это нужно учитывать.

Среднее ухо

Второй отдел слухового органа человека включает в себя барабанную полость, расположенную в зоне висков, и слуховую трубу.

Барабанную полость наполняет воздух, по размеру она не больше одного кубического сантиметра. В нее входит шесть стенок:

• медиальная – обладает двумя отверстиями, и в одно из них вставлено стремя;
• латеральная – по форме напоминает купол, включает в себя наковальню и головку молоточка;
• задняя – маленькая полость, которая вдается по направлению к сосцевидному отросточку;
• верхняя – производит разделение барабанной полости и черепа;
• нижняя стенка – дно;
• передняя – около нее находится внутренняя сонная артерия.

Слуховые косточки – стремечко, наковальня, молоточек связаны суставчиками друг с другом. Также в среднем ухе находятся лимфатические сосуды, нервы и артерии.

Проведение звука

Главная функция данного отдела – проведение звука. Воздушные колебания влияют на барабанную перепонку и слуховые косточки, после этого звуки передаются к внутреннему уху.

Кроме перечисленного, среднее ухо может:

• производить защиту слуховых органов от громких звуков;
• поддерживать барабанную перепонку и слуховые косточки в тонусе;
• адаптировать к различным звукам акустический аппарат.

О значении органа слуха подробнее расскажем ниже.

Внутреннее ухо

Данный отдел называют также лабиринтом. Он включает перепончатый и костный лабиринты. Второй – небольшие проходы и полости, соединенные друг с другом, их стенки включают косточки.

Во внутренней области окостенелого лабиринта находится перепончатый.

Во внутреннем ухе выделяются следующие отделы:

• ушная улитка;
• полукружные протоки (каналы);
• преддверие.

Преддверие представляет собой полость яйцевидного типа, расположенную посередине в ушном лабиринте. Там находятся пять отверстий, которые направлены к каналам. Впереди самое большое отверстие, оно ведет к главному протоку улитку. Одно отверстие имеет мембрану, на другом при выходе находится стремя-пластинка.

Кроме того, нужно сказать, что в области преддверия располагается гребешок, который разделяет полость на две части. Углубление, находящееся в зоне под гребешком, выходит в проток улитки.

Улитка напоминает спираль, состоит она из костной ткани. Она очень надежная и прочная.

К функциям данного отдела относятся:

• проведение через протоки звуков;
• трансформация звуков в импульсы, поступающие затем в головной мозг;
• ориентирование человека в пространстве, стабильное равновесие.

Главные органы равновесия – перепончатый лабиринт и протоки. Структура органа позволяет установить, где находится звуковой источник, и хорошо ориентироваться в пространстве. Благодаря внутреннему уху можно определить, откуда и с какого направления исходят звуки. Равновесие, за которое отвечает данный орган, позволяет человеку стоять, не наклоняться и не падать. Если что-то нарушается, то появляются головокружение, неровная ходьба, наклоны и невозможность стоять.

Отделы слуховых органов взаимосвязаны друг с другом. Чтобы данный орган нормально функционировал, необходимо придерживаться несложных рекомендаций и правил. При малейшем дискомфорте нужно сразу же обращаться к врачу. Не слушать музыку на большой громкости и соблюдать гигиену раковин ушей. Анатомия более детально описывает особенности органа слуха.

Значение бинаурального слуха

Что это? Бинауральный слух (латинское bini, то есть два, и auricular, то есть ухо) – звуковое восприятие посредством обоих ушей и расположенных симметрично (левой и правой) частей системы слуха.

Наличие обоих приемников слуха дает возможность человеку воспринимать звуковой пространственный мир и понимать, куда перемещаются в пространстве звуковые сигналы.

К числу главных признаков бинаурального слуха относятся: локализация в пространстве, бинауральное суммирование громкости, эффект предшествования, бинауральные биения, бинауральная демаскировка, звуковое слияние при установлении высоты, а также эффекты «левого» и «правого» уха при восприятии человеком музыки и речи.

Значение возраста в формировании слуха

Начало функционирования слуховой системы отмечается еще до рождения малыша – с шести месяцев развития внутри утробы. Ребенок отлично слышит сердцебиение матери и ее голос, а по мере формирования слуха – музыку, голоса близких людей и шумы окружающей среды.

Развитие слуховой системы малыша с момента рождения активизируется под влиянием звуков окружающей среды. В течение всего периода детства человек запоминает звуки, учится их соотнесению с объектом, издающим звуки, овладевает, так называемым, звуковым словарем.

Каково же значение слуха для ребенка?

