Строение и функции уха человека. Что такое звук и как он воспринимается ухом

Общий рейтинг статьи/Оценить статью
[Всего голосов: 1 Общая оценка статьи: 5]

Ухо человека имеет довольно сложное строение и выполняет две чрезвычайно важные задачи – улавливать и анализировать звук, а также удерживать равновесие тела.  Если человек не планирует свою жизнь посвятить биологии или медицине, то он сталкивается с изучением этой темы в лучшем случае пару раз в жизни. Строение и функции уха человека изучают в школе. Тема эта очень сложная для восприятия, тем более школьника, а преподнесена чаще всего скучно, неинтересно и без иллюстраций. Какие-то улитки, преддверия, перепонки, окна. Что к чему – невозможно разобраться, и воспринимается одна из самых интересных тем, как набор слов. Предлагаем исправить это досадное недоразумение, и наконец разобраться с вопросом – как и за счет чего ухо улавливает звук и передает информацию головному мозгу.

Что такое звук?

Мы можем любить или не любить физику, но эта наука помогает объяснить многие явления, которые мы наблюдаем ежедневно, но не придаем им значение. Для того, чтобы понять, как работает наше ухо, нужно разобраться с тем, что такое звук.

Звук – это невидимые волны в среде, которые воспринимаются ухом. Чаще всего мы слышим звуки в воздухе, но передаваться они могут также в воде, в любой газообразной твердой среде (через дерево, бетонные стены и т.д.). Не передается звук только в вакууме.

Откуда же берется волна? Источником звуковой волны являются колеблющиеся тела, например, гитарная струна или голосовые связки человека.

Не все колеблющиеся тела издают звук. Если подвесить небольшой металлический предмет на леску и сконструировать маятник, то его колебания мы не услышим. Все потому, что ухо человека способно воспринимать звуковые колебания с частотой 16-20 тыс Гц. Это диапазон в примерно 10-11 октав. Волны с частотой менее 16 Гц называются инфразвуковыми, а с частотой свыше 20 тыс Гц – ультразвуковыми.

Некоторых животных природа наградила более щедро, чем человека. Например, летучая мышь воспринимает до 150 тыс Гц, а дельфин – до 200 тыс Гц. Для этих животных звук – основной источник информации. Многие из нас слышали “общение” дельфинов. Это очень высокие звуки. Но далеко не все из них наш слуховой анализатор может уловить.

Звуки, которые мы слышим, неодинаковы. Они отличаются по громкости, высоте и тембру. Каждый звук обладает своими параметрами. Чем громче звук – тем выше амплитуда. Чем больше частота звуковых колебаний, тем выше звук. Многим из нас не очень приятен слишком высокий женский голос – так называемое колоратурное сопрано. Его частота приближается к 14000 Гц. Зона нашего комфорта лежит в пределах 800 – 4000 Гц.

Итак, звук, который способно уловить наше ухо – это волна, источником которой является колеблющийся предмет. Наш звуковой анализатор способен воспринимать лишь определенный спектр частот волн, которые названы звуковыми волнами.

Вы когда-нибудь задумывались над тем, как наш мозг анализирует звуки? Головной мозг получает, обрабатывает и передает информацию только в виде электрических импульсов. А в данном случае нам нужно специально адаптировать звуковую волну. То есть перевести механические колебания в электрические. В современном мире с этой задачей справляется микрофон. А в организме таким аппаратом является ухо. Устроено оно, конечно, намного сложнее. В этом вы сейчас убедитесь.

Давайте разберем строение уха, а затем проследим путь звуковой волны и ее адаптацию в электрический импульс.

Строение уха человека

Ухо состоит из наружного, среднего и внутреннего отделов:

Строение уха

Наружное ухо

Этот отдел самый простой и понятный, хотя бы даже потому, что часть его мы можем увидеть. Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода.

Кстати, знаете почему у нас именно два уха? Вовсе не для того, чтобы в два раза больше слышать, как считают некоторые. Парный орган обеспечивает нам пространственный слух. То есть у человека есть возможность определить источник звука в пространстве. Помогают в этом и ушные раковины, которые как воронка собирают звуковые волны.

Раньше ушные раковины были подвижны, как у братьев наших меньших. У нас даже сохранились рудиментарные мышцы, которые должны перемещать ушную раковину. Этот навык с успехом развивают некоторые люди, но скорее всего для забавы, а не с практической целью.

