Устройство и функции слухового анализатора. Строение слухового анализатора

Тема 3. Физиология и гигиена сенсорных систем

Цель лекции – рассмотрение сущности и значения физиологии и гигиены сенсорных систем.

Ключевые слова – физиология, сенсорная система, гигиена.

Основные вопросы:

1 Физиология зрительной системы

Восприятие как слож­ный системный процесс приема и обработки информации осу­ществляется на основе функционирования специальных сенсорных систем или анализаторов. Эти системы осуществляют превраще­ние раздражителей внешнего мира в нервные сигналы и передачу их в центры головного мозга.

Анализаторы как единая система анализа информации, состоящей из трех взаимо­связанных отделов: периферического, проводникового и централь­ного.

Зрительный и слуховой анализаторы играют особую роль в по­знавательной деятельности.

Возрастная динамика сенсорных процессов определяется постепенным созреванием различных звеньев анализатора. Рецепторные аппараты созревают еще в пренатальном периоде и к моменту рождения являются более зрелыми. Значительные изменения претерпевают проводящая система и воспринимающий аппарат проекционной зоны, что приводит к изменению параметров реакции на внешний стимул. В первые месяцы жизни ребенка наблюдается совершенствование механизмов обработки информации, осуществляемой в проекционной зоне коры, вследствие этого усложняются возможности анализа и обработки стимула. Дальнейшие изменения процесса переработки внешних сигналов связаны с формированием сложны нервных сетей и определяющих формирование процесса восприятия как психической функции.

1. Физиология зрительной системы

Зрительная сенсорная система, как и любая другая, состоит из трех отделов:

1 Периферический отдел –глазное яблоко, в частности - сетчатка глаза (воспринимает световое раздражение)

2 Проводниковый отдел - аксоны ганглиозных клеток - зрительный нерв - зрительный перекрест - зрительный тракт - промежуточный мозг (коленчатые тела)- средний мозг (четверохолмие) -таламус

3 Центральный отдел - затылочная доля: область шпорной борозды и прилегающих извилин

Периферический отдел зрительной сенсорной системы.

Оптическая система глаза, строение и физиология сетчатки

К оптической системе глаза относятся: роговица, водянистая влага, радужка, зрачок, хрусталик и стекловидное тело

Глазное яблоко, имеет шаровидную форму и помещается в костной воронке - глазнице. Спереди он защищен веками. По свободному краю века растут ресницы, которые защищают глаз от попадания в него частиц пыли. У верхненаружного края глазницы расположена слезная железа, выделяющая слезную жидкость, омывающую глаз. Глазное яблоко имеет несколько оболочек, одна из которых - наружная - склера, или белочная оболочка (белого цвета). В передней части глазного яблока она переходит в прозрачную роговицу (преломляет лучи света)

Под белочной оболочкой расположена сосудистая оболочка, состоящая из большого количества сосудов. В переднем отделе глазного яблока сосудистая оболочка переходит в ресничное тело и радужную оболочку (радужку). Она содержит пигмент, придающий цвет глазу. В ней имеется круглое отверстие - зрачок. Здесь расположены мышцы, которые изменяют величину зрачка и, в зависимости от этого, в глаз попадает большее или меньшее количество света, т.е. происходит регуляция поступления потока света. Позади радужки в глазу располагается хрусталик, представляющий собой эластичную, прозрачную двояковыпуклую линзу, окруженную ресничной мышцей. Его оптической функцией является преломление и фокусировка лучей, кроме того он отвечает за аккомодацию глаза. Хрусталик может менять свою форму - становиться более или менее выпуклые и соответственно сильнее или слабее преломлять лучи света. Благодаря этому человек способен отчетливо видеть предметы, расположенные на разном расстоянии. Роговица и хрусталик обладают светопреломляющей способностью

За хрусталиком полость глаза заполняется прозрачной желеобразной массой - стекловидным телом, которое пропускает лучи света и является светопреломляющей средой.

Светопроводящие и светопреломляющие среды (роговица, водянистая влага, хрусталик, стекловидное тело) выполняют также функцию фильтрации света, пропуская только световые лучи с диапазоном длин волн от400 до 760 мкм. При этом ультрафиолетовые лучи задерживаются роговицей, а инфракрасные - водянистой влагой.

Внутренняя поверхность глаза выстлана тонкой, сложной по строению и наиболее функционально важной оболочкой - сетчаткой. В ней выделяют два отдела: задний отдел или зрительную часть и передний отдел – слепую часть. Граница, их отделяющая называется зубчатой линией. Слепая часть прилежит изнутри к цилиарному телу и к радужной оболочке и представляет собой два слоя клеток:

Внутренний – слой кубических пигментных клеток

Внешний – слой призматических клеток, лишенных пигмента меланина.

В сетчатке (в зрительной ее части) содержатся не только периферический отдел анализатора - рецепторные клетки, но и значительная часть его промежуточного отдела. Фоторецепторные клетки (палочки и колбочки) по данным большинства исследователей, являются своеобразно измененными нервными клетками и потому относятся к первично чувствующим или нейросенсорным рецепторам. Нервные волокна, отходящие от этих клеток, собираются вместе и образуют зрительный нерв.

Фоторецепторами являются палочки и колбочки, расположенные в наружном слое сетчатки. Палочки более чувствительны к цвету и обеспечивают сумеречное зрение. Колбочки воспринимают цвет и цветовое зрение.

1.1 Возрастные особенности зрительного анализатора

В процессе постнатального развития органы зрения человека претерпевают значительные морфофункциональные перестройки. Например, длина глазного яблока у новорожденного составляет 16 мм, а его масса – 3,0г, к 20 годам эти цифры соответственно увеличиваются до 23 мм и 8,0 г. В процессе развития меняется и цвет глаз. У новорожденных в первые годы жизни радужка содержит мало пигментов и имеет серовато-голубоватый оттенок. Окончательная окраска радужки формируется только к 10-12 годам.