Ребенок через двенадцать часов после рождения уже может отличить речь человека от других звуков, реагируя на нее еле заметными движениями. У новорожденного есть способность безошибочно различать голоса других людей и голос матери.

Современные исследования доказали, что малыш может уловить отличия между своим и иностранным языком.

Дети с рождения и до года реагируют по-разному, на высоту и громкость звучания. Ребенок обычно реагирует на звуковые раздражители таким образом:

• моргание и расширение глаз;
• сосредоточение слуха, то есть частичное или полное торможение движений (сосательных, когда ребенок ест, и общих);
• вздрагивание тела полностью (если ребенок услышал громкий и резкий звук).

Нужно помнить о том, что малыш слышит даже тогда, когда спит. При повышении громкости звуков он начинает двигаться или просыпается.

Если у новорожденного нормальный слух, он реагирует лишь на звуки, которые издаются на небольшом расстоянии от него (не больше полутора метров).

В два-три месяца он реагирует на звук торможением или активизацией сосательных движений (когда ест в этот момент), широким раскрытием или поворотом глаз по направлению к хорошо известному взрослому. Самое большое расстояние, на котором ребенок способен реагировать на звук, равно двум — трем метрам.

В двухмесячном возрасте развивается комплекс оживления: малыш активно двигает ножками и ручками, улыбается, когда с ним разговаривают ласково.

В возрасте от трех месяцев до полугода ребенок может установить локализацию звукового источника слева или справа от себя. Он водит глазами в ответ на звук, поворачивает голову по направлению к объекту, издающему его. Вот что такое слух.

Не нужно бояться, если реакция возникает не сразу – иногда малыши реагируют на звук лишь через несколько секунд. Самое большое расстояние, на котором дети способны слышать в этом возрасте, равно трем — четырем метрам. У физически ослабленных и недоношенных детей, и у малышей с нарушениями психомоторного развития может наблюдаться более позднее формирование реакции нахождения звукового источника.

У детей в этом возрасте возникает отрицательная реакция на внезапные, резкие звуки.

Ребенок в возрасте от полугода до года реагирует на звук, который издается сзади, слева и справа от него. Вначале расстояние, на котором в этом возрасте дети слышат звук, равно четырем метрам, а в год – шесть метров.

Дети раннего и дошкольного возраста

У детей раннего и дошкольного возраста формирование слухового восприятия позволяет обеспечить развитие представлений о звуках окружающего мира, а также ориентацию на звук как одно из самых важных свойств и характеристик явлений и предметов неживой и живой природы.

Благодаря овладению характеристиками звука формируется целостность восприятия, играющая важную роль в процессе познавательного развития детей.

Слухи имеет особую роль в речевом восприятии. Слуховое восприятие в первую очередь развивается как средство, обеспечивающее взаимодействие и общение людей.

Причины нарушений

Далее будут описаны причины снижения слуха.

Слуховые нарушения классифицируются как полные (или глухота) и частичные (или тугоухость), выражаются в ухудшении способности к обнаружению, распознаванию и пониманию звуков. Помимо прочего, глухота может быть приобретенной или врожденной.

• Первая причина, вызывающая нарушение слуха, – это долговременное влияние шума. Если люди проживают возле аэропортов, заводов или оживленных шоссе, они подвергаются звуковому облучению каждый день, его интенсивность достигает 75 дБ. При слишком частом пребывании человека на улице или нахождении с приоткрытыми окнами дома у него могут постепенно развиться ухудшение и утрата слуха. Запрещается слушать плееры на максимальной громкости и в течение длительного времени.
• Наследственное нарушение слуха – включает в себя врожденные дефекты или глухоту. Какие еще причины снижения слуха бывают?
• Использование некоторых медикаментов может стать причиной ухудшения, в том числе привести к глухоте.
• Утраты слуха, спровоцированные воспалительными патологиями среднего уха. При воспалительных болезнях, в особенности хронического характера, нарушается звуковое проведение через составляющие среднего уха до улитки.
• Еще одна причина нарушения органов слуха — патологии сосудов. Его снижение очень часто формируется при таких сосудистых заболеваниях, как гипертоническая болезнь, атеросклероз, сахарный диабет, и становится одним из признаков этих патологий.
• Причиной нарушения слуха у детей может стать физическая травма. Вызвавшая утрату слуха травма может быть нанесена и самому уху, и центру в головном мозге, которые обрабатывает звуковые сведения.

Звук и слух

Человек живет в мире звуков. Звук – это то, что слышит ухо. Мы слышим голоса людей, пение птиц, звуки музыкальных инструментов, шум леса, гром во время грозы. Звучат работающие машины, движущийся транспорт и т.д.

