Слух

Как звуки добираются от источника до мозга

Слух , или слуховое восприятие , — это способность воспринимать звуки через орган, например ухо , путем обнаружения вибраций как периодических изменений давления окружающей среды. ^[1] Научной областью, занимающейся слухом, является слуховая наука .

Звук можно услышать в твердом , жидком или газообразном веществе. ^[2] Это одно из традиционных пяти чувств . Частичная или полная неспособность слышать называется потерей слуха .

У людей и других позвоночных животных слух осуществляется преимущественно слуховой системой : механические волны , известные как вибрации, улавливаются ухом и преобразуются в нервные импульсы, которые воспринимаются мозгом ( прежде всего в височной доле ). Как и осязание , слух требует чувствительности к движению молекул во внешнем мире. И слух, и осязание относятся к типам механоощущений . ^[3]^[4]

Слуховой механизм

Среднее ухо использует три крошечные косточки: молоточек, наковальню и стремечко, чтобы передавать вибрации от барабанной перепонки к внутреннему уху.

человека состоит из трех основных компонентов Слуховая система : наружного уха, среднего уха и внутреннего уха.

Наружное ухо

Наружное ухо включает в себя ушную раковину , видимую часть уха, а также слуховой проход , который заканчивается барабанной перепонкой , также называемый барабанной перепонкой. Ушная раковина служит для фокусировки звуковых волн через ушной канал к барабанной перепонке. Из-за асимметричного характера наружного уха большинства млекопитающих звук фильтруется по-разному на пути к уху в зависимости от места его происхождения. Это дает этим животным способность локализовать звук по вертикали . Барабанная перепонка представляет собой воздухонепроницаемую мембрану, и когда туда приходят звуковые волны, они заставляют ее вибрировать в соответствии с формой звуковой волны. Сера (ушная сера) вырабатывается церуминозными и сальными железами кожи слухового прохода человека, защищая слуховой проход и барабанную перепонку от физических повреждений и микробной инвазии. ^[5]

Среднее ухо

Среднее ухо состоит из небольшой камеры, наполненной воздухом и расположенной медиальнее барабанной перепонки. Внутри этой камеры находятся три самые маленькие кости тела, известные под общим названием косточки , которые включают молоточек, наковальню и стремечко (также известные как молоточек, наковальня и стремя соответственно). Они помогают передавать вибрации от барабанной перепонки во внутреннее ухо, улитку . Целью косточек среднего уха является преодоление несоответствия импедансов между воздушными и кохлеарными волнами путем обеспечения согласования импедансов .

В среднем ухе также расположены стременная мышца и мышца, напрягающая барабанную перепонку , которые защищают слуховой аппарат посредством рефлекса жесткости. Стремя передает звуковые волны во внутреннее ухо через овальное окно — гибкую мембрану, отделяющую заполненное воздухом среднее ухо от заполненного жидкостью внутреннего уха. Круглое окно , еще одна гибкая мембрана, обеспечивает плавное перемещение жидкости внутреннего уха, вызванное входящими звуковыми волнами.

Внутреннее ухо

Внутреннее ухо состоит из улитки , которая представляет собой спиральную трубку, заполненную жидкостью. По длине он разделен кортиевым органом , который является основным органом механической и нервной трансдукции . Внутри кортиева органа находится базилярная мембрана — структура, которая вибрирует, когда волны из среднего уха распространяются через улитковую жидкость — эндолимфу . Базилярная мембрана тонотопна , поэтому каждая частота имеет на ней характерное место резонанса. Характеристические частоты высокие у базального входа в улитку и низкие у ее верхушки. Движение базилярной мембраны вызывает деполяризацию волосковых клеток — специализированных слуховых рецепторов, расположенных внутри кортиева органа. ^[6] Хотя волосковые клетки сами по себе не производят потенциалы действия , они выделяют нейромедиатор в синапсах с волокнами слухового нерва , который действительно производит потенциалы действия. Таким образом, паттерны колебаний базилярной мембраны преобразуются в пространственно-временные паттерны импульсов, которые передают информацию о звуке в ствол мозга . ^[7]

нейрональный

Звуковая информация из улитки проходит через слуховой нерв к ядру улитки в стволе мозга . Отсюда сигналы проецируются на нижние бугорки в среднего покрышке мозга . Нижний холмик объединяет слуховой сигнал с ограниченным входом из других частей мозга и участвует в подсознательных рефлексах, таких как слуховая реакция испуга .