Длина слухового прохода 2-3,5 см. На входе есть защитные волоски, далее кожа сменяется нежной слизистой оболочкой. Специалисты настоятельно рекомендуют чистить уши очень аккуратно, и только специальными палочками. А при заболеваниях не трогать их вообще. Максимум капать специальные ушные капли. В противном случае, можно повредить барабанную перепонку, которая является границей между наружным и средним ухом.

Давайте продвигаться вглубь, ведь наружное ухо – только надводная часть айсберга.

Среднее ухо

Среднее ухо – это немного вытянутая полость, в которой находятся три слуховые косточки – молоточек, наковальня и стремечко. Несложно догадаться, что названы они так за сходство с соответствующими предметами. Эти косточки соединены между собой. Молоточек неподвижно сращен с барабанной перепонкой (в начале среднего уха), а стремечко закрывает овальное отверстие, которое находится в конце. Задачей слуховых косточек является проведение звуковых колебаний во внутреннее ухо.

Еще одной функцией среднего уха является смягчение чересчур громких звуков. Для этого есть две маленькие мышцы – мышца, натягивающая барабанную перепонку, и мышца стремени. Они не дают громким звукам повредить структуры уха и головного мозга.

Если на ухо долго действует тот или иной звук, то чувствительность слуха падает, то есть наступает адаптация. Это связано с мышцами барабанной перепонки и стремени. Их напряжение приводит к уменьшению амплитуды звуковых колебаний. Именно поэтому люди могут продуктивно работать в довольно шумных помещениях.

Среднее ухо объединяется с глоткой евстахиевой трубой. Эта трубочка имеет большое физиологическое значение. Она служит для доступа воздуха из глотки в среднее ухо. Это необходимо для выравнивания давления и правильной передачи звука. Вы, наверное, обращали внимание на то, что при заложенном носе, иногда закладывает и ухо. При этом звук становится более глухим и искажается. Это происходит из-за отека слизистой оболочки. Евстахиева труба слипается и не пропускает воздух.

Внутреннее ухо

Если с наружной и средней частью уха все относительно понятно, то с внутренним начинается полная путаница. Именно на этом этапе люди закрывают книгу, а школьники просто зубрят, потому что им нужно это как-то выучить. Запомнить на пару дней, чтоб потом забыть навсегда. Обидно, ведь строение и функции внутреннего уха еще раз показывают, насколько удивительно устроен наш организм.

Итак, внутреннее ухо находится в толще височной кости. Многие знают, что височная кость очень уязвима. Это связано не только с ее небольшой толщиной, но и с тем, что в ней находится слуховой анализатор и вестибулярный аппарат, контролирующий наше равновесие.

Внутреннее ухо представляет собой так называемый костный лабиринт и состоит из трех частей – преддверия, полукружных канальцев и улитки.

Полукружные канальцы – это часть вестибулярного аппарата. Мы не будем его сегодня разбирать, так как он не имеет отношения к слуховому анализатору.

Преддверие – это небольшая полость, которая объединяет среднее ухо, полукружные канальцы и улитку. Со средним ухом преддверие сообщается овальным окном, которое прикрыто основанием стремени.

Ключевым органом в проведении и трансформации звука является улитка. Это костный канал, закрученный по спирали. Внешне это образование действительно очень похоже на улитку. Как и в природе, костная улитка – это всего лишь “домик”, оболочка. Самое интересное у нее находится внутри.

Канал – это костная трубочка. Если ее разрезать поперек, то можно у видеть ее структуру. Разделен канал улитки на три части – вестибулярную и барабанную лестницу, между которыми находится перепончатый канал улитки. Анатомия коварная штука – не все термины соответствуют нашему представлению. Например, вестибулярная и барабанная лестницы не имеют никаких ступенек. Это просто спиралевидные каналы или щели, которые идут вдоль канала улитки. Перепончатый канал как бы делит его на три части. Это хорошо видно на рисунке:

Строение улитки внутреннего уха

Обе лестницы полностью изолированы между собой и сообщаются в верхушке улитки.

Перепончатый канал улитки – система извитых каналов и полостей, которая полностью повторяет спиральные изгибы костной улитки. Это замкнутое пространство, которое ни с чем не сообщается.