Диапазон частот акустических колебаний F, слышимых человеком, простирается примерно от 16 . 25 Гц до 18 . 20 кГц в зависимости от индивидуальных особенностей слушателя. С нижней границей звукового диапазона граничит диапазон инфразвуковых частот, воздействие которых на человека считают вредным, так как они могут вызывать неприятные ощущения с серьезными последствиями. В природе инфразвуковые колебания могут возникать при волнениях в море, колебаниях земной среды и пр.

Выше звукового диапазона располагается диапазон ультразвуковых механических колебаний. Ультразвук для человека неслышим, но широко используется в технике.

Услышав какой-то звук, мы обычно можем установить, что он дошел до нас от какого-то источника. Рассматривая этот источник, мы всегда найдем в нем что-то колеблющееся. Если, например, звук исходит от репродуктора, то в нем колеблется мембрана – легкий диск, закрепленный по его окружности. Если звук издает музыкальный инструмент, то источник звука – это колеблющийся столб воздуха и другие.

Основные физические характеристики любого колебательного движения – период и амплитуды колебания, а применительно к звуку- частота и интенсивность колебаний.

Периодом колебания называется время, в течение которого совершается полное колебание. Частота колебаний – это число полных колебаний (периодов) за одну секунду. Такую единицу называют герц (Гц). Частота – одна из основных характеристик, по которой мы различаем звуки. Чем больше частота колебаний, тем более высокий тон.

При восприятии различных звуков человеческое ухо оценивает их прежде всего по уровню громкости, зависящего от потока энергии или интенсивности звуковой волны. Воздействие звуковой волны на барабанную перепонку зависит от звукового давления, т.е. амплитуды p колебаний давления в волне.

Человеческое ухо является совершенным созданием Природы, способным воспринимать звуки в огромном диапазоне интенсивностей: от слабого писка комара до грохота вулкана. Область слышимых звуков ограничена двумя порогами: нижний порог слышимости и болевой порог. Порог слышимости соответствует значению p порядка 10 -10 атм., т.е. 10 -5 Па. Болевой порог соответствует значению p порядка 10 -4 атм. или 200 Па. Уровень звукового давления 140 дБ – это порог переносимости интенсивных звуков.

Таким образом, человеческое ухо способно воспринимать волны, в которых звуковое давление изменяется в 10 7 раз. Так как интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, то диапазон интенсивностей оказывается порядка 10 12 ! Такой огромный диапазон человеческого уха эквивалентен использованию одного и того же прибора для измерения диаметра атома и размеров футбольного поля.

Для сравнения укажем, что при обычных разговорах людей в комнате интенсивность звука приблизительно в 10 6 раз превышает порог слышимости, а интенсивность звука при рок-концерте приближается к болевому порогу.

Еще одной характеристикой звуковых волн, определяющей их слуховое восприятие, является высота звука. Колебания в гармонической звуковой волне воспринимаются человеческим ухом как музыкальный тон. Колебания высокой частоты воспринимаются как звуки высокого тона, колебания низкой частоты – как звук низкого тона.

Звуки, издаваемые музыкальными инструментами, а также звуки человеческого голоса могут сильно различаться по высоте тона и по диапазону частот. Так, например, диапазон наиболее низкого мужского голоса – баса – простирается приблизительно от 80 до 400 Гц, а диапазон высокого женского голоса – сопрано – от 250 до 1050 Гц.

Человеческое ухо наиболее чувствительно к звукам с частотой от 1000 до 3000 Гц. Наибольшая острота слуха наблюдается в возрасте 15-20 лет. С возрастом слух ухудшается. У человека до 40 лет наибольшая чувствительность находится в области 3000 Гц, от 40 до 60 лет- 2000 Гц, старше 60 лет- 1000 Гц.

В пределах до 500 Гц мы способны различить понижение или повышение частоты даже 1 Гц. На более высоких частотах наш слуховой аппарат становится менее восприимчивым к такому незначительному изменению частоты. Так, после 2000 Гц мы можем отличить один звук от другого только, когда разница в частоте будет не менее 5 Гц. При меньшей разнице звуки нам будут казаться одинаковыми. Однако правил без исключения почти не бывает. Есть люди, обладающие необычайно тонким слухом. Одаренный музыкант может уловить изменение звука всего на какую-то долю колебаний.

С периодом и частотой связано понятие о длине волны, т.е. в расстоянии между двумя гребнями (или впадинами). Наглядное представление об этом понятии дают волны, распространяющиеся по поверхности воды.

