Kako zvuk prelazi u sekvencu uha. Ne samo za zadržavanje zvuka

Ljudski slušni sistem je složen i u isto vrijeme vrlo zanimljiv mehanizam. Da bismo jasnije zamislili šta je zvuk za nas, moramo razumjeti šta i kako čujemo.

U anatomiji, ljudsko uho se obično dijeli na tri dijela: vanjsko uho, srednje uho i unutrašnje uho. Spoljno uho uključuje ušnu školjku, koja pomaže da se koncentrišu zvučne vibracije, i spoljašnji slušni kanal. Zvučni val, ulazeći u ušnu školjku, prolazi dalje duž slušnog kanala (njegova dužina je oko 3 cm, a promjer je oko 0,5) i ulazi u srednje uho, gdje pogađa bubnu opnu, koja je tanka prozirna membrana. Bubna opna pretvara zvučni talas u vibracije (jačajući efekat slabog zvučnog talasa i slabeći jakog). Ove vibracije se prenose duž kostiju pričvršćenih za bubnu opnu – čekić, nakovanj i uzengiju – do unutrašnjeg uha, koje je uvijena cijev sa tekućinom prečnika oko 0,2 mm i dužine oko 4 cm. Ova cijev se zove pužnica. Unutar pužnice nalazi se još jedna membrana koja se zove bazilarna membrana, koja podsjeća na žicu dugu 32 mm, duž koje se nalaze osjetljive ćelije (više od 20 hiljada vlakana). Debljina niti na početku pužnice i na njenom vrhu je različita. Kao rezultat ove strukture, membrana rezonira sa svojim različitim dijelovima kao odgovor na zvučne vibracije različitih visina. Dakle, visokofrekventni zvuk utječe na nervne završetke koji se nalaze na početku pužnice, a niskofrekventne zvučne vibracije utječu na završetke na njenom vrhu. Mehanizam za prepoznavanje frekvencije zvučnih vibracija je prilično složen. Općenito, sastoji se u analizi lokacije zahvaćenih nervnih završetaka, kao i u analizi učestalosti impulsa koji ulaze u mozak iz nervnih završetaka.

Postoji čitava nauka koja proučava psihološke i fiziološke karakteristike ljudske percepcije zvuka. Ova nauka se zove psihoakustika. U proteklih nekoliko decenija psihoakustika je postala jedna od najvažnijih grana u oblasti zvučne tehnologije, jer su se moderne zvučne tehnologije razvile uglavnom zahvaljujući znanju iz oblasti psihoakustike. Pogledajmo najosnovnije činjenice koje je utvrdila psihoakustika.

Mozak prima glavne informacije o zvučnim vibracijama u području do 4 kHz. Ova činjenica ispada sasvim logična, s obzirom na to da se svi glavni vitalni zvuci za čovjeka nalaze u ovom spektralnom pojasu, do 4 kHz (glasovi drugih ljudi i životinja, zvuk vode, vjetra itd.). Frekvencije iznad 4 kHz su samo pomoćne za ljude, što potvrđuju mnogi eksperimenti. Generalno, smatra se da niske frekvencije"odgovoran" za razumljivost, jasnoću audio informacija i visoke frekvencije - za subjektivni kvalitet zvuka. Ljudski slušni aparat je sposoban da razlikuje frekvencijske komponente zvuka u rasponu od 20-30 Hz do približno 20 kHz. Navedena gornja granica može varirati ovisno o dobi slušatelja i drugim faktorima.

U zvučnom spektru većine muzičkih instrumenata uočava se frekvencijska komponenta koja se najviše ističe amplitudom. Zovu je osnovna frekvencija ili glavni ton. Osnovna frekvencija je veoma važan parametar zvuk, a evo i zašto. Za periodične signale, ljudski slušni sistem je sposoban da razlikuje visinu. Kako je definirala Međunarodna organizacija za standarde, pitch- ovo je subjektivna karakteristika koja raspoređuje zvukove na određenoj skali od niskog do visokog. Na percipiranu visinu tona prvenstveno utiče frekvencija (period), ali na nju može uticati i ukupni oblik zvučnog talasa i njegova složenost (oblik perioda). Visinu tona može odrediti slušni sistem za složene signale, ali samo ako je osnovni ton signala periodični(na primjer, u zvuku pljeskanja ili pucnja, ton nije periodičan i stoga uho nije u stanju procijeniti njegovu visinu).

Općenito, u zavisnosti od amplituda komponenti spektra, zvuk može dobiti drugu boju i percipirati se kao ton ili kako buka. Ako je spektar diskretan (tj. na grafu spektra su jasno izraženi vrhovi), onda se zvuk percipira kao ton ako postoji jedan vrh, ili kao konsonancija, u slučaju prisustva više izraženih pikova. Ako zvuk ima kontinuirani spektar, odnosno amplitude frekvencijskih komponenti spektra su približno jednake, onda se uhu takav zvuk percipira kao buka. Da biste demonstrirali ilustrativan primjer, možete pokušati eksperimentalno "proizvesti" različite muzičke tonove i harmonije. Da biste to učinili, potrebno je povezati nekoliko generatora čistih tonova na zvučnik preko sabirača ( oscilatori). Štaviše, to učiniti na način da je moguće podesiti amplitudu i frekvenciju svakog generiranog čistog tona. Kao rezultat obavljenog posla, bit će moguće miješati signale sa svih oscilatora u željenom omjeru i na taj način stvoriti potpuno različite zvukove. Naučeni uređaj će biti najjednostavniji sintetizator zvuka.

Veoma važna karakteristika ljudskog slušnog sistema je sposobnost razlikovanja dva tona sa različitim frekvencijama. Eksperimentalna ispitivanja su pokazala da je u opsegu od 0 do 16 kHz ljudski sluh u stanju da razlikuje do 620 gradacija frekvencije (u zavisnosti od intenziteta zvuka), dok je oko 140 gradacija u opsegu od 0 do 500 Hz.

Na percepciju visine tonova za čiste tonove utiču i intenzitet i trajanje zvuka. Konkretno, niski čisti ton će se činiti još nižim ako se njegov intenzitet poveća. Obrnuta situacija je uočena kod čistog tona visoke frekvencije - povećanje intenziteta zvuka učinit će subjektivno percipiranu visinu tona još većom.

Trajanje zvuka na kritičan način utiče na percipiranu visinu. Dakle, vrlo kratak zvuk (manje od 15 ms) bilo koje frekvencije uhu će se činiti kao samo oštar klik - uho neće moći razlikovati visinu za takav signal. Ton počinje da se percipira tek nakon 15 ms za frekvencije u opsegu 1000 - 2000 Hz i tek nakon 60 ms za frekvencije ispod 500 Hz. Ovaj fenomen se zove inercija sluha . Inercija sluha povezana je sa strukturom bazilarne membrane. Kratkotrajni zvučni rafali nisu u stanju natjerati membranu da rezonira na željenoj frekvenciji, što znači da mozak ne prima informacije o visini vrlo kratkih zvukova. Minimalno vrijeme potrebno za prepoznavanje visine tona ovisi o frekvenciji audio signala, tačnije od talasne dužine. Što je frekvencija zvuka veća, to je talasna dužina zvučnog talasa kraća, što znači da se vibracije bazilarne membrane brže „uspostavljaju“.

U prirodi gotovo nikada ne susrećemo čiste tonove. Zvuk bilo kojeg muzičkog instrumenta je složen i sastoji se od mnogih frekvencijskih komponenti. Kao što smo već rekli, čak i za takve zvukove, uho je u stanju da podesi visinu njihovog zvuka, u skladu sa frekvencijom osnovnog tona i/ili njegovim harmonicima. Međutim, čak i sa istom tonom, zvuk, na primjer, violine se po sluhu razlikuje od zvuka klavira. To je zbog činjenice da osim visine zvuka, sluh također može ocijeniti opšti karakter, boja zvuka, njegova timbre. zvučni tembar Ovo je kvaliteta percepcije zvuka, koja vam, bez obzira na frekvenciju i amplitudu, omogućava da razlikujete jedan zvuk od drugog. Timbar zvuka zavisi od ukupnog spektralnog sastava zvuka i intenziteta spektralnih komponenti, odnosno od opšteg oblika zvučnog talasa, a zapravo ne zavisi od visine osnovnog tona. Fenomen inercije slušnog sistema ima značajan uticaj na tembar zvuka. To se, na primjer, izražava u činjenici da je potrebno oko 200 ms za prepoznavanje tembra po sluhu.

Jačina zvuka jedan je od onih pojmova koje koristimo svakodnevno, ne razmišljajući o tome kakvo fizičko značenje nosi. Jačina zvuka- Ovo psihološka karakteristika percepcija zvuka, koja određuje osjećaj jačine zvuka. Jačina zvuka, iako je čvrsto povezana sa intenzitetom, raste neproporcionalno porastu intenziteta zvučnog signala. Na jačinu zvuka utiču učestalost i trajanje zvučnog signala. Da bi se ispravno procijenila veza između osjeta zvuka (njegove jačine) i iritacije (nivoa intenziteta zvuka), mora se uzeti u obzir da promjena osjetljivosti ljudskog slušnog aparata nije potpuno u skladu sa logaritamskim zakonom. .

Postoji nekoliko jedinica za mjerenje jačine zvuka. Prva jedinica je pozadini"(u engleskoj oznaci -" phon "). Kaže se da je "nivo glasnoće zvuka n phon" ako prosječan slušalac ocijeni da je signal po glasnoći jednak tonu frekvencije od 1000 Hz i nivou pritiska od n dB. Pozadina, kao i decibel, u suštini nije mjerna jedinica, već je relativna subjektivna karakteristika intenziteta zvuka. Na sl. 5 je grafikon sa jednakim krivuljama glasnoće.