Нижний холмик, в свою очередь, проецируется на медиальное коленчатое ядро , часть таламуса , где звуковая информация передается в первичную слуховую кору в височной доле . Считается, что звук сначала воспринимается сознательно в первичной слуховой коре . Вокруг первичной слуховой коры расположена зона Вернике — область коры, участвующая в интерпретации звуков, необходимых для понимания произнесенных слов.

Нарушения (например, инсульт или травма ) на любом из этих уровней могут вызвать проблемы со слухом, особенно если нарушение двустороннее . В некоторых случаях это также может привести к слуховым галлюцинациям или более сложным трудностям восприятия звука.

Проверка слуха

Слух можно измерить с помощью поведенческих тестов с использованием аудиометра . Электрофизиологические тесты слуха могут обеспечить точные измерения порога слышимости даже у людей, находящихся без сознания. К таким тестам относятся слуховые вызванные потенциалы ствола мозга (СВП), отоакустическая эмиссия (ОАЭ) и электрокохлеография (ЭКохГ). Технические достижения в этих тестах позволили широко распространить проверку слуха у младенцев.

Слух можно измерить с помощью мобильных приложений, которые включают в себя функцию аудиологической проверки слуха или приложение для слухового аппарата . Эти приложения позволяют пользователю измерять пороги слышимости на разных частотах ( аудиограмма ). Несмотря на возможные погрешности измерений, потерю слуха можно обнаружить. ^[8]^[9]

Потеря слуха

Существует несколько различных типов тугоухости: кондуктивная тугоухость , нейросенсорная тугоухость и смешанные типы.

Выделяют степени тугоухости: ^[10]^[11]

Легкая потеря слуха . Людям с легкой потерей слуха трудно поддерживать разговор, особенно в шумной обстановке. Самые тихие звуки, которые люди с легкой потерей слуха могут услышать своим лучшим ухом, составляют от 25 до 40 дБ HL.
Умеренная потеря слуха . Людям с умеренной потерей слуха трудно поддерживать разговор, когда они не используют слуховой аппарат. В среднем самые тихие звуки, которые люди с умеренной потерей слуха слышат лучшим ухом, составляют от 40 до 70 дБ ПС.
Тяжелая потеря слуха . Людям с тяжелой потерей слуха необходим мощный слуховой аппарат. Однако они часто полагаются на чтение по губам, даже когда используют слуховые аппараты. Самые тихие звуки, которые люди с тяжелой потерей слуха слышат лучшим ухом, составляют от 70 до 95 дБ ПС.
Глубокая потеря слуха . Люди с глубокой потерей слуха очень плохо слышат и в основном полагаются на чтение по губам и язык жестов. Самые тихие звуки, которые люди с глубокой потерей слуха слышат лучшим ухом, составляют от 95 дБ ПС и более.

Причины

Наследственность
Врожденные состояния
Пресбиакузис
Приобретенный
- Потеря слуха, вызванная шумом
- Ототоксичные препараты и химические вещества
- Инфекция

Профилактика

Защита слуха — это использование устройств, предназначенных для предотвращения потери слуха, вызванной шумом (NIHL), типа постлингвального нарушения слуха . Различные средства, используемые для предотвращения потери слуха, обычно направлены на снижение уровня шума, которому подвергаются люди. Один из способов сделать это — внести изменения в окружающую среду, такие как акустическое подавление шума , чего можно добиться с помощью такой простой меры, как обшивка комнаты занавесками , или такой сложной меры, как использование безэховой камеры , которая поглощает почти весь звук. Другим способом является использование таких устройств, как беруши , которые вставляются в ушной канал для блокировки шума, или наушников — предметов, предназначенных для полного закрытия ушей человека.

Управление

Потеря слуха, вызванная поражением нервной системы, в настоящее время неизлечима. Вместо этого его последствия можно смягчить с помощью аудиопротезов, то есть слуховых аппаратов, таких как слуховые аппараты и кохлеарные имплантаты . В клинических условиях такое лечение предлагают отологи и аудиологи .