Звуки могут отличаться один от другого и по тембру. Это значит, что одинаковые звуки по высоте тона могут звучать по-разному, потому что основной тон звука сопровождается, как правило, второстепенными тонами, которые всегда выше по частоте. Они предают основному звуку дополнительную окраску и называются обертонами. Иными словами, темброкачественная характеристика звука. Чем больше обертонов налагается на основной тон, тем «богаче» звук в музыкальном отношении. Если основной звук сопровождается близкими к нему по высоте обертонами, то сам звук будет мягким, «бархатным». Когда же обертоны значительно выше основного тона, появляется «металличность» в голосе или звуке.

Органы слуха благодаря своему замечательному устройству легко отличают одно колебание от другого, голос близкого или знакомого человека от голосов других людей. Потому, как говорит человек, мы судим о его настроении, состоянии, переживаниях. Радость, боль, гнев, испуг, страх перед опасностью – все это можно услышать, даже не видя кому принадлежит голос.

Амплитудой колебания называется наибольшее отклонение от положения равновесия при гармонических колебаниях. Амплитуда колебания определяет интенсивность (силу) звука. С интенсивностью звука связана громкость. Чем больше интенсивность звука, тем он громче. Однако понятия о громкости и интенсивности не равнозначны. Громкость звука – это мера силы слухового ощущения, вызываемого звуком.

Область слышимых звуков ограничивается не только определенными Частотами (20-20000 Гц), но и определенными значениями звуковых давлений и их уровней. Звук одинаковой интенсивности может создавать у различных людей неодинаковые по своей громкости слуховые восприятия.

Так, например, звуки, одинаковые по интенсивности, но различающиеся по высоте, воспринимаются ухом с разной громкостью в зависимости от особенностей слухового аппарата. Мы не воспринимаем как очень слабые, так и очень сильные звуки – каждый человек обладает так называемым порогом слышимости, который определяется наименьшей интенсивностью звука, необходимой для того, чтобы звук был услышан.

Звуки, наиболее хорошо воспринимаемые по частоте, лучше различаются и по громкости. При частоте 32 Гц по громкости различаются три звука, при частоте 125 Гц- 94 звука, а при частоте 1000 Гц- 374. Увеличение это не беспредельно. Начиная с частоты 8000 Гц число различимых звуков по громкости уменьшается. Например, при частоте 16000 Гц человек может различить только 16 звуков.

Звуки очень большой интенсивности человек перестает слышать и воспринимает их как ощущение давления или боли. Такую силу звука называют порогом болевого ощущения. Исследования показали, что интенсивность, при которой звуки разной частоты вызывают болевое ощущение, различна.

Если силу звука увеличить в миллион раз, громкость возрастает только в несколько сотен раз. Выяснилось, что ухо преобразует силу звука в громкость, по сложному логарифмическому закону, ограждая свои внутренние части от чрезмерных воздействий.

Имеется еще одна особенность человеческого уха. Если к звуку определенной громкости добавить звук той же или близкой к ней частоты, то общая громкость окажется меньше математической суммы тех же громкостей. Одновременно звучащие звуки как бы компенсируют или маскируют друг друга. А звуки, далеко отстоящие по частоте, не влияют друг на друга, и их громкость оказывается максимальной. Эту закономерность композиторы используют для достижения наибольшей мощности звучания оркестра.

Ключевые слова: звук, слух, диапазон частот, звуковое давление, высота звука, громкость звука, порог слышимости. болевой порог, период колебания, амплитуда колебания.

Звук и слух

Основные физические характеристики любого колебательного движения – период и амплитуды колебания, а применительно к звукучастота и интенсивность колебаний.

Периодом колебания называется время, в течение которого совершается полное колебание, когда, например, качающийся маятник из крайнего левого положения. Частота колебаний – это число полных колебаний (периодов) за одну секунду. Такую единицу называют герц (Гц). Частотаодна из основных характеристик, по которой мы различаем звуки. Чем больше частота колебаний, тем более высокий тон.
Человеческое ухо наиболее чувствительно к звукам с частотой от 1000 до 3000 Гц. Наибольшая острота слуха наблюдается в возрасте 15-20 лет. С возрастом слух ухудшается. У человека до 40 лет наибольшая чувствительность находится в области 3000 Гц, от 40 до 60 лет2000 Гц, старше 60 лет1000 Гц.

В пределах до 500 Гц мы способны различить понижение или повышение частоты даже 1 Гц. На более высоких частотах наш слуховой аппарат становится менее восприимчивым к такому незначительному изменению частоты. Так, после 2000 Гц мы можем отличить один звук от другого только, когда разница в частоте будет не менее 5 Гц. При меньшей разнице звуки нам будут казаться одинаковыми. Однако правил без исключения почти не бывает. Есть люди, обладающие необычайно тонким слухом. Одаренный музыкант может уловить изменение звука всего на какую-то долю колебаний.