Svaka kriva na grafikonu pokazuje jednak nivo glasnoće sa početnom tačkom na 1000 Hz. Drugim riječima, svaka linija odgovara nekoj vrijednosti glasnoće mjerene u fonima. Na primjer, linija "10 phon" prikazuje nivoe signala u dB on različite frekvencije slušalac percipira kao jednaku jačini signala frekvencije od 1000 Hz i nivoa od 10 dB. Važno je napomenuti da date krive nisu referentne, već su date kao primjer. Savremene studije jasno pokazuju da oblik krivina u dovoljnoj meri zavisi od uslova merenja, akustičkih karakteristika prostorije, ali i od vrste izvora zvuka (zvučnici, slušalice). Dakle, ne postoji referentni grafikon jednakih krivulja glasnoće.

Važan dio percepcije zvuka slušni aparatčovjek je tzv prag sluha - minimalni intenzitet zvuka pri kojem počinje percepcija signala. Kao što smo vidjeli, ljudski jednaki nivoi glasnoće ne ostaju konstantni s frekvencijom. Drugim rečima, osetljivost slušnog sistema u velikoj meri zavisi i od jačine zvuka i od njegove frekvencije. Konkretno, ni prag sluha nije isti na različitim frekvencijama. Na primjer, prag čujnosti signala na frekvenciji od oko 3 kHz je nešto manji od 0 dB, a na frekvenciji od 200 Hz je oko 15 dB. Naprotiv, prag čujnosti boli malo ovisi o frekvenciji i kreće se od 100 do 130 dB. Grafikon praga sluha prikazan je na Sl. 6. Imajte na umu da se s obzirom da se oštrina sluha mijenja s godinama, grafik praga čujnosti u gornjem frekventnom opsegu razlikuje za različite uzraste.

Komponente frekvencije sa amplitudom ispod praga čujnosti (odnosno one ispod grafikona praga čujnosti) nevidljive su uhu.

Zanimljiva je i izuzetno važna činjenica da prag čujnosti slušnog sistema, kao i krivulje jednake glasnoće, nije konstantan u različitim uslovima. Gore prikazani grafikoni praga sluha važe za tišinu. U slučaju izvođenja eksperimenata za mjerenje praga sluha ne u potpunoj tišini, već, na primjer, u bučnoj prostoriji ili u prisutnosti neke vrste stalnog pozadinskog zvuka, grafikoni će se pokazati drugačijima. Ovo, generalno, nije nimalo iznenađujuće. Uostalom, šetajući ulicom i razgovarajući sa sagovornikom, prinuđeni smo da prekinemo razgovor kada kamion prođe pored nas, jer nam buka kamiona ne dozvoljava da čujemo sagovornika. Ovaj efekat se zove maskiranje frekvencije . Razlog za pojavu efekta maskiranja frekvencije je shema percepcije zvuka od strane slušnog sistema. Snažan amplitudski signal određene frekvencije fm izaziva jake perturbacije bazilarne membrane u nekim njenim segmentima. Signal bliske frekvencije, ali slabije amplitude, sa frekvencijom f više nije u stanju da utiče na oscilacije membrane, te stoga ostaje „neopažen“ za nervne završetke i mozak.

Efekat maskiranja frekvencije važi za frekventne komponente koje su istovremeno prisutne u spektru signala. Međutim, zbog inercije sluha, efekat maskiranja se takođe može širiti tokom vremena. Dakle, neka frekvencijska komponenta može maskirati drugu frekvencijsku komponentu čak i kada se pojavljuju u spektru ne u isto vrijeme, već s određenim zakašnjenjem u vremenu. Ovaj efekat se zove privremeniO i maskiranje. U slučaju kada se ton maskiranja pojavi u vremenu ranije od maskiranog, efekat se poziva post maskiranje . U slučaju kada se ton maskiranja pojavi kasnije od maskiranog (moguć je i takav slučaj), efekat se naziva pre-kamufliranje.

2.5. Prostorni zvuk.

Osoba čuje s dva uha i zbog toga može razlikovati smjer dolaska zvučnih signala. Ova sposobnost ljudskog slušnog sistema se zove binauralni efekat . Mehanizam prepoznavanja pravca dolaska zvukova je složen i, mora se reći, još nije stavljen kraj njegovom proučavanju i metodama primjene.

Ljudske uši su razmaknute na određenoj udaljenosti duž širine glave. Brzina širenja zvučnog talasa je relativno mala. Signal koji dolazi iz izvora zvuka nasuprot slušatelja stiže u oba uha u isto vrijeme, a mozak to tumači kao lokaciju izvora signala bilo iza ili ispred, ali ne sa strane. Ako signal dolazi iz izvora pomaknutog u odnosu na središte glave, tada zvuk stiže u jedno uho brže nego u drugo, što omogućava mozgu da ga na odgovarajući način protumači kao signal koji dolazi s lijeve ili desne strane, pa čak i približno odrediti ugao dolaska. Brojčano, razlika u vremenu dolaska signala u lijevo i desno uho, koja je od 0 do 1 ms, pomjera imaginarni izvor zvuka prema uhu koje signal prije percipira. Ovu metodu određivanja smjera dolaska zvuka koristi mozak u frekvencijskom pojasu od 300 Hz do 1 kHz. Smjer dolaska zvuka za frekvencije iznad 1 kHz određuje ljudski mozak analizom jačine zvuka. Činjenica je da zvučni valovi frekvencije iznad 1 kHz brzo slabe u zračnom prostoru. Zbog toga se intenzitet zvučnih valova koji dopiru do lijevog i desnog uha slušatelja toliko razlikuje da to omogućava mozgu da odredi smjer dolaska signala po razlici u amplitudama. Ako se zvuk na jednom uhu čuje bolje nego u drugom, onda je izvor zvuka sa strane uha na kojoj se bolje čuje. Važna pomoć u određivanju smjera dolaska zvuka je sposobnost osobe da okrene glavu prema prividnom izvoru zvuka kako bi provjerila ispravnost definicije. Sposobnost mozga da odredi smjer dolaska zvuka razlikom u vremenu dolaska signala u lijevo i desno uho, kao i analizom glasnoće signala koristi se u stereofonija.

Sa samo dva izvora zvuka, moguće je kod slušaoca stvoriti osjećaj da ima zamišljen izvor zvuka između dva fizička izvora. Štaviše, ovaj imaginarni izvor zvuka može se "locirati" u bilo kojoj tački na liniji koja povezuje dva fizička izvora. Da biste to učinili, trebate pustiti jedan audio snimak (na primjer, sa zvukom klavira) preko oba fizička izvora, ali to učinite s određenim vremenskim odgodom. O i kašnjenje u jednom od njih i odgovarajuću razliku u glasnoći. Pravilnim korištenjem opisanog efekta, korištenjem dvokanalnog audio snimka, slušatelju možete prenijeti gotovo istu sliku zvuka koju bi osjetio da je lično prisustvovao, na primjer, nekom koncertu. Takvo dvokanalno snimanje se zove stereo. Poziva se jednokanalno snimanje monophonic.

Zapravo, za kvalitetno izvještavanje o realističnom prostornom zvuku slušaocu, konvencionalno stereo snimanje nije uvijek dovoljno. Glavni razlog tome leži u činjenici da stereo signal koji slušaocu dolazi iz dva fizička izvora zvuka određuje lokaciju imaginarnih izvora samo u ravni u kojoj se nalaze stvarni fizički izvori zvuka. Naravno, nije moguće „okružiti slušaoca zvukom“. Uglavnom, iz istog razloga, ideja da surround zvuk obezbjeđuje kvadrafonski (četvorokanalni) sistem (dva izvora ispred slušaoca i dva iza njega) je takođe pogrešna. Općenito, izvođenjem višekanalnog snimanja uspijevamo slušaocu prenijeti samo zvuk onako kako ga je „čuo“ postavljena oprema za prijem zvuka (mikrofoni) i ništa više. Da bi rekreirali više ili manje realističan, istinski surround zvuk, pribjegavaju upotrebi fundamentalno različitih pristupa, koji se zasnivaju na složenijim tehnikama koje modeliraju karakteristike ljudskog slušnog sistema, kao i fizičke karakteristike i efekte prijenosa. zvučnih signala u svemiru.

Jedan takav alat je korištenje HRTF (Head Related Transfer Function). Koristeći ovu metodu (u stvari, biblioteku funkcija), audio signal se može pretvoriti na poseban način i pružiti prilično realističan surround zvuk, dizajniran za slušanje čak i sa slušalicama.

Suština HRTF-a je akumulacija biblioteke funkcija koje opisuju psihofizički model percepcije surround zvuka od strane ljudskog slušnog sistema. Za kreiranje HRTF biblioteka koristi se umjetni maneken KEMAR (Knowles Electronics Manikin for Auditory Research) ili posebno "digitalno uho". U slučaju korištenja lutke, suština mjerenja je sljedeća. U uši lutke ugrađeni su mikrofoni uz pomoć kojih se vrši snimanje. Zvuk se reproducira iz izvora koji se nalaze oko lutke. Kao rezultat toga, snimak sa svakog mikrofona je zvuk koji „čuje“ odgovarajuće uho lutke, uzimajući u obzir sve promjene koje je zvuk prošao na putu do uha (slabljenje i izobličenje kao rezultat savijanja glava i refleksije sa različitih njenih delova). Proračun HRTF funkcija se vrši uzimajući u obzir originalni zvuk i zvuk koji „čuje“ lutka. Zapravo, sami eksperimenti se sastoje od reprodukcije različitih testnih i stvarnih zvučnih signala, njihovog snimanja pomoću lutke i daljnje analize. Ovako akumulirana baza funkcija omogućava da se obradi bilo koji zvuk tako da slušalac kada se pušta preko slušalica dobije utisak da zvuk ne dolazi iz slušalica, već odnekud iz okolnog prostora.

Dakle, HRTF je skup transformacija koje audio signal prolazi na svom putu od izvora zvuka do ljudskog slušnog sistema. Kada se jednom empirijski izračunaju, HRTF se mogu primijeniti na obradu audio signala kako bi se simulirale stvarne promjene zvuka dok putuje od izvora do slušatelja. Unatoč uspjehu ideje, HRTF, naravno, ima svoje negativne strane, ali općenito, ideja korištenja HRTF-a je prilično uspješna. Upotreba HRTF-a u ovom ili onom obliku leži u osnovi mnogih moderne tehnologije tehnologije surround zvuka kao što su QSound 3 D (Q3 D), EAX, Aureal3 D (A3 D) i druge.