Отношение к здоровью

Потеря слуха связана с болезнью Альцгеймера и деменцией , причем более высокая степень потери слуха связана с более высоким риском. ^[12] Существует также связь между диабетом 2 типа и потерей слуха . ^[13]

Слух под водой

Порог слуха и способность локализовать источники звука снижаются под водой у людей, но не у водных животных, включая китов, тюленей и рыб, уши которых приспособлены к обработке звуков, передаваемых через воду. ^[14]^[15]

У позвоночных

Не все звуки обычно слышны всем животным. Каждый вид имеет диапазон нормального слуха как по амплитуде, так и по частоте . Многие животные используют звук для общения друг с другом, и слух у этих видов особенно важен для выживания и размножения. У видов, которые используют звук в качестве основного средства общения, слух обычно наиболее остро реагирует на диапазон тонов, возникающих при криках и речи.

Диапазон частот

Частоты, которые может услышать человек, называются аудио или звуком. Обычно считается, что диапазон находится в пределах от 20 Гц до 20 000 Гц. ^[16] Частоты выше звуковых называются ультразвуковыми , а частоты ниже звуковых — инфразвуковыми . Некоторые летучие мыши используют ультразвук для эхолокации во время полета. Собаки способны слышать ультразвук, что и является принципом «бесшумных» собачьих свистков . Змеи чувствуют инфразвук через челюсти, а усатые киты , жирафы , дельфины и слоны используют его для общения. Некоторые рыбы обладают способностью слышать более чутко благодаря хорошо развитому костному соединению между ухом и плавательным пузырем. Эта «помощь глухим» для рыб проявляется у некоторых видов, например у карпа и сельди . ^[17]

Временная дискриминация

Согласно измерениям, восприятие человеком временного разделения аудиосигнала составляет менее 10 микросекунд (10 мкс). Это не означает, что частоты выше 100 кГц слышны, но временная дискриминация не связана напрямую с частотным диапазоном. Георг фон Бекеши в 1929 году, определив направления источников звука, предположил, что люди могут различать временные различия в 10 мкс или меньше. В 1976 году исследование Яна Нордмарка показало, что межушное разрешение превышает 2 мкс. ^[18] Исследование Милинда Кунчера, проведенное в 2007 году, выявило смещение времени менее 10 мкс. ^[19]

У птиц

Птичье ухо приспособлено улавливать небольшие и быстрые изменения высоты звука пения птиц . Общая форма барабанной перепонки птиц овулярная, слегка коническая. морфологические различия в среднем ухе Между видами наблюдаются . Косточки зеленых вьюрков , черных дроздов , певчих дроздов и домашних воробьев пропорционально короче таковых у фазанов , крякв и морских птиц . У певчих птиц сиринкс позволяет соответствующим владельцам создавать сложные мелодии и звуки. Среднее ухо птиц состоит из трех полукружных каналов, каждый из которых заканчивается ампулой и соединяется, соединяясь с макулой-саккулюсом и лагеной , от которых разветвляется улитка — прямая короткая трубка, идущая к наружному уху. ^[20]

У беспозвоночных

Несмотря на то, что у беспозвоночных нет ушей, у них развились другие структуры и системы для декодирования вибраций, распространяющихся по воздуху, или «звука». Чарльз Генри Тернер был первым ученым, официально продемонстрировавшим это явление посредством строго контролируемых экспериментов на муравьях. ^[21] Тернер исключил обнаружение вибрации земли и предположил, что слуховые системы, вероятно, есть и у других насекомых.

Многие насекомые улавливают звук по тому, как колебания воздуха отклоняют волоски вдоль их тела. У некоторых насекомых даже появились специальные волосы, настроенные на обнаружение определенных частот, например, у некоторых видов гусениц волосы приобрели такие свойства, что они больше всего резонируют со звуком жужжания ос, тем самым предупреждая их о присутствии естественных врагов. ^[22]

У некоторых насекомых имеется тимпанальный орган . Это «барабанные перепонки», закрывающие заполненные воздухом камеры на ногах. Подобно процессу слуха у позвоночных, барабанные перепонки реагируют на звуковые волны. Рецепторы, расположенные внутри, преобразуют колебания в электрические сигналы и отправляют их в мозг. Некоторые группы летающих насекомых, на которых охотятся эхолокирующие летучие мыши, могут таким образом воспринимать ультразвуковые излучения и рефлекторно практиковать избегание ультразвука .

См. также

Основы

Общий

расстройства

Тестирование и измерение

Ссылки

^ Плак, CJ (2014). Чувство слуха . ООО «Психология Пресс» ISBN 978-1848725157 .
^ Ян Шнупп; израильская гвоздика; Эндрю Кинг (2011). Слуховая нейронаука . С Прессой. ISBN 978-0-262-11318-2 . Архивировано из оригинала 29 января 2011 г. Проверено 13 апреля 2011 г.
^ Кунг К. (4 августа 2005 г.). «Возможный объединяющий принцип механоощущения». Природа . 436 (7051): 647–654. Бибкод : 2005Natur.436..647K . дои : 10.1038/nature03896 . ПМИД 16079835 . S2CID 4374012 .
^ Пэн, AW.; Саллес, штат Форт; Пан, Б.; Риччи, А.Дж. (2011). «Интеграция биофизических и молекулярных механизмов механотрансдукции слуховых волосковых клеток» . Нат Коммун . 2 : 523. Бибкод : 2011NatCo...2..523P . дои : 10.1038/ncomms1533 . ПМЦ 3418221 . ПМИД 22045002 .
^ Гельфанд, Стэнли А. (2009). Основы аудиологии (3-е изд.). Нью-Йорк: Тиме. ISBN 978-1-60406-044-7 . OCLC 276814877 .
^ Дэниел Шактер; Дэниел Гилберт; Дэниел Вегнер (2011). «Ощущение и восприятие». У Чарльза Линсмайсера (ред.). Психология . Стоит издательства. стр. 158–159 . ISBN 978-1-4292-3719-2 .
^ Уильям Йост (2003). «Прослушивание» . У Элис Ф. Хили; Роберт В. Проктор (ред.). Справочник по психологии: Экспериментальная психология . Джон Уайли и сыновья. п. 130. ИСБН 978-0-471-39262-0 .
^ Шоджаименд, Хасан; Аятоллахи, Халех (2018). «Автоматическая аудиометрия: обзор методов внедрения и оценки» . Исследования в области медицинской информатики . 24 (4): 263–275. дои : 10.4258/hir.2018.24.4.263 . ISSN 2093-3681 . ПМК 6230538 . ПМИД 30443414 .
^ Кейдсер, Гитте; Конвери, Элизабет (12 апреля 2016 г.). «Самонастраивающиеся слуховые аппараты» . Тенденции в слухе . 20 : 233121651664328. doi : 10.1177/2331216516643284 . ISSN 2331-2165 . ПМЦ 4871211 . ПМИД 27072929 .
^ «Определение тугоухости – классификация тугоухости» . слышите-it.org . Архивировано из оригинала 28 июня 2021 г. Проверено 7 августа 2013 г.
^ Мартини А., Маццоли М., Кимберлинг В. (декабрь 1997 г.). «Введение в генетику нормального и дефектного слуха». Энн. Н-Й акад. Наука . 830 (1): 361–74. Бибкод : 1997NYASA.830..361M . дои : 10.1111/j.1749-6632.1997.tb51908.x . ПМИД 9616696 . S2CID 7209008 .
^ Томсон, Ретт С.; Аудуонг, Присцилла; Миллер, Александр Т.; Гургель, Ричард К. (16 марта 2017 г.). «Потеря слуха как фактор риска деменции: систематический обзор» . Ларингоскопическая исследовательская отоларингология . 2 (2): 69–79. дои : 10.1002/lio2.65 . ISSN 2378-8038 . ПМЦ 5527366 . ПМИД 28894825 .
^ Акинпелу, Олубунми В.; Мухика-Мота, Марио; Дэниел, Сэм Дж. (2014). «Связан ли сахарный диабет 2 типа с изменениями слуха? Систематический обзор и метаанализ». Ларингоскоп . 124 (3): 767–776. дои : 10.1002/lary.24354 . ISSN 1531-4995 . ПМИД 23945844 . S2CID 25569962 .
^ «Открытие звука в море» . Университет Род-Айленда. 2019.
^ Ау, WL (2000). Слух китов и дельфинов . Спрингер. п. 485. ИСБН 978-0-387-94906-2 .
^ Д'Амброуз, Кристопер; Чоудхари, Ризван (2003). Элерт, Гленн (ред.). «Частотный диапазон человеческого слуха» . Справочник по физике . Проверено 22 января 2022 г.
^ Уильямс, CB (1941). «Слух рыб» . Природа . 147 (3731): 543. Бибкод : 1941Natur.147..543W . дои : 10.1038/147543b0 . ISSN 0028-0836 . S2CID 4095706 .
^ Робджонс, Хью (август 2016 г.). «Точность MQA во временной области и качество цифрового звука» . soundonsound.com . Звук на звуке. Архивировано из оригинала 10 марта 2023 года.
^ Кунчер, Милинд (август 2007 г.). «Слышимость временного размытия и временной расстройки акустических сигналов» (PDF) . boson.физика.sc.edu . Архивировано (PDF) из оригинала 14 июля 2014 г.
^ Миллс, Роберт (март 1994 г.). «Прикладная сравнительная анатомия среднего уха птиц» . Журнал Королевского медицинского общества . 87 (3): 155–6. дои : 10.1177/014107689408700314 . ПМЦ 1294398 . ПМИД 8158595 .
^ Тернер Ч. 1923. Возвращение перепончатокрылых. Пер. акад. наук. Сент-Луис 24: 27–45.
^ Таутц, Юрген и Майкл Ростас. «Жужжание медоносных пчел уменьшает повреждение растений гусеницами». Текущая биология 18, вып. 24 (2008): R1125-R1126.

Дальнейшее чтение

Лопес-Поведа, Энрике А.; Палмер, Арканзас (Алан Р.); Меддис, Рэй. (2010). Нейрофизиологические основы слухового восприятия . Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 978-1-4419-5685-9 . ОСЛК 471801201 .

Внешние ссылки

Глобальная аудиология - Международное общество аудиологов
Всемирная организация здравоохранения, Глухота и потеря слуха
СМИ, связанные со слушаниями , на Викискладе?
Словарное определение слуха в Викисловаре
Цитаты, связанные со слухом , в Wikiquote
Открытый университет - OpenLearn - Статья о слухе. Архивировано 15 октября 2018 г. на Wayback Machine.
Предотвращение потери слуха, вызванной профессиональным шумом , NIOSH

[1] Плак, CJ (2014). Чувство слуха . ООО «Психология Пресс» ISBN 978-1848725157 .

[2] Ян Шнупп; израильская гвоздика; Эндрю Кинг (2011). Слуховая нейронаука . С Прессой. ISBN 978-0-262-11318-2 . Архивировано из оригинала 29 января 2011 г. Проверено 13 апреля 2011 г.

[3] Кунг К. (4 августа 2005 г.). «Возможный объединяющий принцип механоощущения». Природа . 436 (7051): 647–654. Бибкод : 2005Natur.436..647K . дои : 10.1038/nature03896 . ПМИД 16079835 . S2CID 4374012 .

[Peng_2011-4] Пэн, AW.; Саллес, штат Форт; Пан, Б.; Риччи, А.Дж. (2011). «Интеграция биофизических и молекулярных механизмов механотрансдукции слуховых волосковых клеток» . Нат Коммун . 2 : 523. Бибкод : 2011NatCo...2..523P . дои : 10.1038/ncomms1533 . ПМЦ 3418221 . ПМИД 22045002 .

[5] Гельфанд, Стэнли А. (2009). Основы аудиологии (3-е изд.). Нью-Йорк: Тиме. ISBN 978-1-60406-044-7 . OCLC 276814877 .

[6] Дэниел Шактер; Дэниел Гилберт; Дэниел Вегнер (2011). «Ощущение и восприятие». У Чарльза Линсмайсера (ред.). Психология . Стоит издательства. стр. 158–159 . ISBN 978-1-4292-3719-2 .

