06.05.2022
Для поддержания связи с внешним миром, получения информации, определения положения в пространстве у человека есть специальный орган – ухо. С помощью ушей человек воспринимает звуки, при этом одновременно выполняется вестибулярная функция для поддержания равновесия. Звуковые волны улавливаются ушной раковиной и поступают в полость внутреннего уха по среднему, а в обработке сигналов принимает участие головной мозг.
Особенности строения
Наружная часть уха формируется слуховым проходом и ушной раковиной. Внешне она представлена хрящом сложной формы, который виден по обеим сторонам головы. Хрящ покрыт кожей и имеет завитки, возвышенности, впадины. Такое строение необходимо для лучшего улавливания звуковых колебаний. Качество звука повышается за счет увеличения его громкости благодаря выступам и направлению звуковых колебаний в слуховой проход.
Слуховой проход углублен во внутреннюю часть на глубину немного более 20 мм. Через этот извилистый канал звуковые колебания передаются в среднюю область уха после прохождения через слуховой проход и усиления звука. Для защиты от развития инфекций и дополнительного увлажнения в извилистых каналах образуется ушная сера.
Далее по каналу расположена барабанная перепонка. Она представляет собой тонкую мембрану, которая изнутри покрыта слизистой тканью, а с наружной части покрыта кожей. В полости среднего уха расположены три слуховые косточки, которые покрыты слизистой оболочкой. Косточка молоточек соединена с барабанной перепонкой, а стремечко отделяет среднее ухо от внутреннего. Звуковые сигналы и колебания передаются благодаря работе объединенной цепи из косточек.
От среднего уха ответвляется евстахиева труба, которая связывает полость с носоглоткой. Благодаря такому соединению носоглотки с барабанной перепонкой выравнивается и приводится в баланс давление в полости.
Самой маленькой частью органов слуха является внутреннее ухо. Оно представляет собой систему лабиринтов, которые углублены во внутреннюю часть черепа. По форме внутренний орган слуха напоминает улитку, поэтому так и называется. Орган равновесия и улитка расположены после преддверия. Улитка, заполненная жидкостью – это спиралевидный костный канал, длина которого составляет 3–3,5 см.
Работа головного мозга при восприятии и обработке звуков
Во внутреннем ухе находится специальная пластинка, на которой расположены волосковые чувствительные клетки. Они находятся в этой области в огромном количестве, которое достигает несколько десятков тысяч. Волосковые клетки необходимы для восприятия звуков разных частот. Именно эти слуховые рецепторы взаимодействуют со слуховым нервом, благодаря чему звуки передаются в центр мозга.
За формирование реакции на звуки и понимание того, где локализуется источник звука, отвечают подкорковые центры головного мозга. В коре больших полушарий осуществляются обработка, распознавание звуков, в этом отделе также интерпретируются неречевые и речевые сигналы. При анализе звуков и речи задействуются также корковые центры мозга. Они необходимы для активизации коры больших полушарий мозга, включения слуховых и ассоциативных зон.
В отделе верхней височной доли находится слуховая зона мозговой коры. Первичная и ассоциативная слуховая кора – это две отдельные части слуховой коры. Частота звука воспринимается в первичной слуховой коре, при этом каждым отдельным отделом анализируется лишь некоторые свойства звука. Первичная часть необходима для определения самих звуковых частот, что позволяет проанализировать полученную информацию и определить направление источника звука.
На границе продолговатого мозга и моста в головной мозг входит вестибуло-слуховой нерв. Слуховые и вестибулярные ядра расположены на границе моста и продолговатого мозга. Именно на слуховые ядра поступает информация от рецепторов улитки. Волосковые клетки позволяют передать каналам данные о получаемой тональности.
В результате такой поканальной передачи информации формируется так называемая карта улитки, базилярной мембраны, которая имеет С-образную форму. При поступлении звука вначале активизируются нейроны, реагирующие на низкие частоты и увеличивающиеся по нарастающей. Это позволяет обеспечить сравнение звукового сигнала, перепадов частоты и амплитуды.
Слуховые ядра также отвечают за выполнение функции сравнения поступающего звукового сигнала. Это связано с тем, что звук воспринимается обоими ушами и их необходимо сравнить. Если бы у человека было только одно ухо, то он бы не смог определять и находить источник звукового сигнала. Если источник сигнала находится слева, то именно до левого уха раньше дойдет звук и ощущаться он будет громче, и наоборот.
Такая разница между скоростью и громкостью доходящего звукового сигнала позволяет человеческому организму определить направление, в каком исходит звук. Особенно эта функция важна в темное время суток или при передвижении человека по незнакомой местности. Система слуха и мозг оперативно реагируют на любые незнакомые звуки, в том числе определяя источник их возникновения.
Правое полушарие головного мозга способно обрабатывать сигналы от левого уха, левое полушарие – сигналы правого уха. Такая обработка осуществляется после прохождения звука через мост и продолговатый мозг. При прохождении сигналов они перекрещиваются, обрабатываются и поступают в полушария, а далее в средний мозг и таламус. В среднем мозге обрабатывается реакция на поступление нового сигнала.
В результате такого сравнения удается запустить нейроны – детекторы новизны. Именно поэтому за доли секунды человеческий головной мозг способен обработать и сравнить сигнал, который он слышал буквально 0,1 секунду ранее. В результате точного анализа полученной информации человек автоматически поворачивает голову в направлении звука.
Именно поэтому при возникновении звукового сигнала и восприятии его слухом поворачиваются глаза, голова или полностью все тело в сторону нового звука. Это происходит благодаря работе среднего мозга, который и активизирует этот рефлекс. Область, в которой осуществляется подготовка информации для дальнейшей передачи в кору больших полушарий, расположена в задней части таламуса.
Таламус способен воспринимать и быстро обрабатывать контрастные звуки, которые представляют собой смесь из перепадов многих частот. Ограничение таких частотных диапазонов в таламусе позволяет человеческому организму прислушаться только к высокому или только к низкому звучанию.
В жизни это выражается следующим образом: человек может находиться в компании группы лиц, которые одновременно разговаривают, но при необходимости можно настроиться только на одного собеседника. Разговор других людей в этом случае будет звучать лишь фоном. Это и есть та самая функция таламуса – возможность работать только с конкретным частотным диапазоном.
При обработке сигнала таламусом дальше слуховой сигнал поднимается в кору больших полушарий. Расположенные в первичной слуховой коре нервные клетки реагируют на определенную частоту и определенную тональность. Каждая из этих клеток и каждая группа клеток вытянуты в определенную линию. Физиологически на самые низкие частоты осуществляется реагирование клеток, находящихся в носовой части. По мере удаления клеток в сторону затылка могут восприниматься и анализироваться самые высокие частоты и тональности.
С правильно сбалансированными свойствами первичной слуховой коры головного мозга становятся люди, которые очень четко различают звуковые частоты, то есть имеют абсолютный музыкальный слух. Функцию распознавания разных тональностей выполняет первичная слуховая кора. Совокупность тональностей преобразуется в образ, которая затем распознается вторичной слуховой корой. Более сложный слуховой образ образуется в третичной слуховой коре, которая расположена в области затылка.
В ответ на поступающие сигналы осуществляется развитие височных областей отделов головного мозга. Благодаря таким особенностям физиологии и способности к развитию человек, получивший травму, имеет возможность частично восстанавливать звук на основе имеющегося у него опыта. Такие возможности человеческого организма объясняются окружением нейронами коркового отдела анализатора звука. Работа нейронов в височной области может происходить в усиленном режиме, что положительно сказывается на слухе и восприятии данных, которые были частично утеряны.