С периодом и частотой связано понятие о длине волны, т.е. в расстоянии между двумя гребнями (или впадинами). Наглядное представление об этом понятии дают волны, распространяющиеся по поверхности воды.

Звуки могут отличаться один от другого и по тембру. Это значит, что одинаковые звуки по высоте тона могут звучат по-разному, потому что основной тон звука сопровождается, как правило, второстепенными тонами, которые всегда выше по частоте. Они предают основному звуку дополнительную окраску и называются обертонами. Иными словами, темброкачественная характеристика звука. Чем больше обертонов налагается на основной тон, тем «богаче» звук в музыкальном отношении. Если основной звук сопровождается близкими к нему по высоте обертонами, то сам звук будет мягким, «бархатным». Когда же обертоны значительно выше основного тона, появляется «металличность» в голосе или звуке.

Органы слуха благодаря своему замечательному устройству легко отличают одно колебание от другого, голос близкого или знакомого человека от голосов других людей. Потому, как говорит человек, мы судим о его настроении, состоянии, переживаниях. Радость, боль, гнев, испуг, страх перед опасностьювсе это можно услышать, даже не видя кому принадлежит голос.

Строение слухового аппарата

Что же происходит в органах слуха с различными системами и процессами преобразования слуха? Рассмотрим строение слухового аппарата человека.

Наружное ухо состоит из ушной раковины и слухового прохода, соединяющих её с барабанной перепонкой. Основная функция наружного уха – определение направления на источник звука. Слуховой проход представляющий сужающуюся внутрь трубку длиной в два сантиметра, предохраняет внутренние части уха и играет роль резонатора. Слуховой проход заканчивается барабанной перепонкой – мембраной, которая колеблется под действием звуковых волн. Именно здесь, на внешней границе среднего уха, и происходит преобразование объективного звука в субъективный. За барабанной перепонкой расположены три маленьких соединённых между собой косточки: молоточек, наковальня и стремя, с помощью которых колебания передаются внутреннему уху.

Там, в слуховом нерве, они преобразуются в электрические сигналы. Малая полость, где находится молоточек, наковальня и стремя, наполнена воздухом и соединена с полостью рта евстахиевой трубой. Благодаря последней поддерживается одинаковое давление на внутреннюю и внешнюю сторону барабанной перепонки. Обычно евстахиева труба закрыта, а открывается лишь при внезапном изменении давления(при зевании, глотании) для выравнивания его. Если у человека евстахиева труба закрыта, например, в связи с простудным заболеванием, то давление не выравнивается, и человек ощущает боль в ушах.

Далее колебания передаются от барабанной перепонки к овальному окну, которое является началом внутреннего уха.

Сила, действующая на барабанную перепонку, равна произведению давления на площадь барабанной перепонки.

Но настоящие таинства слуха начинаются с овального окна. Звуковые волны распространяются в жидкости (перилимфе), которой наполнена улитка. Этот орган внутреннего уха, по форме напоминающий улитку, имеет длину три сантиметра и по всей длине разделён перегородкой на две части. Звуковые волны доходят до перегородки, огибают её и далее распространяются по направлению почти к тому же месту, где они впервые коснулись перегородки, но уже с другой стороны.

Перегородка улитки состоит из основной мембраны, очень толстой и тугой. Звуковые колебания создают на её поверхности волнообразную рябь, при этом гребни для разной частоты лежат в совершенно определённых участках мембраны.

Механические колебания преобразуются в электрические в специальном органе(органе Корти), размещённом над верхней частью основной мембраны.

Над органом Корти расположена текториальная мембрана. Оба эти органа погружены в жидкость – эндолимфу и отделены от остальной части улитки мембраной Рейснера. Волоски, растущие из органа Корти почти пронизывают текториальную мембрану, и при возникновении звука они соприкасаются – происходит преобразование звука, теперь он закодирован в виде электрических сигналов.

Заметную роль в усилении нашей способности к восприятию звуков играет кожный покров и кости черепа, что обусловлено их хорошей проводимостью. Например, если приложить ухо к рельсу, то движение приближающегося поезда можно обнаружить задолго до его появления.

Источники:

http://fb.ru/article/426934/chto-takoe-sluh-ponyatie-stroenie-organov-sluha-i-ego-znachenie-v-jizni-cheloveka
http://studwood.ru/2470801/matematika_himiya_fizika/zvuk_sluh
http://www.terle.ru/Voice/Sound/Sound_and_hearing