Dr. Howard Glicksman

Uho i sluh

Umirujući zvuk žuborenja potoka; srećan smeh deteta koje se smeje; sve jači zvuk odreda vojnika koji marširaju. Svi ovi zvuci i još više ispunjavaju naše živote svaki dan i rezultat su naše sposobnosti da ih čujemo. Ali šta je zapravo zvuk i kako ga možemo čuti? Pročitajte ovaj članak i dobićete odgovore na ova pitanja i štaviše, shvatićete koji se logični zaključci mogu izvući u vezi sa teorijom makroevolucije.

Zvuk! o cemu pricamo?

Zvuk je osjećaj koji doživljavamo kada vibrirajući molekuli okoliša (obično zraka) udare u našu bubnu opnu. Ucrtavanje ovih promjena u tlaku zraka, koje se određuju mjerenjem pritiska na bubnu opnu (srednje uho) u odnosu na vrijeme, proizvodi talasni oblik. Općenito, što je zvuk jači, potrebno je više energije da se proizvede, i to više domet promene pritiska vazduha.

Glasnoća se mjeri u decibela, koristeći kao početnu tačku granični nivo čujnosti (tj. nivo glasnoće koji se ponekad jedva čuje ljudskom uhu). Skala mjerenja glasnoće je logaritamska, što znači da svaki skok s jednog apsolutnog broja na sljedeći, sve dok je djeljiv sa deset (i zapamtite da je decibel samo jedna desetina bela), znači povećanje reda od deset puta. Na primjer, prag sluha je označen kao 0, a normalan razgovor se odvija na oko 50 decibela, tako da je razlika u glasnoći 10 podignuta na stepen od 50 podijeljeno sa 10, što je 10 na petu potenciju, ili sto hiljada puta glasnoće praga sluha. Ili uzmite, na primjer, zvuk zbog kojeg osjećate jak bol u ušima i koji zapravo može povrijediti vaše uho. Takav zvuk se obično javlja pri amplitudi vibracije od približno 140 decibela; zvuk kao što je eksplozija ili mlazni avion znači fluktuaciju u intenzitetu zvuka koja je 100 triliona puta veća od praga čujnosti.

Što je manja udaljenost između valova, odnosno što više valova stane u jednoj sekundi vremena, to je veća visina ili veća frekvencija zvučni zvuk. Obično se mjeri u ciklusima u sekundi ili herc (Hz). ljudsko uho obično mogu čuti zvukove čija se frekvencija kreće od 20 Hz do 20.000 Hz. Normalan ljudski razgovor uključuje zvukove u frekvencijskom opsegu od 120 Hz za muškarce do oko 250 Hz za žene. C nota srednje jačine koja se svira na klaviru ima frekvenciju od 256 Hz, dok nota A koja se svira na oboi za orkestar ima frekvenciju od 440 Hz. Ljudsko uho je najosjetljivije na zvukove koji imaju frekvenciju između 1.000-3.000 Hz.

Koncert u tri dijela

Uho se sastoji od tri glavna dijela koji se nazivaju vanjsko, srednje i unutrašnje uho. Svaki od ovih odjela ima svoju jedinstvenu funkciju i neophodan nam je da čujemo zvukove.

Slika 2.

1. spoljni deo uha ili ušna školjka vanjskog uha djeluje kao vaša vlastita satelitska antena, koja prikuplja i usmjerava zvučne valove u vanjski slušni kanal (koji ulazi u slušni kanal). Odavde zvučni talasi putuju dalje niz kanal i dospevaju do srednjeg uha, ili bubna opna, koji, uvlačenjem i izvlačenjem kao odgovor na ove promjene u tlaku zraka, formira vibracioni put izvora zvuka.
2. Zovu se tri koščice (košice) srednjeg uha hammer, koji je direktno povezan sa bubnom opnom, nakovanj I uzengije, koji je povezan sa ovalnim prozorčićem pužnice unutrašnjeg uha. Zajedno, ove koščice su uključene u prenošenje ovih vibracija na unutrašnje uho. Srednje uho je ispunjeno vazduhom. Korišćenjem eustahijeva cijev, koji se nalazi odmah iza nosa i otvara se prilikom gutanja kako bi puštao vanjski zrak u komoru srednjeg uha, u stanju je održavati isti pritisak zraka na obje strane bubne opne. Također, uho ima dva skeletna mišića: mišiće koji naprežu bubnu opnu i mišiće uzengija koji štite uho od vrlo glasnih zvukova.
3. U unutrasnje uho, koji se sastoji od pužnice, kroz koju prolaze ove prenesene vibracije ovalni prozor, što dovodi do stvaranja talasa u unutrašnjim strukturama puževi. Unutar puža se nalazi Cortijev organ, koji je glavni organ uha koji je u stanju da te vibracije tečnosti pretvori u nervni signal, koji se zatim prenosi u mozak, gdje se obrađuje.

Dakle, ovo je opšti pregled. Pogledajmo pobliže svaki od ovih odjela.

Šta kažeš?

Očigledno, mehanizam sluha počinje u vanjskom uhu. Da nemamo rupu u lobanji koja omogućava da zvučni talasi putuju dalje do bubne opne, ne bismo mogli da razgovaramo jedni s drugima. Možda bi neki voleli da bude tako! Kako bi ovaj otvor u lubanji, nazvan vanjski slušni prolaz, mogao biti rezultat slučajne genetske mutacije ili nasumične promjene? Ovo pitanje ostaje bez odgovora.

Otkriveno je da je vanjsko uho, ili uz vašu dozvolu ušna školjka, važan odjel za lokalizaciju zvuka. Donje tkivo koje oblaže površinu vanjskog uha i čini ga tako elastičnim naziva se hrskavica i vrlo je slično hrskavici koja se nalazi u većini ligamenata u našem tijelu. Ako se podržava makroevolucioni model razvoja sluha, onda da bi se objasnilo kako su ćelije koje su sposobne da formiraju hrskavicu stekle tu sposobnost, a da ne spominjemo kako su se posle svega ovoga, na žalost mnogih mladih devojaka, ispružile sa svake strane glave. , potrebno je nešto poput zadovoljavajućeg objašnjenja.

Oni od vas koji su ikada imali čep od voska u uhu mogu cijeniti činjenicu da iako ne znaju koje su prednosti ovog voska za ušni kanal, svakako im je drago što ova prirodna supstanca nema konzistenciju cementa. Štaviše, oni koji moraju da komuniciraju sa ovim nesretnim ljudima cene mogućnost da povećaju jačinu svog glasa kako bi proizveli dovoljno energije zvučnog talasa da se čuju.

Voštani proizvod koji se obično naziva ušni vosak, je mješavina sekreta iz različitih žlijezda, a nalazi se u vanjskom ušnom kanalu i sastoji se od materijala koji uključuje stanice koje se neprestano deskvamiraju. Ovaj materijal se prostire duž površine slušnog kanala i formira bijelu, žutu ili Brown. Ušna vosak služi za podmazivanje vanjskog slušnog kanala i istovremeno štiti bubnu opnu od prašine, prljavštine, insekata, bakterija, gljivica i svega drugog što može ući u uho iz okoline.

Vrlo je zanimljivo da uho ima svoj mehanizam za čišćenje. Ćelije koje oblažu vanjski slušni kanal nalaze se bliže centru bubne opne, zatim se protežu do zidova slušnog kanala i šire se izvan vanjskog slušnog kanala. Cijelim putem svoje lokacije, ove ćelije su prekrivene proizvodom ušnog voska, čija se količina smanjuje kako se kreće prema vanjskom kanalu. Ispostavilo se da pokreti čeljusti pojačavaju ovaj proces. Zapravo, cijela ova shema je poput jedne velike pokretne trake, čija je funkcija uklanjanje ušnog voska iz slušnog kanala.

Očigledno, da bismo u potpunosti razumjeli proces formiranja ušnog voska, njegovu konzistenciju, zahvaljujući kojoj možemo dobro čuti, a koja u isto vrijeme obavlja dovoljno zaštitna funkcija, a kako sam ušni kanal uklanja ovu ušnu masu kako bi spriječio gubitak sluha, potrebno je neko logično objašnjenje. Kako bi jednostavan inkrementalni evolucijski rast, koji je rezultat genetske mutacije ili slučajne promjene, mogao biti uzrok svih ovih faktora, a ipak osigurati ispravno funkcionisanje ovog sistema tokom njegovog postojanja?

Bubna opna se sastoji od posebnog tkiva, čija konzistencija, oblik, pričvršćivanje i precizno pozicioniranje omogućavaju da bude na preciznom mjestu i da obavlja preciznu funkciju. Svi ovi faktori moraju se uzeti u obzir kada se objašnjava kako bubna opna može rezonirati kao odgovor na dolazne zvučne valove i tako pokrenuti lančanu reakciju koja rezultira oscilatornim talasom unutar pužnice. A to što drugi organizmi imaju djelimično slične strukturne karakteristike koje im omogućavaju da čuju, samo po sebi ne objašnjava kako su sve ove osobine nastale uz pomoć neusmjerenih prirodnih sila. Ovdje se prisjećam jedne duhovite opaske G. K. Chestertona, gdje je rekao: „Bilo bi apsurdno da se evolucionista žali i kaže da je jednostavno nevjerovatno da jedan doduše nezamisliv Bog stvori 'sve' iz 'ničega', a zatim tvrde da je vjerovatnije da se samo 'ništa' pretvorilo u 'sve'”. Međutim, skrećem sa naše teme.

Ispravite vibracije

Srednje uho služi za prenošenje vibracija bubne opne na unutrašnje uho, u kojem se nalazi Cortijev organ. Baš kao što je retina "organ oka", Cortijev organ je pravi "organ uha". Stoga je srednje uho zapravo "posrednik" koji učestvuje u slušnom procesu. Kao što se često dešava u poslovanju, posrednik uvek ima nešto i na taj način smanjuje finansijsku efikasnost posla koji se sklapa. Slično, prenošenje vibracije bubne opne kroz srednje uho rezultira zanemarljivim gubitkom energije, s rezultatom da se samo 60% energije provodi kroz uho. Međutim, da nije bilo energije koja se širi na veću bubnu opnu, koju tri slušne koščice postavljaju na manji foramen ovale, zajedno sa njihovim specifičnim balansirajućim djelovanjem, ovaj prijenos energije bio bi mnogo manji i bio bi mnogo manji. teže za nas.čuj.

Izraslina dijela malleusa, (prva slušna koščica), koja se zove poluga pričvršćen direktno na bubnu opnu. Sam malleus je povezan sa drugom slušnom koščicom, inkusom, koji je zauzvrat pričvršćen za stremenicu. stremen ima ravni dio, koji je pričvršćen za ovalni prozor pužnice. Kao što smo već rekli, balansirajuća dejstva ove tri međusobno povezane kosti omogućavaju da se vibracija prenese na pužnicu srednjeg uha.

Pregled moja dva prethodna odeljka, naime „Hamlet upoznat sa modernom medicinom, I i II deo“, može omogućiti čitaocu da vidi šta treba razumeti o samom formiranju kosti. Način na koji su ove tri savršeno formirane i međusobno povezane kosti postavljene u tačan položaj koji čini ispravan prenos vibracije zvučnog talasa zahtevaju još jedno "isto" objašnjenje makroevolucije, na koje moramo gledati sa nepoverenjem.

Zanimljivo je primijetiti da se unutar srednjeg uha nalaze dva skeletna mišića, mišići koji naprežu bubnu opnu i mišiće stapesa. Tenzorni mišić bubne opne pričvršćen je za manubrijum malleusa i, kada se kontrahira, povlači bubnu membranu natrag u srednje uho, čime ograničava njenu sposobnost rezoniranja. Stapedius ligament je pričvršćen za ravan dio streme i, kada se kontrahira, povlači se od foramena ovale, čime se smanjuje vibracija koja se prenosi kroz pužnicu.

Zajedno, ova dva mišića refleksno pokušavaju zaštititi uho od preglasnih zvukova koji mogu uzrokovati bol, pa čak i oštetiti ga. Vrijeme potrebno neuromišićnom sistemu da odgovori na glasan zvuk je oko 150 milisekundi, što je oko 1/6 sekunde. Stoga, uho nije toliko zaštićeno od iznenadnih glasnih zvukova, kao što su artiljerijske paljbe ili eksplozije, u poređenju sa trajnim zvukovima ili bučnim okruženjem.

Iskustvo je pokazalo da ponekad zvuci mogu da bole, kao i previše svetla. Funkcionalni dijelovi sluha, kao što su bubna opna, koštice i Cortijev organ, obavljaju svoju funkciju tako što se kreću kao odgovor na energiju zvučnog vala. Previše pokreta može uzrokovati oštećenje ili bol, baš kao i ako previše naprežete laktove ili zglobovi kolena. Stoga se čini da uho ima neku vrstu zaštite od samoozljeđivanja, koje može nastati kod dugotrajnih glasnih zvukova.

Pregled moja tri prethodna odjeljka, naime “Ne samo za provođenje zvuka, dijelovi I, II i III”, koji se bave neuromuskularnom funkcijom na bimolekularnom i elektrofiziološkom nivou, omogućit će čitatelju da bolje razumije specifičnu složenost mehanizma koji je prirodna zaštita od gubitka sluha. Ostaje samo razumjeti kako su ovi idealno smješteni mišići završili u srednjem uhu i počeli obavljati funkciju koju obavljaju i to rade refleksno. Kakva genetska mutacija ili nasumična promjena dogodila se jednog dana u vremenu koja je dovela do tako složenog razvoja unutra temporalna kost lobanje?

Oni od vas koji su bili u avionu i iskusili osjećaj pritiska na uši prilikom slijetanja, koji je praćen gubitkom sluha i osjećajem da govorite u prazninu, zapravo su se uvjerili u važnost Eustahijeve cijevi. (slušna cijev), koja se nalazi između srednjeg uha i stražnjeg dijela nosa.

Srednje uho je zatvorena komora ispunjena vazduhom u kojoj pritisak vazduha sa svih strana bubne opne mora biti jednak da bi se obezbedila dovoljna pokretljivost, što se naziva rastegljivost bubne opne. Rastežnost određuje koliko se lako bubna opna pomiče kada je stimulisana zvučnim talasima. Što je veća rastezljivost, bubna opna lakše rezonira kao odgovor na zvuk, i shodno tome, što je manja rastezljivost, to je teže pomicanje naprijed-nazad, a samim tim i prag na kojem zvuk može biti čuje se povećava, odnosno zvuci moraju biti glasniji da bi se mogli čuti.

Zrak u srednjem uhu tijelo normalno apsorbira, što rezultira smanjenjem tlaka zraka u srednjem uhu i smanjenjem elastičnosti bubne opne. To je zbog činjenice da umjesto da ostanete unutra ispravan položaj, bubna opna se gura u srednje uho vanjskim pritiskom zraka koji djeluje na vanjski slušni kanal. Sve je to rezultat toga što je vanjski pritisak veći od pritiska u srednjem uhu.

Eustahijeva cijev povezuje srednje uho sa stražnjim dijelom nosa i ždrijela.

Tokom gutanja, zijevanja ili žvakanja, djelovanje povezanih mišića otvara Eustahijevu cijev, omogućavajući vanjskom zraku da uđe i prođe u srednje uho i zamijeni zrak koji je tijelo apsorbiralo. Na taj način bubna opna može održati svoju optimalnu rastezljivost, što nam omogućava dovoljan sluh.

Sada se vratimo na avion. Na 35.000 stopa, pritisak vazduha sa obe strane bubne opne je isti, iako je apsolutni volumen manji nego što bi bio na nivou mora. Ovde nije važan sam vazdušni pritisak koji deluje na obe strane bubne opne, već činjenica da bez obzira kakav pritisak vazduha deluje na bubnu opnu, on je isti sa obe strane. Kako se avion počinje spuštati, vanjski tlak zraka u kabini počinje rasti i odmah djeluje na bubnu opnu kroz vanjski slušni kanal. Jedini način da se ispravi ova neravnoteža vazdušnog pritiska preko bubne opne je da se otvori Eustahijeva cijev kako bi se pustio više spoljašnjeg vazdušnog pritiska. To se obično dešava prilikom žvakanja gume ili sisanja lizalice i gutanja, tada se javlja sila na cjevčicu.

Brzina kojom se avion spušta i brzo mijenjanje povećanja tlaka zraka uzrokuje da neki ljudi osjećaju začepljenost u ušima. Osim toga, ako je putnik prehlađen ili je nedavno bio bolestan, ako ima upalu grla ili curenje iz nosa, njegova Eustahijeva cijev možda neće raditi tokom ovih promjena pritiska i može se osjećati jak bol, produžena kongestija i povremeno jaka krvarenja u srednjem uhu!

Ali poremećaj funkcioniranja Eustahijeve cijevi tu se ne završava. Ako neko od putnika pati hronične bolesti, tokom vremena, efekat vakuuma u srednjem uhu može potisnuti tečnost iz kapilara, što može dovesti (ako se ne leči) do stanja tzv. eksudativni otitis srednjeg uha. Ova bolest se može spriječiti i liječiti miringotomija i umetanje cijevi. Otorinolaringolog-hirurg pravi malu rupu na bubnoj opni i ubacuje cevčice kako bi tečnost koja se nalazi u srednjem uhu mogla da iscuri. Ove cijevi zamjenjuju Eustahijevu cijev dok se ne otkloni uzrok ovog stanja. Time se ovim zahvatom čuva pravilan sluh i sprečava oštećenje unutrašnjih struktura srednjeg uha.

Divno je to moderne medicine može riješiti neke od ovih problema kršenjem funkcioniranja Eustahijeve cijevi. No, odmah se postavlja pitanje: kako je ova cijev prvobitno nastala, koji su dijelovi srednjeg uha prvi nastali i kako su ti dijelovi funkcionirali bez svih ostalih potrebnih dijelova? Razmišljajući o ovome, da li je moguće zamisliti razvoj u više faza zasnovan na do sada nepoznatim genetskim mutacijama ili nasumičnim promjenama?

Pažljivo ispitivanje sastavnih delova srednjeg uha i njihove apsolutne neophodnosti za proizvodnju dovoljnog sluha, toliko neophodnog za preživljavanje, pokazuje da imamo sistem koji predstavlja nesmanjivu složenost. Ali ništa što smo do sada razmatrali ne može nam dati mogućnost da čujemo. Postoji jedna glavna komponenta cijele ove zagonetke koju treba razmotriti, a koja je sama po sebi primjer nesmanjive složenosti. Ovaj divni mehanizam uzima vibracije iz srednjeg uha i pretvara ih u nervni signal koji ulazi u mozak, gdje se zatim obrađuje. Ta glavna komponenta je sam zvuk.

Sistem provodljivosti zvuka

Nervne ćelije koje su odgovorne za prenos signala do mozga za sluh nalaze se u "Kortijevom organu", koji se nalazi u pužnici. Puž se sastoji od tri međusobno povezana cjevasta kanala, koji su otprilike dva i po puta smotani u zavojnicu.

(vidi sliku 3). Gornji i donji kanal pužnice okruženi su kostima i nazivaju se stepenište vestibula (gornji kanal) i shodno tome bubanj merdevine(donji kanal). Oba ova kanala sadrže tečnost tzv perilimfa. Sastav jona natrijuma (Na+) i kalijuma (K+) ove tečnosti je veoma sličan sastavu drugih ekstracelularnih tečnosti (van ćelija), odnosno imaju visoku koncentraciju Na+ iona i nisku koncentraciju K+ jona, nasuprot tome u intracelularne tečnosti (unutar ćelija).

Slika 3

Kanali međusobno komuniciraju na vrhu pužnice kroz mali otvor tzv helicotrema.

Srednji kanal, koji ulazi u membransko tkivo, naziva se srednje stepenište a sastoji se od tečnosti tzv endolimfa. Ova tekućina ima jedinstveno svojstvo da je jedina vanćelijska tjelesna tekućina s visokom koncentracijom K+ jona i niskom koncentracijom Na+ jona. Srednja skala nije direktno povezana s ostalim kanalima i odvojena je od predvorja skale elastičnim tkivom zvanim Reisnerova membrana, a od timpanijeg scala elastičnom bazilarnom membranom (vidi sliku 4).

Cortijev orgulje visi, poput mosta preko Zlatnih vrata, na bazilarnoj membrani, koja se nalazi između timpanije i srednje skale. Nervne ćelije koje su uključene u formiranje sluha, tzv ćelije kose(zbog izraslina nalik dlakama) nalaze se na bazilarnoj membrani, što omogućava donjem dijelu ćelija da dođe u kontakt sa perilimfom timpanije (vidi sliku 4). Izrasline ćelija dlake slične kosi poznate kao stereocilija, nalaze se na vrhu ćelija dlake i tako dolaze u kontakt sa srednjom ljestvicom i endolimfom koja se u njoj nalazi. Važnost ove strukture će postati jasnija kada budemo razgovarali o elektrofiziološkom mehanizmu koji je u osnovi stimulacije slušnog nerva.

Slika 4

Cortijev organ se sastoji od oko 20.000 ovih ćelija dlake, koje se nalaze na bazilarnoj membrani koja prekriva cijelu namotanu pužnicu, a dugačka je 34 mm. Štaviše, debljina bazilarne membrane varira od 0,1 mm na početku (na bazi) do približno 0,5 mm na kraju (na vrhu) pužnice. Shvatićemo koliko je ova karakteristika važna kada govorimo o visini ili frekvenciji zvuka.

Podsjetimo: zvučni valovi ulaze u vanjski slušni kanal, gdje izazivaju rezoniranje bubne opne amplitudom i frekvencijom koja je svojstvena samom zvuku. Unutrašnje i vanjsko pomicanje bubne opne omogućava prijenos vibracijske energije na malleus, koji je povezan s nakovnjem, koji je zauzvrat povezan sa stremenom. U idealnim okolnostima, pritisak vazduha sa obe strane bubne opne je isti. Zbog toga, kao i sposobnosti Eustahijeve cijevi da propušta vanjski zrak u srednje uho iz stražnjeg dijela nosa i grla tokom zijevanja, žvakanja i gutanja, bubna opna ima veliku rastegljivost koja je tako neophodna za kretanje. Zatim se vibracija prenosi kroz stremen u pužnicu, prolazeći kroz ovalni prozor. I tek nakon toga pokreće se slušni mehanizam.

Prijenos vibracione energije u pužnicu dovodi do formiranja fluidnog vala, koji se mora prenijeti kroz perilimfu do scala vestibuli. Međutim, zbog činjenice da je scala vestibulum zaštićen kostima i odvojen od scala medius, ne gustom stijenkom, već elastičnom membranom, ovaj oscilatorni val se prenosi i preko Reissnerove membrane do endolimfe scala medius. Kao rezultat, talas fluida scala media također uzrokuje talasanje elastične bazilarne membrane. Ovi valovi brzo dostižu svoj maksimum, a zatim također brzo padaju u području bazilarne membrane u direktnoj proporciji sa frekvencijom zvuka koji čujemo. Zvukovi više frekvencije uzrokuju više kretanja u bazi ili debljem dijelu bazilarne membrane, a zvukovi niže frekvencije uzrokuju više kretanja na vrhu ili tanjem dijelu bazilarne membrane, u helikoremi. Kao rezultat, val ulazi u scala tympani kroz helikoremu i raspršuje se kroz okrugli prozor.

Odnosno, odmah je jasno da ako se bazilarna membrana njiše na "povjetarcu" endolimfatičkog pokreta unutar srednje skale, tada će viseći Cortijev organ sa svojim dlačnim stanicama skočiti kao na trampolinu kao odgovor na energiju ovo talasno kretanje. Dakle, da bi shvatio složenost i shvatio šta se zapravo dešava da bi se pojavio sluh, čitalac mora da se upozna sa funkcijom neurona. Ako već ne znate kako neuroni funkcioniraju, preporučujem vam da pogledate moj članak "Ne samo za provođenje zvuka, dio I i II" za detaljnu raspravu o funkciji neurona.

U mirovanju ćelije dlake imaju membranski potencijal od približno 60 mV. Iz fiziologije neurona znamo da membranski potencijal u mirovanju postoji jer kada ćelija nije pobuđena, K+ joni napuštaju ćeliju kroz K+ jonske kanale, a Na+ ioni ne ulaze kroz Na+ ionske kanale. Međutim, ovo svojstvo se zasniva na činjenici da je ćelijska membrana u kontaktu sa ekstracelularnom tečnošću, koja je obično niska u jonima K+ i bogata ionima Na+, slično perilimfi sa kojom dolazi u kontakt baza ćelija kose.

Kada djelovanje vala izazove pomicanje stereocilija, odnosno dlačicastih izraslina stanica dlake, one se počinju savijati. Kretanje stereocilije dovodi do toga da su određene kanala, namjenjeno za transdukcija signala, i koji vrlo dobro prolaze K+ jone, počinju da se otvaraju. Stoga, kada je Cortijev organ izložen skokovitom dejstvu talasa koji nastaje usled vibracije pri rezonanciji bubne opne kroz tri slušne koščice, ioni K+ ulaze u ćeliju dlake, usled čega se ona depolarizuje. , odnosno njegov membranski potencijal postaje manje negativan.

„Ali čekajte“, rekli biste. “Upravo ste mi rekli sve o neuronima, a ja sam shvatio da kada se kanali za transdukciju otvore, K+ joni bi trebali izaći iz ćelije i uzrokovati hiperpolarizaciju, a ne depolarizaciju.” I bili biste potpuno u pravu, jer u normalnim okolnostima, kada se otvore određeni jonski kanali kako bi se povećala permeabilnost tog konkretnog jona kroz membranu, ioni Na+ ulaze u ćeliju, a ioni K+ izlaze. To je zbog relativnih gradijenata koncentracije Na+ iona iona K+ preko membrane.

Ali treba imati na umu da su naše okolnosti ovdje nešto drugačije. Gornji dio ćelije dlake je u kontaktu sa endolimfom srednje scala cochlea i nije u kontaktu sa perilimfom scala tympani. Perilimfa je zauzvrat u kontaktu sa dnućelija dlake. Malo ranije u ovom članku smo naglasili da endolimfa ima jedinstvenu osobinu, a to je da je jedina tekućina koja je izvan ćelije i ima visoku koncentraciju K+ jona. Ova koncentracija je toliko visoka da kada se transdukcioni kanali, koji omogućavaju ionima K+ da prolaze, otvore kao odgovor na pokret fleksije stereocilije, ioni K+ ulaze u ćeliju i tako izazivaju depolarizaciju ćelije.

Depolarizacija ćelije dlake dovodi do toga da se u njenom donjem delu počinju otvarati naponski vođeni kanali jona kalcijuma (Ca ++) i omogućavaju ionima Ca ++ da prođu u ćeliju. Ovo oslobađa neurotransmiter ćelije dlake (to jest, hemijski glasnik između ćelija) i iritira obližnji kohlearni neuron, koji na kraju šalje signal mozgu.

Frekvencija zvuka na kojoj se talas formira u tečnosti određuje gde će duž bazilarne membrane talas dostići vrhunac. Kao što smo rekli, to zavisi od debljine bazilarne membrane, u kojoj viši zvuci izazivaju veću aktivnost u tanjoj bazi membrane, a zvukovi niže frekvencije izazivaju veću aktivnost u debljem gornjem dijelu membrane.

Lako se može uočiti da će ćelije dlačica koje su bliže bazi membrane maksimalno reagirati na vrlo visoke zvukove. gornja granica ljudskog sluha (20.000 Hz), a ćelije dlake koje se nalaze na suprotnom najgornjem dijelu membrane će maksimalno reagirati na zvukove donje granice ljudskog sluha (20 Hz).

Ilustriraju nervna vlakna pužnice tonotopska karta(tj. grupa neurona sa sličnim frekvencijskim odgovorima) po tome što su osjetljiviji na određene frekvencije, koje se na kraju dešifriraju u mozgu. To znači da su određeni neuroni u pužnici povezani s određenim stanicama dlake, a njihovi nervni signali se na kraju prenose u mozak, koji zatim određuje visinu zvuka ovisno o tome koje su stanice dlake stimulirane. Štoviše, pokazalo se da su nervna vlakna pužnice spontano aktivna, tako da kada su stimulirana zvukom određene visine s određenom amplitudom, to dovodi do modulacije njihove aktivnosti, koju na kraju analizira mozak. i dešifrovan kao određeni zvuk.

U zaključku, vrijedno je napomenuti da će se ćelije kose koje se nalaze na određenom mjestu na bazilarnoj membrani savijati što je više moguće kao odgovor na određenu visinu zvučnog vala, zbog čega ovo mjesto na bazilarnoj membrani prima greben talasa. Rezultirajuća depolarizacija ove ćelije dlake uzrokuje oslobađanje neurotransmitera, koji zauzvrat iritira obližnji kohlearni neuron. Neuron zatim šalje signal mozgu (gdje se dekodira) kao zvuk, koji se čuo na određenoj amplitudi i frekvenciji, ovisno o tome koji neuron pužnice je poslao signal.

Naučnici su sastavili mnoge dijagrame puteva za aktivnost ovih slušnih neurona. Postoji mnogo više drugih neurona koji se nalaze u vezivnim regijama koji primaju ove signale i zatim ih prosljeđuju drugim neuronima. Kao rezultat toga, signali se šalju u slušni korteks mozga na konačnu analizu. Ali još uvijek nije poznato kako mozak pretvara ogromnu količinu ovih neurohemijskih signala u ono što znamo kao sluh.

Prepreke za rješavanje ovog problema mogu biti zbunjujuće i misteriozne kao i sam život!

dostavljeno kratka recenzija Struktura i funkcija pužnice može pomoći čitatelju da se pripremi za pitanja koja često postavljaju obožavatelji teorije da je sav život na zemlji nastao kao rezultat nasumičnih sila prirode bez ikakve razumne intervencije. Ali postoje vodeći faktori čiji razvoj mora imati neko uvjerljivo objašnjenje, posebno s obzirom na apsolutnu neophodnost ovih faktora za funkciju sluha kod ljudi.

Da li je moguće da su ovi faktori nastali u fazama kroz procese genetske mutacije ili slučajne promjene? Ili je možda svaki od ovih dijelova obavljao neku do sada nepoznatu funkciju kod brojnih drugih predaka, koji su se kasnije ujedinili i omogućili čovjeku da čuje?

A pod pretpostavkom da je jedno od ovih objašnjenja tačno, koje su tačno bile te promene i kako su dozvolile da dođe do takve promene? složen sistem, koji zračne valove pretvara u nešto što ljudski mozak percipira kao zvuk?

1. Razvoj tri tubularna kanala, nazvana predvorje pužnice, scala media i scala tympani, koji zajedno čine pužnicu.
2. Prisustvo ovalnog prozora, kroz koji se prima vibracija od uzengije, i okruglog prozora, koji omogućavaju da se djelovanje vala rasprši.
3. Prisutnost Reisnerove membrane, zbog koje se oscilatorni val prenosi na srednju ljestvicu.
4. Bazilarna membrana, sa svojom promjenjivom debljinom i idealnom pozicijom između scala media i scala tympani, igra ulogu u funkciji sluha.
5. Kortijev organ ima takvu strukturu i položaj na bazilarnoj membrani koji mu omogućava da doživi efekat opruge koji igra veoma važnu ulogu u ljudskom sluhu.
6. Prisustvo ćelija dlake unutar Cortijevog organa, čija je stereocilija takođe veoma važna za ljudski sluh i bez kojih jednostavno ne bi postojao.
7. Prisustvo perilimfe u gornjoj i donjoj skali i endolimfe u srednjoj skali.
8. Prisutnost nervnih vlakana pužnice, koja se nalaze u blizini ćelija dlake koje se nalaze u Cortijevom organu.

Završna riječ

Prije nego što sam počeo pisati ovaj članak, pogledao sam udžbenik medicinske fiziologije koji sam koristio na medicinskom fakultetu prije 30 godina. U tom udžbeniku autori su zabilježili jedinstvenu strukturu endolimfe u odnosu na sve druge vanćelijske tekućine u našem tijelu. Tada naučnici još nisu „znali” tačan uzrok ovih neobičnih okolnosti, a autori su slobodno priznali da iako je poznato da je akcioni potencijal koji je generisao slušni nerv povezan sa kretanjem ćelija kose, kako tačno se ovo desilo, niko nije mogao da objasni. Dakle, kako iz svega ovoga možemo bolje razumjeti kako ovaj sistem funkcionira? I vrlo je jednostavno:

Hoće li neko pomisliti dok sluša svoje omiljeno muzičko djelo da su zvuci koji zvuče određenim redoslijedom rezultat slučajnog djelovanja sila prirode?

Naravno da ne! Razumemo da je ovu prelepu muziku napisao kompozitor kako bi slušaoci mogli da uživaju u onome što je on stvorio i da razumeju koja osećanja i emocije je doživeo u tom trenutku. Da bi to učinio, potpisuje autorske rukopise svog djela, tako da cijeli svijet zna ko ga je tačno napisao. Ako neko misli drugačije, jednostavno će biti izložen ruglu.

Isto tako, kada slušate kadencu koja se svira na violini, da li ikome pada na pamet da su zvuci muzike na Stradivarijusovoj violini jednostavno rezultat nasumičnih sila prirode? Ne! Intuicija nam govori da pred sobom imamo talentovanog virtuoza koji uzima određene note kako bi stvorio zvukove koje bi njegov slušalac trebao čuti i uživati. A želja mu je tolika da je njegovo ime stavljeno na pakovanje CD-a, tako da kupci koji poznaju ovog muzičara ih kupuju i uživaju u omiljenoj muzici.

Ali kako uopšte možemo čuti muziku koja se pušta? Da li je ova naša sposobnost mogla nastati kroz neusmjerene sile prirode, kako vjeruju evolucijski biolozi? Ili je možda jednog dana jedan inteligentni Stvoritelj odlučio da se otkrije, i ako jeste, kako ga možemo pronaći? Da li je potpisao svoju kreaciju i ostavio svoja imena u prirodi kako bi nam pomogao da skrenemo pažnju na njega?

Postoji mnogo primjera inteligentnog dizajna unutar ljudskog tijela koje sam opisao u Prošle godine u člancima. Ali kada sam počeo da shvaćam da kretanje ćelije dlake dovodi do otvaranja kanala za transport K+ jona, usled čega K+ joni ulaze u ćeliju dlake i depolarizuju je, bio sam bukvalno zapanjen. Odjednom sam shvatio da je to takav “potpis” koji nam je Stvoritelj ostavio. Pred nama je primjer kako se inteligentni Stvoritelj otkriva ljudima. A kad čovječanstvo pomisli da zna sve tajne života i kako se sve pojavilo, trebalo bi da stane i razmisli da li je to zaista tako.

Zapamtite da se gotovo univerzalni mehanizam za depolarizaciju neurona javlja kao rezultat ulaska Na+ jona iz ekstracelularne tekućine u neuron kroz Na+ jonske kanale nakon što su bili dovoljno iritirani. Biolozi koji se pridržavaju teorije evolucije još uvijek ne mogu objasniti razvoj ovog sistema. Međutim, cijeli sistem ovisi o postojanju i stimulaciji Na+ jonskih kanala, zajedno s činjenicom da je koncentracija Na+ jona veća izvan ćelije nego unutra. Ovako rade neuroni u našem tijelu.

Sada moramo shvatiti da u našem tijelu postoje i drugi neuroni koji rade upravo suprotno. Oni zahtijevaju da za depolarizaciju u ćeliju ne uđu Na+ joni, već K+ ioni. Na prvi pogled može izgledati da je to jednostavno nemoguće. Uostalom, svi znaju da sve ekstracelularne tekućine našeg tijela sadrže malu količinu K+ jona u odnosu na unutrašnje okruženje neurona, te bi stoga bilo fiziološki nemoguće da K+ ioni uđu u neuron kako bi izazvali depolarizaciju. na način na koji to rade joni Na +.

Ono što se nekada smatralo „nepoznatim“ sada je potpuno jasno i razumljivo. Sada je jasno zašto bi endolimfa trebala imati tako jedinstveno svojstvo, budući da je jedina vanćelijska tekućina tijela sa visokog sadržaja K+ joni i nizak sadržaj Na+ jona. Štaviše, nalazi se tačno tamo gde bi trebalo da bude, pa kada se kanal kroz koji prolaze K+ joni otvori u membranu ćelija kose, one se depolarizuju. Evolucijski nastrojeni biolozi bi trebali biti u stanju da objasne kako su se ova naizgled suprotna stanja mogla pojaviti i kako su se mogla pojaviti na određenom mjestu u našem tijelu, upravo tamo gdje su potrebna. To je kao da kompozitor pravilno postavi note, a onda muzičar ispravno odsvira komad iz tih nota na violini. Za mene je ovo inteligentni Stvoritelj koji nam kaže: “Vidiš li ljepotu kojom sam obdario Svoju kreaciju?”

Bez sumnje, za osobu koja na život i njegovo funkcioniranje gleda kroz prizmu materijalizma i naturalizma, ideja o postojanju inteligentnog dizajnera je nešto nemoguće. Činjenica da je malo vjerovatno da će sva pitanja koja sam postavio o makroevoluciji u ovom i drugim mojim člancima imati uvjerljive odgovore u budućnosti, čini se da ne plaši ili čak ne brine zagovornike teorije da je sav život nastao kao rezultat prirodne selekcije. . , što je uticalo na slučajne promene.

Kao što je Vilijam Dembski prikladno primetio u svom radu Revolucija dizajna:“Darvinisti koriste svoje nerazumijevanje u pisanju o 'neotkrivenom' dizajneru, ne kao ispravljivu zabludu i ne kao dokaz da su sposobnosti dizajnera daleko superiornije od naših, već kao dokaz da ne postoji 'neotkriven' dizajner.”.

Sljedeći put ćemo razgovarati o tome kako naše tijelo koordinira svoju mišićnu aktivnost tako da možemo sjediti, stajati i ostati pokretni: ovo će biti posljednje pitanje koje se fokusira na neuromišićnu funkciju.

To je složen specijalizovani organ koji se sastoji od tri dijela: vanjskog, srednjeg i unutrašnjeg uha.

Spoljno uho je aparat za prijem zvuka. Zvučne vibracije preuzimaju ušne školjke i prenose se kroz spoljašnji slušni kanal do bubne opne, koja odvaja spoljašnje uho od srednjeg uha. Prihvatanje zvuka i čitav proces slušanja sa dva uha, takozvani biniuralni sluh, važan je za određivanje pravca zvuka. Zvučne vibracije koje dolaze sa strane dopiru do najbližeg uha nekoliko decimalnih delića sekunde (0,0006 s) ranije od drugog. Ova izuzetno mala razlika u vremenu dolaska zvuka na oba uha dovoljna je da odredi njegov smjer.

Srednje uho je vazdušna šupljina koja eustahijeva cijev povezuje se sa nazofarinksom. Vibracije iz bubne opne kroz srednje uho prenose 3 međusobno povezane slušne koščice - čekić, nakovanj i stremen, a ova potonja kroz membranu ovalnog prozorčića prenosi te vibracije tekućine u unutrašnje uho - perilimfu. . Zahvaljujući slušnim koščicama, amplituda oscilacija se smanjuje, a njihova snaga povećava, što omogućava pokretanje stupca tekućine u unutrašnjem uhu. Srednje uho ima poseban mehanizam za prilagođavanje promjenama u intenzitetu zvuka. Uz jake zvukove, posebni mišići povećavaju napetost bubne opne i smanjuju pokretljivost stremena. Time se smanjuje amplituda vibracija, a unutrašnje uho je zaštićeno od oštećenja.

Unutrašnje uho sa pužnicom koja se nalazi u njemu nalazi se u piramidi temporalne kosti. Ljudska pužnica ima 2,5 zavojnice. Kohlearni kanal je podijeljen sa dvije pregrade (glavna membrana i vestibularna membrana) na 3 uska prolaza: gornji (scala vestibularis), srednji (membranski kanal) i donji (scala tympani). Na vrhu pužnice nalazi se otvor koji povezuje gornji i donji kanal u jedan, koji ide od ovalnog prozora do vrha pužnice i dalje do okruglog prozora. Njihova šupljina je ispunjena tekućinom - perilimfom, a šupljina srednjeg membranoznog kanala ispunjena je tekućinom drugačijeg sastava - endolimfom. U srednjem kanalu nalazi se aparat za prijem zvuka - Cortijev organ, u kojem se nalaze receptori za zvučne vibracije - ćelije dlake.

Mehanizam percepcije zvuka. Fiziološki mehanizam percepcije zvuka zasniva se na dva procesa koji se odvijaju u pužnici: 1) razdvajanju zvukova različitih frekvencija na mestu njihovog najvećeg uticaja na glavnu membranu pužnice i 2) transformaciji mehaničkih vibracija u nervnu ekscitaciju. od strane receptorskih ćelija. Zvučne vibracije koje ulaze u unutrašnje uho kroz ovalni prozor prenose se na perilimfu, a vibracije ove tečnosti dovode do pomeranja glavne membrane. Visina stupca vibrirajuće tekućine i, shodno tome, mjesto najvećeg pomaka glavne membrane ovisi o visini zvuka. Tako se pri različitim visinama zvukova pobuđuju različite ćelije dlake i različita nervna vlakna. Povećanje intenziteta zvuka dovodi do povećanja broja pobuđenih ćelija kose i nervnih vlakana, što omogućava razlikovanje intenziteta zvučnih vibracija.
Transformaciju vibracija u proces ekscitacije provode posebni receptori - ćelije dlake. Dlake ovih ćelija su uronjene u integumentarnu membranu. Mehaničke vibracije pod dejstvom zvuka dovode do pomeranja integumentarne membrane u odnosu na receptorske ćelije i savijanja dlačica. U receptorskim ćelijama mehaničko pomicanje dlačica izaziva proces ekscitacije.

provodljivost zvuka. Razlikovati zračnu i koštanu provodljivost. U normalnim uslovima kod čoveka preovladava vazdušna provodljivost: zvučne talase hvata spoljašnje uvo, a vazdušne vibracije se prenose preko spoljašnjeg slušnog kanala do srednjeg i unutrašnjeg uha. U slučaju koštane provodljivosti, zvučne vibracije se prenose kroz kosti lubanje direktno do pužnice. Ovaj mehanizam prenosa zvučnih vibracija je važan kada osoba roni pod vodom.
Osoba obično percipira zvukove frekvencije od 15 do 20.000 Hz (u rasponu od 10-11 oktava). Kod djece gornja granica dostiže 22.000 Hz, s godinama se smanjuje. Najveća osjetljivost pronađena je u frekvencijskom području od 1000 do 3000 Hz. Ovo područje odgovara frekvencijama koje se najčešće javljaju u ljudskom govoru i muzici.

Puž je fleksibilna cijev formirana od tri komore ispunjene tekućinom. Tečnost je praktično nestišljiva, tako da svako pomeranje nožne ploče streme u foramen ovale mora biti praćeno pomeranjem tečnosti na drugom mestu. Na slušnim frekvencijama, pužnica ispunjena tečnošću, vestibularni akvadukt i drugi spojni putevi između pužnice i likvora su bukvalno zatvoreni, a to se reflektuje u okrugloj membrani prozora koja omogućava da se stopala pomera.

Kada nožna ploča uzengije se pomiče prema unutra, okrugli prozor odstupa prema van. (Podnožje i kružni prozor imaju približno istu prostornu brzinu, ali se kreću u suprotnim smjerovima.) Upravo ova interakcija okruglog i ovalnog prozora, kao i nestišljivost kohlearne tečnosti, određuje važnu ulogu razlike u zvučnom pritisku na dva pužnica za stimulaciju unutrašnjeg uha.

Puž podijeljen na komore bazilarnom membranom, Cortijevim organom, kohlearnim kanalom i Reissnerovom membranom. Mehanička svojstva kohlearnih komora u velikoj mjeri zavise od mehaničkih svojstava bazilarne membrane; potonji je uzak, krut, debeo u osnovi i širi, pokretljiv i tanak na vrhu. Budući da je tečnost inherentno nestišljiva, kretanje uzengija prema unutra uzrokuje trenutni prijenos kretanja kroz tekućine pužnice, što rezultira izbočenjem kružnog prozora.

dakle, sa kretanjem tečnosti, postoji gotovo trenutna raspodjela pritiska u različitim odjelima pužnice. Reakcija različitih dijelova pužnice sa njihovim različitim mehaničkim svojstvima u odnosu na raspodjelu tlaka dovodi do pojave putujućeg vala i pomaka pužnih komora. Maksimalni pomak ovog vala ovisi o tonusu i odgovara određenim područjima gdje postoji razlika u mehaničkim svojstvima. Zvukovi visoke frekvencije proizvode maksimalan pomak u blizini tvrde i debele baze, dok zvukovi niske frekvencije proizvode maksimalan pomak na mekom i tankom vrhu.

Zbog talas počinje svoj put od baze do vrha, a takođe se zaustavlja odmah nakon mjesta maksimalnog pomaka, postoji asimetrija u kretanju različitih dijelova pužnice. Svi zvuci proizvode neki pomak bazalne membrane, dok zvukovi niske frekvencije proizvode dominantno pomicanje na vrhu. Ova asimetrija utječe na našu percepciju složenih zvukova (gdje zvuci niske frekvencije mogu utjecati na našu sposobnost da percipiramo zvukove visoke frekvencije, ali ne i obrnuto) i smatra se da utiče na osjetljivost baze pužnice, koja je odgovorna za visokofrekventne zvukove u zvučna trauma ili presbycusis. Kretanje unutrašnjih struktura pužnice stimuliše ćelije dlake u Cortijevom organu, pružajući više stimulacije snažnim pokretom.

Anatomija uha u tri dijela.
vanjskog uha: 1 - ušna školjka; 2 - vanjski slušni otvor; 3 - bubna opna.
Srednje uho: 4 - bubna šupljina; 5 - slušna cijev.
unutrasnje uho: 6 i 7 - labirint sa unutrašnjim slušnim prolazom i vestibulokohlearnim živcem; 8 - unutrašnja karotidna arterija;
9 - hrskavica slušne cijevi; 10-mišić koji podiže nepčanu zavjesu;
11 - mišić koji napreže palatinsku zavjesu; 12 - mišić koji napreže bubnu opnu (Toynbee mišić).

A) Fazna razlika zvučnog talasa kohlearnih prozora. Kao što je ranije navedeno, pužnica reaguje na razliku zvučnog pritiska između pužnih prozora, pri čemu je zvučni pritisak na ovalni prozor zbir pritiska koji generiše osikularni sistem i akustičnog pritiska u šupljini srednjeg uva. Važno je razumjeti kako ova razlika (najvažniji stimulus za unutrašnje uho) zavisi od relativne amplitude i faze pojedinačnih zvučnih pritisaka u dva prozora.

Sa značajnim razlika amplitude zvučnog pritiska između foramena ovale i foramen ovale (i u zdravom uhu i u uhu nakon uspješne timpanoplastike, kada osikularni sistem povećava pritisak koji se vrši na foramen ovale), fazna razlika ima mali uticaj na određivanje pritiska razlika preko prozora.

odbiti važnost faze sa razlikom u veličini prikazana je na donjoj slici, koja prikazuje hipotetičku situaciju u kojoj je veličina zvučnog pritiska ovalnog prozora deset puta (20 dB) veća od zvučnog pritiska okruglog prozora. Opseg mogućih razlika pritiska u prozorima prikazan je sa dve krive, od kojih jedna, sa amplitudom od 9, predstavlja razliku kada su pritisci prozora u fazi (fazna razlika 0°), a druga kriva (sa amplitudom od 11), koja pokazuje razliku pritiska kada je prozor potpuno van faze (fazna razlika od 180°). Čak i sa maksimalnim efektom promjene fazne razlike, dvije krive prikazane na donjoj slici su slične po veličini, unutar 2 dB.

Sa značajnim razlika u magnitudama od oko 100 i 1000 (40-60 dB) koje se javljaju u normalnom uhu i ušima koji su prošli uspješnu timpanoplastiku, fazna razlika ima mali učinak.

ipak, fazna razlika može biti značajno u uslovima u kojima su veličine zvučnog pritiska u području ovalnog i okruglog prozora slične (na primjer, kada je oštećen lanac kostiju). Sa sličnom amplitudom i fazom prozora pritiska, postoji tendencija međusobnog neutralisanja i stvaranja samo male razlike pritiska. S druge strane, ako su pritisci u prozoru slične amplitude, ali suprotnih faza, oni će se međusobno potencirati, što će rezultirati razlikom pritiska u prozoru sličnom veličini primijenjenog pritiska.

Ako postoji značajna razlika u veličini između pritisaka na prozorima pužnice, tada je fazna razlika od male važnosti za određivanje razlike između dva zvučna pritiska.
U predstavljenom konkretan slučaj zvučni pritisak na ovalnom prozoru je 10 puta (20 dB) veći nego kod okruglog prozora.
Jedan ciklus talasa pritiska prozora (P WD) prikazan je za dva stanja.
Isprekidana linija pokazuje P WD kada su pritisak na ovalne i okrugle prozore u fazi, što rezultira vršnom amplitudom promjene pritiska od 9 = 10-1.
Puna linija pokazuje P WD u odsustvu faznog podudaranja, i kao rezultat, amplituda P WD je 11 = 10-(-1).
Imajte na umu da se obje vršne amplitudske razlike razlikuju za manje od 2 dB (20log 10 11/9= 1,7 dB), iako je fazna razlika posljedica najveće moguće razlike u veličini.
Dakle, u normalnom uhu i u uhu sa uspješno izvršenom timpanoplastikom, kada je zvučni pritisak na foramen ovale veći zbog veće provodljivosti zvuka duž lanca kostiju, razlika u fazi zvučnog pritiska između foramena ovale i okruglog prozora ima mali efekat u određivanju ishoda sluha.

b) Načini zvučne stimulacije unutrašnjeg uha. Doprinos srednjeg uha razlici pritiska u prozoru koji stimuliše unutrašnje uho može se podeliti na nekoliko stimulativnih puteva. U prethodnom odeljku je opisano kako osikularni sistem transformiše zvučni pritisak u spoljašnjem slušnom kanalu, prenoseći ga na foramen ovale. Ovaj put se naziva osikularna transmisija.Postoji još jedan mehanizam, koji se zove akustični prijenos, pri čemu srednje uho može stimulirati unutrašnje uho.

Pokret bubna opna kao odgovor na zvuk koji se javlja u, stvara zvučni pritisak u šupljini srednjeg uha. Nekoliko milimetara razmaka između kohlearnih prozora razlog je zašto su zvučni pritisak na ovalnom i okruglom prozoru sličan, ali ne i identičan. Male razlike između veličina i faza zvučnog pritiska na vanjskoj strani dva prozora rezultiraju malom, ali mjerljivom razlikom zvučnog pritiska između njih. U normalnom uhu, veličina razlike pritiska koju obezbeđuje akustični prenos je mala, oko 60 dB, što je manje od transmisije kroz koščice. Stoga u zdravom srednjem uhu dominira osikularni prijenos i akustični prijenos se može zanemariti.

Međutim, u nastavku će pokazano koji akustični prenos može imati veliki značaj u slučaju defekta oskularnog lanca koji se javlja kod određenih bolesti, kao i kod rekonstrukcije uha.

ekološki zvuk može doprijeti i do unutrašnjeg uha, kroz vibraciju cijelog tijela ili glave, takozvanu zvučnu provodljivost tijela. Ovo je općenitiji proces od koštane provodljivosti, u kojem vibracijom utječe samo mastoidni proces. Zvukom izazvane vibracije cijelog tijela i glave mogu stimulirati unutrašnje uho:
(1) stvaranje pritiska u spoljašnjem slušnom kanalu ili srednjem uhu vršenjem pritiska na njihove zidove,
(2) stvaranje recipročnih pokreta između slušnih koščica i unutrašnjeg uha, i
(3) direktna kompresija unutrašnjeg uha i njegovog sadržaja kompresijom okolne tečnosti i kosti.

O uloga provodljivosti zvuka u tijelu malo se zna o normalnoj slušnoj funkciji. Međutim, mjerenja gubitka sluha zbog stanja kao što je kongenitalna atrezija ušnog kanala sugeriraju da cijelo tijelo može pružiti stimulaciju unutrašnjem uhu koja je 60 dB manja od normalne funkcije okulara.

Shema provodnih puteva duž okularnog lanca i akustične provodljivosti.
Prenos slušnih koščica se stvara kretanjem bubne opne, slušnih koščica i nožne ploče stremena.
Akustični prenos nastaje usled zvučnog pritiska u srednjem uhu, koji nastaje pritiskom zvuka spoljašnjeg slušnog kanala i pomeranjem bubne opne.
Budući da su kohlearni prozori prostorno udaljeni, zvučni pritisci srednjeg uha na ovalnom i okruglom prozoru (RW) su slični, ali ne i identični.
Mala razlika između amplituda faze pritiska na dva prozora rezultira malom, ali mjerljivom razlikom u zvučnom pritisku između dva prozora.
Ova razlika se naziva akustični prijenos. U normalnom uhu, akustični prijenos je izuzetno nizak, a njegova veličina je približno 60 dB manja od transmisije kroz slušne koščice.

V) Audiologija koštane provodljivosti. Akustična energija koja se prenosi na lubanju tokom vibracija kostiju (kamotona ili elektromagnetne vibracije audiometra) pokreće bazalnu membranu i percipira se kao zvuk. Klinički testovi koštane provodljivosti provode se radi dijagnosticiranja kohlearne funkcije. Mehanizmi pomoću kojih vibracije kostiju stimulišu unutrašnje uho opisali su Tonndorf i saradnici i slični su onima koji su prethodno opisani za prenos zvuka celog tela. Važno je shvatiti da svi hipotetički mehanizmi provođenja zvuka uzimaju u obzir relativnu pokretljivost između slušnih koščica i unutrašnjeg uha, kao i činjenicu da čujnost tokom koštane provodljivosti ovisi o patološkom stanju vanjskog slušnog kanala i srednjeg uha. .

Vanjsko uho uključuje ušnu školjku, ušni kanal i bubnu opnu, koja pokriva unutrašnji kraj ušnog kanala. Ušni kanal ima nepravilan zakrivljen oblik. Kod odrasle osobe je dugačak oko 2,5 cm i oko 8 mm u prečniku. Površina ušnog kanala prekrivena je dlačicama i sadrži žlijezde koje luče ušni vosak, neophodan za održavanje vlažnosti kože. Slušni prolaz takođe obezbeđuje stalnu temperaturu i vlažnost bubne opne.

• Srednje uho

Srednje uho je šupljina ispunjena vazduhom iza bubne opne. Ova šupljina se povezuje sa nazofarinksom kroz Eustahijevu cijev, uski hrskavični kanal koji je obično zatvoren. Gutanjem se otvara Eustahijeva cijev, koja omogućava zraku da uđe u šupljinu i izjednačava pritisak na obje strane bubne opne za optimalnu pokretljivost. Srednje uho sadrži tri minijaturne slušne koščice: malleus, nakovanj i stremen. Jedan kraj malleusa je spojen na bubnu opnu, drugi kraj je povezan sa nakovnjem, koji je, pak, povezan sa stremenom, a stremen sa pužnicom unutrašnjeg uha. Bubna opna stalno oscilira pod uticajem zvukova koje hvata uho, a slušne koščice prenose njene vibracije na unutrašnje uho.

• unutrasnje uho

Unutrašnje uho sadrži nekoliko struktura, ali samo je pužnica, koja je dobila ime po spiralnom obliku, relevantna za sluh. Pužnica je podijeljena na tri kanala ispunjena limfnom tekućinom. Tečnost u srednjem kanalu razlikuje se po sastavu od tečnosti u druga dva kanala. Organ direktno odgovoran za sluh (Kortijev organ) nalazi se u srednjem kanalu. Kortijev organ sadrži oko 30.000 ćelija dlake, koje hvataju fluktuacije u tečnosti u kanalu uzrokovane pomeranjem stremena i generišu električne impulse koji se prenose duž slušnog živca do slušnog korteksa mozga. Svaka ćelija dlake reaguje na određenu zvučnu frekvenciju, pri čemu visoke frekvencije preuzimaju ćelije u donjoj pužnici, a ćelije podešene na niske frekvencije nalaze se u gornjoj pužnici. Ako ćelije dlake iz bilo kojeg razloga umru, osoba prestaje da percipira zvukove odgovarajućih frekvencija.

• slušnih puteva

Slušni putevi su skup nervnih vlakana koja provode nervne impulse od pužnice do slušnih centara moždane kore, što rezultira slušnim osjećajem. Slušni centri se nalaze u temporalnim režnjevima mozga. Vrijeme potrebno da slušni signal putuje od vanjskog uha do slušnih centara mozga je oko 10 milisekundi.

Kako funkcionira ljudsko uho (crtež ljubaznošću Siemensa)

Percepcija zvuka

Uho sekvencijalno pretvara zvukove u mehaničke vibracije bubne opne i slušnih koščica, zatim u vibracije tečnosti u pužnici i na kraju u električne impulse, koji se prenose duž puteva centralnog slušnog sistema do temporalnih režnjeva mozga. za prepoznavanje i obradu.
Mozak i međučvorovi slušnih puteva izvlače ne samo informacije o visini i glasnoći zvuka, već i drugim karakteristikama zvuka, na primjer, vremenski interval između trenutaka kada zvuk hvataju desna i lijeva uši - to je osnova za sposobnost osobe da odredi smjer u kojem dolazi zvuk. U isto vrijeme, mozak procjenjuje obje informacije primljene iz svakog uha zasebno i kombinuje sve primljene informacije u jedan osjećaj.

Naš mozak pohranjuje obrasce za zvukove oko nas – poznate glasove, muziku, opasne zvukove itd. Ovo pomaže mozgu u procesu obrade informacija o zvuku da brzo razlikuje poznate zvukove od nepoznatih. Sa gubitkom sluha, mozak počinje primati iskrivljene informacije (zvukovi postaju tiši), što dovodi do grešaka u interpretaciji zvukova. S druge strane, oštećenje mozga zbog starenja, traume glave ili neuroloških bolesti i poremećaja može biti praćeno simptomima sličnim onima kod gubitka sluha, kao što su nepažnja, odvojenost od okoline i neadekvatan odgovor. Da bi se pravilno čuli i razumjeli zvukovi, neophodan je koordiniran rad slušnog analizatora i mozga. Dakle, bez pretjerivanja možemo reći da čovjek ne čuje ušima, već svojim mozgom!