Процесс развития и совершенствования зрительного анализатора, как и у других органов чувств, идет от периферии к центру. Миелинизация зрительных нервов заканчивается уже к 3-4 месяцам постнатального онтогенеза. Причем развитие сенсорных и моторных функций зрения идет синхронно. В первые дни после рождения движения глаз независимы друг от друга. Механизмы координации и способность фиксировать взглядом предмет, образно говоря, «механизм точной настройки», формируется в возрасте от 5 дней до 3-5 месяцев. Функциональное созревание зрительных зон коры головного мозга по некоторым данным происходит уже к рождению ребенка, по другим несколько позже.

Аккомодация у детей выражена в большей степени, чем у взрослых эластичность хрусталика с возрастом уменьшается, и соответственно падает аккомодация. У дошкольников вследствие более плоской формы хрусталика очень часто встречается дальнозоркость. В 3 года дальнозоркость наблюдается у 82% детей, а близорукость – у 2,5%. С возрастом это соотношение изменяется и число близоруких значительно увеличивается, достигая к 14-16 годам 11%. Важным фактором, способствующим появлению близорукости, является нарушение гигиены зрения: чтение лежа, выполнение уроков в плохо освещенной комнате, увеличение напряжения на глаза и др.

В процессе развития существенно меняются цветоощущения ребенка. У новорожденного в сетчатке функционируют только палочки, колбочки еще незрелые и их количество невелико. Элементарные функции цветоощущения у новорожденных, видимо, есть но полноценное включение колбочек в работу происходит столько к концу 3-го года жизни. Однако на данной возрастной ступени оно еще неполноценно. Своего максимального развития ощущения цвета достигает к 30 годам и затем постепенно снижается. Важное значение для формирования этой способности имеет тренировка. С возрастом повышается также острота зрения и улучшается стереоскопическое зрение. Наиболее интенсивно стереоскопическое зрение изменяется до 9-10 лет и достигает к 17-22 годам своего оптимального уровня. С 6 лет у девочек острота стереоскопического зрения выше, чем у мальчиков. Глазомер у девочек и мальчиков 7-8 лет значительно лучше, чем у дошкольников, и не имеет половых различий, но приблизительно в 7 раз хуже, чем у взрослых.

Поле зрения особенно интенсивно развивается в дошкольном возрасте, и к 7 годам оно составляет приблизительно 80% от размеров поля зрения взрослого. В развитии поля зрения наблюдаются половые особенности. В последующие годы размеры поля зрения сравниваются, а с 13-14 лет его размеры у девочек больше. Указанные возрастные и половые особенности развития поля зрения должны учитываться при организации обучения детей и подростков, так как поле зрения определяет объем учебной информации воспринимаемой ребенком, т. е. пропускную способность зрительного анализатора.

Слуховой анализатор состоит из трех отделов:

1. Периферический отдел включающий наружнее, среднее и внутреннее ухо

2. Проводниковый отдел - аксоны бипо­лярных клеток - улитковый нерв - ядра продолговатого мозга - внутреннее коленчатое тело – слуховая область коры больших полушарий

3. Центральный отдел – височная доля

Строение уха. Наружнее ухо включает ушную раковину и наружный слуховой проход. Его функция состоит в улавливании звуковых колебаний. Среднее ухо.

Рис. 1. Полусхематическое изображе­ние среднего уха: 1- наружный слуховой проход", 2- барабан­ная полость; 3 - слуховая труба; 4 - ба­рабанная перепонка; 5 - молоточек; 6 - на­ковальня; 7 - стремя; 8 - окно преддверия (овальное); 9 - окно улитки (круглое); 10- костная ткань.

Среднее ухо отделено от наружного барабанной перепонкой, а от внутреннего - костной перегородкой с двумя отверстиями. Одно из них называется овальным окном или окном преддверия. К его краям при помощи эла­стичной кольцевой связки прикреплено основание стре­мени, Другое отверстие - круглое окно, или окно ули­тки,- затянуто тонкой соединительнотканной мембра­ной. Внутри барабанной полости находятся три слуховые косточки - молоточек, наковальня и стремя, соединенные между собой суста­вами.

Воздушные звуковые вол­ны, попадая в слуховой про­ход, вызывают колебания барабанной перепонки, кото­рые через систему слуховых косточек, а также через воз­дух, находящийся в среднем ухе, передаются перилимфе внутреннего уха. Сочленен­ные между собой слуховые косточки можно рассматри­вать как рычаг первого рода, длинное плечо которого со­единено с барабанной пере­понкой, а короткое укрепле­но в овальном окне. При передаче движения с длинного на короткое плечо происходит уменьшение размаха (амплитуды) за счет увеличения развиваемой силы. Значительное увеличение силы звуковых колебаний проис­ходит еще и потому, что поверхность основания стремени во много раз меньше поверхности барабанной перепонки. В целом сила звуковых колебаний увеличивается по крайней мере в 30-40 раз.

При мощных звуках вследствие сокращения мышц барабанной полости увеличивается напряжение барабанной перепонки и умень­шается подвижность основания стремени, что ведет к понижению силы передаваемых колебаний.

Строение слухового анализатора - тема нашей статьи. Как взаимосвязаны его строение и функции? Какое значение имеет слух для человека? Давайте разберемся вместе.

Что такое сенсорные системы

Каждую секунду наш организм воспринимает информацию из окружающей среды и соответствующим образом реагирует на нее. Это возможно благодаря сенсорным, или анализаторным системам. Строение слухового анализатора аналогично другим подобным структурам.

Всего в организме человека различают пять сенсорных систем. Кроме слуховой к ним относятся зрительная, обонятельная, осязательная, вкусовая. Ученые утверждают, что человек обладает еще и шестым чувством. Речь идет об интуиции - умении предвидеть события. Но структура, которая отвечает за формирование этого чувства, пока неизвестна.

Принцип работы анализаторов

Если описать строение слухового анализатора кратко, то можно назвать три его отдела. Они называются периферический, проводниковый и центральный. Такой план строения имеют все сенсорные системы.

Периферический отдел представлен рецепторами. Это чувствительные образования, которые воспринимают различные виды раздражений и преобразуют их в импульсы. Нервные волокна, которые представляют проводниковый отдел, передают информацию головной мозг. Здесь происходит ее анализ и формирование ответной реакции на раздражение.

Строение и функции слухового анализатора: кратко

Как происходит восприятие звуковых колебаний? Строение слухового анализатора подобно всем остальным. Его периферический отдел представлен ухом. Проводниковый - это слуховой нерв. По нему нервные импульсы продвигаются к центральной части. Это слуховая зона коры конечного мозга.

Способность к адаптации

Общим свойством для всех сенсорных систем является их способность приспосабливать уровень своей чувствительности к интенсивности силы действия раздражителя. Это свойство еще называют адаптацией. И строение слухового анализатора человека - не исключение.

В чем же заключается суть процесса адаптации? Дело в том, что чувствительность слуховых рецепторов может регулироваться в зависимости от степени воздействия раздражителя. Если сигнал сильный, уровень восприятия снижается, и наоборот. К примеру, вспомните, как мы постепенно начинаем различать тихие звуки через определенное время.

Для организма человека адаптация имеет защитное значение. Также она повышает функциональные возможности анализаторов путем длительных повторений. Так происходит тренировка слуха у профессиональных музыкантов. Люди, которые продолжительное время работают в условиях интенсивного шума или живут рядом с железной дорогой, через определенный период перестают его замечать. Это также проявление адаптации.

Как и все сенсорные системы, слуховая компенсируется функционированием остальных. Ярким примером этого является величайший композитор Людвиг Бетховен. Он был признанным мастером уже в молодом возрасте, а к тридцати годам его глухота начала быстро прогрессировать. Но даже когда Бетховен полностью лишился слуха, он продолжал сочинять музыкальные шедевры. Он помещал в рот небольшую деревянную палочку и прижимал ее к музыкальному инструменту. Таким образом осязательная сенсорная система компенсировала слуховой анализатор. А отсутствие зрения частично заменяется развитым слухом и обонянием.

Значение слуха

Возможно ли жить глухим? Естественно, людей с нарушениями слуха огромное количество. Несмотря на то, что больше всего информации человек воспринимает с помощью зрения, восприятие звуков также имеет большое значение.

Основные принципы строения слухового анализатора делают его работу непрерывной. Мы слышим даже во время сна. Слух позволяет воспринимать информацию на расстоянии, передавать опыт в поколениях, является средством общения.

Что такое звуковое давление

Все ли звуки мы способны воспринимать? Далеко нет. В процессе эволюции сенсорные системы приспособились к анализу информации только определенного диапазона. Это является защитой мозга от перегрузок.

Звуки формируются из колебаний воздуха. Строение слухового анализатора обеспечивает их превращение в нервные импульсы, которые анализируются в головном мозге. Амплитуту таких колебаний называют звуковым давлением. Ее единицей измерения является децибел. При обычном разговоре эта величина равна 60 дБ.

Частоту звуковых колебаний измеряют в герцах. Мы воспринимаем очень узкий диапазон - от 16 до 20 кГц. Другие колебания мы не способны слышать. Если частота колебаний ниже 16 Гц, они называются инфразвуком. В природе его используют для общения киты и слоны.

Ультразвук возникает при частоте колебаний более 20 кГц. Летучие мыши используют его для ориентации в ночное время суток. Они издают звуки, которые отражаются от предметов. Такой способ называется эхолокацией.

Орган слуха

Слуховой анализатор, строение и функции которого мы рассматриваем в нашей статье, состоит из трех отделов. Периферический представлен ухом. А правильнее сказать, органом слуха. Далее следует проводниковый отдел. Это слуховой нерв. Он передает информацию в центральный отдел, представленный слуховой зоной коры конечного мозга.

Внешнее ухо

В чем заключаются особенности анатомического строения периферического отдела слухового анализатора? Прежде всего в том, что он также состоит из трех частей. Это внешнее, среднее и внутреннее ухо.

Элементами первой части яляются ушная раковина и внешний слуховой проход. Они улавливают и направляют звуковые колебания к внутренним отделам. Ушная раковина образована эластичной хрящевой тканью, которая формирует характерные завитки.

Внешний слуховой проход имеет длину около 2,5 см, заканчиваясь барабанной перепонкой. Его кожа богата видоизмененными потовыми железами. Они выделяют особое вещество - ушную серу. Вместе с волосками она задерживает пыль и микроорганизмы.

Слуховые косточки

Строение органа слуха и слухового анализатора продолжает среднее ухо. Звуковые колебания передаются на барабанную перепонку, вызывая ее вибрацию. Чем выше звук, тем колебания интенсивнее.

Место нахождения среднего уха - черепа. Его границами являются две перепонки - барабанная и овального окна. Здесь колебания передаются на слуховые косточки. Они имеют характерную форму, которая определяет их названия: молоточек, стремя и наковальня. Слуховые косточки анатомически соединены между собой. Молоточек узкой частью крепится к наковальне. Последняя подвижно соединена со стременем. Колебания барабанной перепонки через слуховые косточки поступают к перепонке овального окна.

В этом отделе среднее ухо анатомически соединяется с носоглоткой при помощи евстахиевой, или слуховой трубы. Такое строение позволяет проникать сюда воздуху из окружающей среды. Поэтому давление на барабанную перепонку одинаково с обеих сторон.

Внутреннее ухо

Уже много сказано о строении и функциях слухового анализатора, а о самих рецепторах - ни слова. Это не ошибка. Их содержит внутреннее ухо. Его месторасположением является височная кость. Это сложная система извитых канальцев и полостей. Они заполнены специальной жидкостью.

От овального окна строение слухового анализатора продолжает канал, состоящий из 2,5 оборотов. Это улитка, в которой находятся слуховые рецепторы, или волосковые клетки. В улитке различают основную и покровную мембраны. Первая образована из поперечных волокон, имеющих разную длину. Их очень много - до 24 тысяч. Покровная мембрана нависает над волосковыми клетками. В результате образуется звуковоспринимающий аппарат, который называется кортиев орган. Он состоит из мембран и слуховых рецепторов.

Механизм действия

Когда перепонка овального окна начинает колебаться, это раздражение передается жидкости улитки. В результате возникает явление резонанса. Начинаются колебания волокон разной длины и слуховых рецепторов.

Этот процесс имеет свои закономерности. Сильный звук вызывает большой размах колебательных движений волокон. При высоком тоне звука начинают резонировать короткие волокна.

Далее механическая энергия колебательных движений превращается в электрическую. Так возникают нервные импульсы. Их дальнейшее передвижение происходит уже с помощью нейронов и их отростков. Они поступают в слуховую зону коры конечного мозга, который находится в височной доле.

Анализ звука - также важная функция слухового анализатора. Головной мозг определяет силу звука, его характер, высоту, направление в пространстве. Воспринимается также интонация слов. В результате формируется звуковой образ.

Даже с закрытыми глазами мы можем определить, из какого направления слышен сигнал. Благодаря чему это возможно? Если звук поступает в оба уха, мы воспринимает звук посредине. А точнее - спереди и сзади. Если же в одно ухо звук попадает раньше, чем в другое, то звук воспринимается справа или слева.

Приходилось ли вам замечать, что один и тот же звук люди воспринимают по-разному? Для одного телевизор работает слишком тихо, другой же ничего не слышит. Оказывается, каждый человек имеет свой порог слуховой чувствительности. От чего зависит данный показатель? Он определяется не только строением, функциями и возрастными особенностями слухового анализатора. Наиболее острым восприятием звуков обладают люди в возрасте от 15 до 20 лет. Далее острота слуха постепенно понижается.

Существует также такое понятие, как порог слышимости. Это самая маленькая сила звука, при которой он начинает восприниматься. Данный показатель также определяется индивидуальными особенностями.

Процесс формирования слухового анализатора

Когда человек начинает воспринимать звуки? Сразу после рождения. Ответной реакцией на звуки в этот период является проявление условных рефлексов. Это продолжается около двух месяцев. Теперь организм уже реагирует условнорефлекторно. К примеру, мамин голос становится знаком о кормлении.

На третьем месяце малыш уже различает тон, тембр, высоту и направления звуков. К году, как правило, ребенок уже понимает смысловую окраску слов.

Гигиена слуха

Строение слухового анализатора хотя и совершенно от природы, но требует постоянного внимания. Самые элементарные правила гигиены позволят вам надолго сохранить возможность восприятия звуков.

Самая простая причина ухудшения звука - накопление серы в наружном слуховом проходе. Если не удалять это вещество, могут образоваться так называемые пробки. Чтобы предупредить это, серу нужно периодически удалять.

Серьезно нужно отнестись и к последствиям вирусных заболеваний. Самый элементарный ринит, ангина или грипп могут привести к воспалению в среднем ухе. Такое заболевание называется отит. В среднее ухо опасные микроорганизмы проникают из носоглотки через слуховую трубу.

Нарушение слуха может быть вызвано и чисто механическими причинами. Одна из них - повреждение барабанной перепонки. Оно может быть вызвано и действием острого предмета, и чрезмерно громким звуком. К примеру, взрывом. Если вы ожидаете, что это может произойти, необходимо открыть рот. Такое действие делает одинаковым давление по обе стороны от барабанной перепонки.

Но вернемся к ежедневной жизни. Мы не задумываемся, что систематическое использование наушников, постоянный бытовой и транспортный шум постепенно снижают эластичность барабанной перепоки. В результате острота слуха значительно падает. А ведь процесс этот является необратимым. Только представьте, что пневматическая дрель работает с интенсивностью звука до 100 децибел, а дискотека - 110!

Итак, слуховая сенсорная система человека состоит из трех отделов, таких как:

• Периферический . Представлен органом слуха: внешним, средним и внутренним ухом. Завитки ушной раковины направляют колебания воздуха в наружный слуховой проход, оттуда - на специализированные косточки (молоточек, стемя и наковальню), перепонку овального окна и улитку. В последней структуре находятся волосковые клетки. Это слуховые рецепторы, которые преобразуют механические колебания в нервные импульсы.
• Проводниковый . Это слуховой нерв, по которому передаются импульсы.
• Центральный . Находится в коре большого мозга. Здесь информация анализируется, благодаря чему формируются звуковые ощущения.

Слуховой анализатор является важнейшей частью системы чувств человека. Строение слухового анализатора позволяет людям общаться друг с другом посредством передачи звука, воспринимать, интерпретировать и реагировать на звуковую информацию: когда приближается машина, благодаря звукам, воспринятым посредством слуха, человек вовремя уходит с дороги, что позволяет избежать опасной ситуации.

Звуковые волны являют собой вибрации в твердой, жидкой или газообразной среде, которые можно услышать с помощью органа слуха. Звук определяется в слышимом диапазоне спектра, точно так же как свет – в видимой части спектра электромагнитных волн.

Вибрации звуковых волн являют собой распространение движения на молекулярном уровне, которое характеризуется движением молекул около состояния равновесия . В процессе этого движения, которое создается механическим путем, молекулы подвергаются акустическому давлению, которое приводит к тому, что они сталкиваются друг с другом и передают эти вибрации дальше. Когда передача энергии прекращается, смещенные со своего места молекулы возвращаются в исходное положение.

Сходство зрительного и слухового анализатора в том, что они оба способны воспринимать конкретные качества, выбирая их из общего звукового потока. Например, место расположения источника звука, его громкость, тембр и т.д. Но физиология слухового анализатора функционирует так, что слуховая система человека не смешивает разные частоты, как это делает зрение, когда различные длины световых волн смешиваются друг с другом, – и глазной анализатор представляет это в виде непрерывного цвета.

Вместо этого звуковой анализатор разделяет сложные звуки на составляющие тоны и частоты так, что человек различает голоса конкретных людей в общем гуле или отдельные инструменты в звуках оркестра. Особенности отклонений в слухе позволяют выявить различные аудиометрические методы исследования слухового анализатора.

Наружное и среднее ухо

То, как устроен слуховой анализатор влияет на работу его структур, отделов уха, подкорковых релейных и корковых центров. Анатомия слухового анализатора включает в себя строение уха, стволовых и корковых отделов головного мозга. Отделы слухового анализатора – это:

• периферическая часть слухового анализатора;
• корковый конец слухового анализатора.

Согласно схеме, строение уха состоит из 3 частей. Внешнее и среднее передают звуки ко внутреннему уху, где они преобразуются для обработки нервной системой в электрические импульсы. Таким образом, функции слухового анализатора делятся на звукопроводящие и звуковоспринимающие.

Внешнее, среднее и внутреннее ухо – это периферический отдел слухового анализатора. Внешняя часть уха состоит из ушной раковины и слухового прохода. Этот проход закрывает с внутренней стороны барабанная перепонка. Слуховой анализатор строение и функции которого включают периферический отдел слухового анализатора, выполняет роль акустической антенны.

Звуковые волны собираются в части внешнего уха, которая называется ушная раковина и по ушному проходу достигает барабанной перепонки, заставляя ее вибрировать. Таким образом, внешнее ухо является резонатором, что усиливает звуковые колебания.

Барабанная перепонка – это конец внешнего уха. Дальше начинается среднее, которое сообщается с носоглоткой посредством евстахиевых труб. Возрастные особенности слухового анализатора в том, что у новорожденных полость среднего уха заполнена амниотической жидкостью, которую к третьему месяцу сменяет воздух, что попадает сюда через евстахиевы трубы. В полости среднего уха барабанная перепонка соединяется при помощи цепи из трех слуховых косточек с другой перепонкой, называемой овальным окном. Она закрывает полость внутреннего уха.

Первая косточка, молоточек, вибрируя под действием барабанной перепонки, передает эти колебания наковальне, которая заставляет колебаться стремечко, что давит на овальное окно в улитке. Основание стремечка оказывает механическое давление, усиленное в десятки раз, на овальное окно, в результате чего перилимфа в улитке начинает колебаться. Помимо овального окошка, существует круглое, которое также отделяет полость среднего уха и внутреннего уха.

Соотношение барабанной перепонки к поверхности овального окошка составляет 20:1, что позволяет усилить звуковые колебания в двадцать раз. Это надо для того, чтобы для колебания жидкости во внутреннем ухе нужно гораздо больше энергии, чем для колебания воздуха в среднем.

Внутреннее ухо

Во внутреннем ухе представлены два различных органа – слуховой и вестибулярный анализаторы. Благодаря этому схематически строение внутреннего уха предусматривает наличие:

• преддверия;
• полукруглых каналов (отвечают за координацию);
• улитки (отвечает за слух).

Оба анализатора имеют сходные морфологические и физиологические свойства. Среди них – волосковые клетки и механизм передачи информации к головному мозгу.

Различение звуковых частот начинается в улитке внутреннего уха. Она устроена так, что разные ее части реагируют на различную высоту звуковых колебаний. Высокие ноты колеблют одни части базилярной мембраны улитки, низкие – другие.

В базилярной мембране располагаются волосковые клетки, на верхушке которых расположены целые пучки стереоцилий, которые отклоняются расположенной сверху мембраной. Волосковые клетки превращают механические вибрации в электрические сигналы, которые по слуховому нерву идут к стволу головного мозга. Таким образом, проводниковый отдел слухового анализатора представлен волокнами слухового нерва. Поскольку каждая волосковая клетка имеет свое место в базилярной мембране, каждая клетка передает в мозг звук другой тональности.

Структура улитки

Улитка является «слышащей» частью внутреннего уха, что размещается в височной части черепа. Она получила свое название благодаря спиральной форме, напоминающую ракушку улитки.

Состоит улитка из трех каналов. Два из них, scala tympani и scala vestibule, заполнены жидкостью, называемой перилимфа. Взаимодействие между ними происходит с помощью маленького отверстия, что именуется helicotrema. Кроме того, между scala tympani и scala vestibuli расположены с внутренней стороны нейроны спирального ганглия и волокна слухового нерва.

Третий канал, scala media, расположен между scala tympani и scala vestibule. Он наполнен эндолимфой. Между scala media и scala tympani на базилярной мембране находится структура, что называется Кортиев орган.

Каналы улитки состоят из двух разновидностей жидкости, перилимфы и эндолимфы. Перилимфа имеет тот же ионный состав, что и внеклеточная жидкость в любой другой части тела. Она наполняет scala tympani и scala vestibule. Эндолимфа, заполняющая scala media, имеет уникальный состав, предназначенный только для этой части тела состав. Прежде всего, она очень богата калием, который вырабатывается в stria vascularis и очень бедна натрием. Также в ней практически отсутствует кальций.

Эндолимфа имеет позитивный электрический потенциал (+80 mV) по отношению к перилимфе, богатой натрием. Кортиев орган в верхней части, где расположены стереоцилии, смачивается эндолимфой, у основания клеток – перилимфой.

Таким методом улитка способна провести очень сложный анализ звуков, как по их частоте, так и по громкости. Когда давление звуков передается к жидкости внутреннего уха стремечком, давление волн деформирует базилярную мембрану в той области канала улитки, которая отвечает за эти вибрации. Таким образом, более высокие ноты вынуждают колебаться основание улитки, а низкие ноты – ее вершину.

Доказано, что человеческая улитка способна воспринимать звуки различной тональности. Их частота может изменяться в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц (приблизительно 10-я октава), с шагом в 1/230 октавы (от 3 Гц до 1 тыс. Гц). На частоте 1 тыс. Гц, улитка способна зашифровать давление звуковых волн в диапазоне между 0 дБ и 120 дБ.

Слуховой кортекс

Кроме уха и слухового нерва слуховой анализатор включает в себя головной мозг. Звуковая информация анализируется в мозгу в разных центрах, по мере того, как сигнал направляется в верхнюю височную извилину головного мозга. Это слуховой кортекс, который выполняет обрабатывающую звук функцию слухового анализатора человека. Здесь находится огромное количество нейронов, каждый их которых исполняют свою задачу. Например, есть нейроны, что:

• реагируют на чистые тона (звуки флейты);
• распознают сложные тона (звуки скрипки);
• отвечают за длинные звуки;
• реагируют на короткие звуки;
• отвечают на изменения громкости звуков.

Есть и такие нейроны, что могут отвечать за сложные звуки, например, определять музыкальный инструмент или слово речи. Связи между слуховым и речедвигательным анализаторами позволяют изучать человеку иностранные языки.

Звуковая информация обрабатывается в различных областях звукового кортекса в обоих полушариях головного мозга. У большинства людей левая сторона мозга отвечает за восприятие и воспроизведение речи. Поэтому повреждение левого слухового кортекса при инсульте может привести к тому, что человек хоть и будет слышать, но не сможет понимать речь.

Первичный путь

Звуковая информация собирается в мозгу двумя проводящими путями слухового анализатора:

• Первичный слуховой путь, который передает сообщения исключительно от улитки.
• Непервичный слуховой путь, который также называют ретикулярный сенсорный путь. Он передает сообщения от всех органов чувств.

Первичный путь является коротким и очень быстрым, поскольку скорость передачи импульсов обеспечивают волокна с толстым слоем миелина. Этот путь заканчивается в слуховом кортексе головного мозга, что расположен в боковой борозде височной части головного мозга.

Первичные проводящие пути слухового анализатора проводят нервные импульсы от звукочувствительных клеток улитки. При этом в каждом конечном пункте звена передачи происходит расшифровка и интеграция нервных импульсов ядерными клетками улитки.

Первое переключательное ядро первичного слухового пути находится в улиточных ядрах, что располагается в стволе головного мозга. Нервные импульсы идут по спиральным ганглиарным аксонам типа 1. На этом уровне переключения происходит расшифровка нервных звуковых сигналов, которые характеризуют продолжительность, интенсивность и частоту звука.

Второе и третье переключательные ядра первичного слухового пути играют значительную роль в определении местоположения источника звука. Второе переключательное ядро в стволе головного мозга носит название комплекс верхних олив. На этом уровне большинство синапсов слухового нерва перешли центральную линию. Третье переключательное ядро располагается на уровне среднего мозга.

И, наконец, четвертое переключательное ядро находится в таламусе. Здесь происходит значительная интеграция звуковой информации, и происходит подготовка к моторной реакции (например, произнесение звуков в ответ).

Последний нейрон первичного пути связывает таламус и слуховой кортекс головного мозга. Здесь сообщение, большая часть которого была расшифрована по дороге сюда, распознается, запоминается и интегрируется для дальнейшего произвольного использования.

Непервичные пути

Из ядер улитки небольшие нервные волокна проходят в ретикулярную формацию головного мозга, где звуковые сообщения объединяются с нервными сообщениями, которые поступают сюда от других органов чувств. Следующий пункт переключения – это неспецифические ядра таламуса, после которых этот слуховой путь завершается в полисенсорном ассоциативном кортексе.

Главная функция этих слуховых путей – выработка нервных сообщений, которые подлежат приоритетной обработке. Для этого они соединяются с центрами мозга, отвечающими за чувство бодрствования и мотивации, а также с вегетативной нервной и эндокринной системами. Например, если человек делает сразу два дела, читает книгу и слушает музыку, эта система направит внимание на более важную работу.

Первый передаточный пункт непервичного слухового пути, так же как и первичного, расположен в улиточных ядрах ствола мозга. Отсюда небольшие волокна присоединяются к ретикулярному пути ствола мозга. Здесь, а также в среднем мозгу расположены несколько синапсов, где слуховая информация обрабатывается и интегрируется с информацией от других органов чувств.

При этом информация фильтруется по первичному приоритету. Другими словами, роль ретикулярной формации мозга в том, чтобы подключить к обрабатываемой звуковой информации нервные сообщения из других центров (бодрствования, мотивации), чтобы произошел отбор нервных сообщений, которые будут обрабатываться в мозгу в первую очередь. После ретикулярной формации, непервичные пути ведут к неспецифическим центрам в таламусе, а дальше в полисенсорный кортекс.

Необходимо понимать, что сознательное восприятие требует интеграции обоих типов слуховых нервных путей, первичного и непервичного. Например, во время сна, первичный слуховой путь функционирует нормально, но сознательное восприятие невозможно, поскольку связь между ретикулярным путем и центрами бодрствования и мотивации не активизирован.

И, наоборот, в результате травмы, повредившей кортекс, сознательное восприятие звуков может быть затруднено, тогда как продолжающееся интегрирование непервичных слуховых путей может привести к реакциям на звук вегетативной нервной системы. Кроме того, если ствол головного мозга и средний мозг остались целы, реакция испуга и удивления может оставаться, даже при отсутствии понимания значения звуков.

Периферический отдел слухового анализатора представлен ухом, с помощью которого человек воспринимает воздействие внешней среды, выраженное в виде звуковых колебаний, оказывающих физическое давление на барабанную перепонку. Через орган слуха большинство людей получает меньше информации, чем с помощью органа зрения. Однако слух имеет большое значение для общего развития и формирования личности, в частности для развития речи у ребенка, оказывающей решающее влияние на его психическое развитие.

Орган слуха и равновесия содержит чувствительные клетки нескольких видов: рецепторы, воспринимающие звуковые колебания; рецепторы, определяющие положение тела в пространстве; рецепторы, воспринимающие изменения направления и быстроты движения. Выделяют три части органа: наружное, среднее и внутреннее ухо (рис. 12.6).

Рис. 12.6.

Наружное ухо воспринимает звуки и направляет их к барабанной перепонке. Оно включает проводящие отделы – ушную раковину и наружный слуховой проход.

Ушная раковина состоит из эластического хряща, покрытого тонким слоем кожи. Наружный слуховой проход представляет собой изогнутый канат длиной 2,5–3 см. Канал имеет два отдела: наружный хрящевой слуховой проход и внутренний костный, находящийся в височной кости. Наружный слуховой проход выстлан кожей с тонкими волосками и особыми потовыми железами, которые выделяют ушную серу. Его конец изнутри закрыт тонкой полупрозрачной пластинкой – барабанной перепонкой, отделяющей наружное ухо от среднего.

Среднее ухо включает в себя несколько образований, заключенных в барабанную полость: барабанную перепонку, слуховые косточки, слуховую (евстахиеву) трубу. На стенке, обращенной к внутреннему уху, имеются два отверстия – овальное окно (окно преддверия) и круглое окно (окно улитки). На стенке барабанной полости, обращенной к наружному слуховому проходу, находится барабанная перепонка, воспринимающая звуковые колебания воздуха и передающая их звукопроводящей системе среднего уха – комплексу слуховых косточек. Едва заметные колебания барабанной перепонки здесь усиливаются и преобразуются, передаваясь во внутреннее ухо аналогично действию микрофона.

Комплекс состоит из трех косточек: молоточка, наковальни и стремечка. Молоточек (длиной 8-9 мм) плотно сращен с внутренней поверхностью барабанной перепонки своей рукояткой, а головкой сочленен с наковальней, которая из-за наличия двух ножек напоминает коренной зуб с двумя корнями. Одна ножка (длинная) выполняет функцию рычага для стремени. Стремечко имеет размер 5 мм, своим широким основанием вставлено в овальное окно преддверия, плотно прилегая к его перепонке. Движения слуховых косточек обеспечиваются мышцей, напрягающей барабанную перепонку, и стременной мышцей.

Слуховая (евстахиева) труба длиной 3,5–4 см соединяет барабанную полость с верхним отделом глотки. Через нее из носоглотки в полость среднего уха попадает воздух, благодаря чему выравнивается давление на барабанную перепонку со стороны наружного слухового прохода и барабанной полости. Когда затруднено прохождение воздуха по слуховой трубе (например, при воспалительном процессе), то преобладает давление со стороны наружного слухового прохода и барабанная перепонка вдавливается в полость среднего уха. Это приводит к снижению возможностей барабанной перепонки совершать колебательные движения в соответствии с частотой звуковых воли.

Внутреннее ухо – очень сложно устроенный орган, внешне напоминающий лабиринт или улитку, имеющую 2,5 круга, и расположенный в пирамиде височной кости (рис. 12.7). Внутри костного лабиринта улитки находится замкнутый соединительный перепончатый лабиринт, повторяющий форму внешнего. Пространство между стенками костного и перепончатого лабиринтов заполнено жидкостью – перилимфой, а полость перепончатого лабиринта – эндолимфой.

Рис. 12.7.

Преддверие – небольшая овальная полость в средней части лабиринта. На стенке преддверия гребень отделяет друг от друга две ямки. Задняя ямка – эллиптическое углубление – лежит ближе к полукружным каналам, которые открываются в преддверие пятью отверстиями, а передняя – сферическое углубление – связана с улиткой.

В перепончатом лабиринте выделяют эллиптический и сферический мешочки. Стенки мешочков покрыты плоским эпителием, за исключением небольшого участка – пятна. Пятно выстлано цилиндрическим эпителием, содержащим опорные и волосковые сенсорные клетки, имеющие на своей поверхности тонкие отростки, обращенные в полость мешочка. От волосковых клеток начинаются нервные волокна слухового нерва (его вестибулярной части). Поверхность эпителия покрыта особой тонковолокнистой и студенистой мембраной, называемой отолитовой, так как в ней находятся кристаллы отолиты, состоящие из карбоната кальция.

Сзади к преддверию примыкают три взаимоперпендикулярных полукружных канала – один в горизонтальной и два в вертикальных плоскостях. Все они представляют собой узкие трубочки, наполненные жидкостью – эндолимфой. Каждый канал заканчивается расширением – ампулой; в слуховом гребешке ее сконцентрированы клетки чувствительного эпителия, от которого начинаются ветви вестибулярного нерва.

Спереди от преддверия находится улитка. Канал улитки загибается по спирали и образует 2,5 оборота вокруг стержня. Стержень улитки состоит из губчатой костной ткани, между балками которой расположены нервные клетки, образующие спиральный ганглий. От стержня отходит в виде спирали тонкий костный листок, состоящий из двух пластин, между ними проходят миелинизированные дендриты нейронов спирального ганглия. Верхняя пластина костного листка переходит в спиральную губу, или лимб, нижняя – в спиральную основную, или базиллярную, мембрану, которая простирается до наружной стенки улиткового канала. Плотная и упругая спиральная мембрана представляет собой соединительнотканную пластинку, которая состоит из основного вещества и коллагеновых волокон – струн, натянутых между спиральной костной пластинкой и наружной стенкой улиткового канала. У основания улитки волокна более короткие. Их длина составляет 104 мкм. По направлению к вершине длина волокон увеличивается до 504 мкм. Общее их число составляет около 24 тыс.

От костной спиральной пластинки к наружной стенке костного канала под углом к спиральной мембране отходит еще одна мембрана, менее плотная – вестибулярная, или рейснерова.

Полость капала улитки разделена мембранами на три отдела: верхний канал улитки, или вестибулярная лестница, начинается от окна преддверия; средний канал улитки располагается между вестибулярной и спиральной мембранами и нижний канат, или барабанная лестница, начинающаяся от окна улитки. У вершины улитки вестибулярная и барабанная лестницы сообщаются посредством маленького отверстия – геликотремы. Верхний и нижний каналы заполнены перилимфой. Средний канал – это улитковый проток, который тоже представляет собой спирально извитый канал в 2,5 оборота. На наружной стенке улиткового протока расположена сосудистая полоска, эпителиальные клетки которой обладают секреторной функцией, продуцируя эндолимфу. Вестибулярная и барабанная лестницы заполнены перилимфой, а средний канал – эндолимфой. Внутри улиткового протока, на спиральной мембране, располагается сложное устройство (в виде выступа нейроэпителия), представляющее собой собственно воспринимающий аппарат слуховой перцепции, – спиральный (кортиев) орган.

Кортиев орган образован чувствительными волосковыми клетками (рис. 12.8). Различают внутренние и наружные волосковые клетки. Внутренние несут на своей поверхности от 30 до 60 коротких волосков, расположенных в 3-5 рядов. Число внутренних волосковых клеток составляет у человека около 3500. Наружные волосковые клетки расположены в три ряда, каждый из них имеет около 100 волосков. Общее число наружных волосковых клеток составляет у человека 12–20 тыс. Наружные волосковые клетки более чувствительны к действию звуковых раздражителей, чем внутренние. Над волосковыми клетками расположена текториальная мембрана, имеющая лентовидную форму и желеобразную консистенцию. Ее ширина и толщина увеличиваются от основания улитки к вершине.

Рис. 12.8. :

1 – покровная пластинка; 2,3 – наружные (3-4 ряда) и внутренние (1-й ряд) волосковые клетки; 4 – опорные клетки; 5 – волокна улиткового нерва (в поперечном разрезе); 6 – наружные и внутренние столбы; 7 – улитковый нерв; 8 – основная пластинка

Информация от волосковых клеток передается по дендритам клеток, образующих спиральный узел. Второй отросток этих клеток – аксон – в составе преддверно-улиткового нерва направляется к стволу мозга и к промежуточному мозгу, где происходит переключение на следующие нейроны, отростки которых идут в центр слуха, расположенный в височном отделе коры головного мозга.

Спиральный орган является аппаратом, принимающим звуковые раздражения. Преддверие и полукружные каналы обеспечивают равновесие. Человек может воспринимать до 300 тыс. различных оттенков звуков и шумов в диапазоне от 16 до 20 тыс. Гц. Наружное и среднее ухо способны усилить звук почти в 200 раз, однако усиливаются только слабые звуки, сильные ослабляются.

ВСПОМНИТЕ

Вопрос 1. Какое значение для человека имеет слух?

С помощью слуха человек воспринимает звуки. Слух дает возможность воспринимать информацию на значительном расстоянии. Со слуховым анализатором связана членораздельная речь. Человек, глухой от рождения или потерявший слух в раннем детстве, теряет способность произносить слова.

Вопрос 2. Каковы основные части любого анализатора?

Любой анализатор состоит из трех основных звеньев: рецепторов (периферическое воспринимающее звено), нервных путей (проводниковое звено) и мозговых центров (центральное обрабатывающее звено). Высшие отделы анализаторов расположены в коре больших полушарий, причем каждый из них занимает определенную область.

ВОПРОСЫ К ПАРАГРАФУ

Вопрос 1. Каково строение слухового анализатора?

Слуховой анализатор включает в себя орган слуха, слуховой нерв и центры мозга, анализирующие слуховую информацию.

Вопрос 2. Какие расстройства слуха вам известны и каковы их основные причины?

Иногда в наружном слуховом проходе скапливается слишком много ушной серы и образуется пробка, снижающая остроту слуха. Удалять такую пробку нужно очень осторожно, так как можно повредить барабанную перепонку. Из носоглотки в полость среднего уха могут проникать различные виды возбудителей, способные вызывать воспаление среднего уха - отит. При правильном и своевременном лечении отит быстро проходит и не отражается на чувствительности слуха. Также к нарушению слуха могут привести механические травмы - ушибы, удары, воздействия сверхсильных звуковых раздражителей.

1. Докажите, что «орган слуха» и «слуховой анализатор» - разные понятия.

Органом слуха является ухо, которое состоит из трех отделов: наружного, среднего и внутреннего уха. Слуховой анализатор включает в себя слуховой рецептор (он находится во внутреннем ухе), слуховой нерв и слуховую зону коры больших полушарий, находящуюся в височной доле.

2. Сформулируйте основные правила гигиены слуха.

Чтобы не допустить снижение остроты слуха и защитить органы слуха от вредного влияния внешней среды, проникновения вирусов и развития опасных заболеваний, придерживаться основных правил гигиены органов слуха и следить за состоянием своих ушей, чистотой и состоянием слуха нужно постоянно и обязательно.

Гигиена органов слуха говорит о том, что уши необходимо чистить не чаще двух раз в неделю, если они сильно не загрязнены. Слишком тщательно от серы, что находится в слуховом канале, избавляться не нужно: она защищает организм человека от проникновения в него болезнетворных микроорганизмов, выводит мусор (чешуйки кожи, пыль, грязь), увлажняет кожу.

ПОДУМАЙТЕ!

Какие особенности слухового анализатора позволяют человеку определить расстояние до источника звука и направление на него?

Важным свойством слухового анализатора является его способность определять направление звука, получившая название ототопики. Ототопика возможна только при наличии нормально слышащих двух ушей, т. е. при хорошем бинауральном слухе. Определение направления звука обеспечивается следующими условиями: 1) разницей в силе звука, воспринимаемой ушами, поскольку ухо, которое находится ближе к источнику звука, воспринимает его более громким. Здесь имеет значение и то, что одно ухо оказывается в звуковой тени; 2) восприятием минимальных промежутков времени между поступлением звука к одному и другому уху. У человека порог этой способности различать минимальные промежутки времени равен 0,063 мс. Способность локализовать направление звука пропадает, если длина звуковой волны меньше двойного расстояния между ушами, которое равно в среднем 21 см. Поэтому ототопика высоких звуков затруднена. Чем больше расстояние между приемниками звука, тем точнее определение его направления; 3) способность воспринимать разность фаз звуковых волн, поступающих в оба уха.

В горизонтальной плоскости человек различает направление звука наиболее точно. Так, направление резких ударных звуков, например выстрелов, определяется с точностью до 3-4°. Ориентация в определении направления источника звука в сагиттальной плоскости зависит в определенной мере от ушных раковин.