[7] Уильям Йост (2003). «Прослушивание» . У Элис Ф. Хили; Роберт В. Проктор (ред.). Справочник по психологии: Экспериментальная психология . Джон Уайли и сыновья. п. 130. ИСБН 978-0-471-39262-0 .

[8] Шоджаименд, Хасан; Аятоллахи, Халех (2018). «Автоматическая аудиометрия: обзор методов внедрения и оценки» . Исследования в области медицинской информатики . 24 (4): 263–275. дои : 10.4258/hir.2018.24.4.263 . ISSN 2093-3681 . ПМК 6230538 . ПМИД 30443414 .

[9] Кейдсер, Гитте; Конвери, Элизабет (12 апреля 2016 г.). «Самонастраивающиеся слуховые аппараты» . Тенденции в слухе . 20 : 233121651664328. doi : 10.1177/2331216516643284 . ISSN 2331-2165 . ПМЦ 4871211 . ПМИД 27072929 .

[10] «Определение тугоухости – классификация тугоухости» . слышите-it.org . Архивировано из оригинала 28 июня 2021 г. Проверено 7 августа 2013 г.

[11] Мартини А., Маццоли М., Кимберлинг В. (декабрь 1997 г.). «Введение в генетику нормального и дефектного слуха». Энн. Н-Й акад. Наука . 830 (1): 361–74. Бибкод : 1997NYASA.830..361M . дои : 10.1111/j.1749-6632.1997.tb51908.x . ПМИД 9616696 . S2CID 7209008 .

[12] Томсон, Ретт С.; Аудуонг, Присцилла; Миллер, Александр Т.; Гургель, Ричард К. (16 марта 2017 г.). «Потеря слуха как фактор риска деменции: систематический обзор» . Ларингоскопическая исследовательская отоларингология . 2 (2): 69–79. дои : 10.1002/lio2.65 . ISSN 2378-8038 . ПМЦ 5527366 . ПМИД 28894825 .

[13] Акинпелу, Олубунми В.; Мухика-Мота, Марио; Дэниел, Сэм Дж. (2014). «Связан ли сахарный диабет 2 типа с изменениями слуха? Систематический обзор и метаанализ». Ларингоскоп . 124 (3): 767–776. дои : 10.1002/lary.24354 . ISSN 1531-4995 . ПМИД 23945844 . S2CID 25569962 .

[DOSITS-14] «Открытие звука в море» . Университет Род-Айленда. 2019.

[15] Ау, WL (2000). Слух китов и дельфинов . Спрингер. п. 485. ИСБН 978-0-387-94906-2 .

[16] Д'Амброуз, Кристопер; Чоудхари, Ризван (2003). Элерт, Гленн (ред.). «Частотный диапазон человеческого слуха» . Справочник по физике . Проверено 22 января 2022 г.

[Williams_1941-17] Уильямс, CB (1941). «Слух рыб» . Природа . 147 (3731): 543. Бибкод : 1941Natur.147..543W . дои : 10.1038/147543b0 . ISSN 0028-0836 . S2CID 4095706 .

[18] Робджонс, Хью (август 2016 г.). «Точность MQA во временной области и качество цифрового звука» . soundonsound.com . Звук на звуке. Архивировано из оригинала 10 марта 2023 года.

[19] Кунчер, Милинд (август 2007 г.). «Слышимость временного размытия и временной расстройки акустических сигналов» (PDF) . boson.физика.sc.edu . Архивировано (PDF) из оригинала 14 июля 2014 г.

[20] Миллс, Роберт (март 1994 г.). «Прикладная сравнительная анатомия среднего уха птиц» . Журнал Королевского медицинского общества . 87 (3): 155–6. дои : 10.1177/014107689408700314 . ПМЦ 1294398 . ПМИД 8158595 .

[21] Тернер Ч. 1923. Возвращение перепончатокрылых. Пер. акад. наук. Сент-Луис 24: 27–45.

[22] Таутц, Юрген и Майкл Ростас. «Жужжание медоносных пчел уменьшает повреждение растений гусеницами». Текущая биология 18, вып. 24 (2008): R1125-R1126.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]