Вестибулярная и барабанная лестницы заполнены перилимфой, а перепончатый канал улитки – эндолимфой. Эти жидкости не зря называются по-разному. Их состав отличается. В эндолимфе в 30 раз больше калия и в 10 раз меньше натрия, чем в перилимфе. Разница ионного состава необходима для формирования электрического потенциала.

Интересно, а откуда же во внутреннем ухе взялась жидкость? Эндолимфу вырабатывает густая сеть кровеносных сосудов, которые находятся в стенке перепончатого канала. А перилимфа является видоизмененной цереброспинальной жидкостью. Это еще раз подчеркивает связь слухового анализатора и головного мозга.

Кортиев орган внутреннего уха

Мы подошли к самому важному, к структуре, где происходит трансформация механических звуковых волн в электрический потенциал. Называется эта структура – кортиев орган. Расположен он в перепончатом канале улитки на базиллярной мембране.

Давайте рассмотрим строение кортиева органа под микроскопом:

Кортиев орган внутреннего уха

Обычно, все учебные пособия, которые рассказывают о строении улитки внутреннего уха в качестве иллюстрации демонстрируют срез костного канала. Но иногда вы можете встретить и такую картинку:

Разрез улитки уха

На первый взгляд, это совсем другой орган. А на самом деле это просто поперечный срез улитки внутреннего уха. Если внимательно присмотреться, то в каждом канале можно найти кортиев орган и другие структуры. Если разрезать раковину улитки, то на поперечном срезе тоже получится несколько отверстий.

Самой важной структурой кортиева органа являются рецепторные клетки, которые заканчиваются сенсорными волосками. Они выполняют функцию звуковоспринимающих антенн. Таких чувствительных волосков на одной клетке может быть до 60 штук. К ним прилегает покровная мембрана, которая первой воспринимает колебания эндолимфы и передает их рецепторным клеткам.

Еще одной значимой структурой является туннель – полое образование, ограниченное базиллярной мембраной и поддерживающими клетками. В нем проходят нервные окончания, которые контактируют с основанием рецепторных клеток. Нервный импульс, полученный от этих клеток по нервным волокнам, переходит в спиральный ганглий. А дальше по проводящим нервным путям передается в головной мозг для анализа и обработки.

Ухо человека. Передача и трансформация звука

Все вышеперечисленные структуры уха – взаимосвязанные звенья, каждое из которых выполняет свою важную функцию. Давайте посмотрим, как работает эта сложная система.

Итак, какое-нибудь колебание вызвало звук. Звуковые колебания усилила ушная раковина, и далее их восприняла барабанная перепонка. Через систему косточек среднего уха звуковая волна передается перилимфе вестибулярной лестницы улитки. На верхушке, в месте соединения волна идет вниз к основанию улитки по барабанной лестнице. Эти колебания передаются через тонкую перегородку эндолимфе перепончатого канала улитки. А дальше реагирует мембрана, покрывающая волоски рецепторных клеток.

Сенсорные волоски наклоняются, возникает биоэлектрический потенциал, который улавливается отростками нейронов и передается в ганглий. Затем нервный импульс по проводящим путям выходит в головной мозг. Конечным этапом обработки звука является кора височной зоны головного мозга. Там находятся центры слухового, музыкального восприятия и восприятия речи.

Интересно то, что по пути в слуховой анализатор коры головного мозга, часть нервных окончаний идут в моторные ядра спинного мозга. Они отвечают за непроизвольные движения. С этим связан защитный механизм – бег, прикрывание лица руками, вздрагивание, закрытие глаз в ответ на резкий звук.

В кортиевом органе внутреннего уха происходит дифференцировка звука по высоте и громкости. Чем выше колебания эндолимфы, тем больше волосков сенсорных клеток реагируют, тем сильнее нервный импульс и восприятие звука.

Различающиеся по высоте звуковые колебания воспринимаются различными отделами кортиева органа. Высокие частоты вызывают колебания в нижних отделах улитки, низкие — в верхних, что связано с особенностями гидродинамических явлений в ходе улитки.

Вот так интересно устроено ухо человека. Благодаря своему уникальному строению мы можем не только уловить звук и определить его источник, но и различать его высоту, громкость и тембр.

Оставьте комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *