§ 45. Значення, будова та функції слухової сенсорної системи

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ТЕРМІНИ: слуховий аналізатор, зовнішнє, середнє та внутрішнє вухо, вушна раковина, зовнішній слуховий прохід, барабанна перетинка, слухові кісточки, євстахієва труба, завитка, кортіїв орган, отит, глухота, глухонімота, шум, сірчана пробка.

Значення слуху. Слух — здатність організму сприймати звукові коливання, що забезпечується слуховим аналізатором. Значення слуху в життєдіяльності людини дуже велике, адже слухова сенсорна система є другою за значенням після зору. З виникненням виразної мови в людському суспільстві слух набув особливого значення.

Звук — фізичне явище; це звукові хвилі, що поширюються від фізичного тіла, яке коливається з певною частотою. Вухо людини сприймає звукові коливання частотою 16-20 000 Гц (найнижчий звук дає струна контрабаса, найвищий — флейта пікколо). Діапазон голосу людини під час розмови знаходиться в межах 150-3000 Гц. Звукові коливання частотою менше 16 Гц сприймаються як вібрації. Звукові коливання частотою понад 20 кГц називаються ультразвуками.

Вухо людини не сприймає ультразвук (на відміну, наприклад, від кажанів, деяких риб і комах, які здатні його утворювати й сприймати). Ультразвук добре відбивається від структур неоднорідної щільності, що широко використовується в техніці та медицині: лікарі застосовують його для дослідження серця, нирок, печінки тощо.

Окрім частоти, звук має певну силу (тиск звукової хвилі на барабанну перетинку людського вуха), яка вимірюється в децибелах (дБ). Діапазон сили звуку для нормального сприйняття становить 1-80 дБ. Звук силою понад 80 дБ шкідливий для вуха людини.

Рис. 130. Схематична будова слухового аналізатора: 1 — центри слуху (центральна частина аналізатора); 2 — зовнішнє вухо; 3 — внутрішнє вухо; 4 — слуховий нерв

Першою науковою теорією сприйняття звуків є теорія німецького вченого Г. Гельмгольца, згідно з якою фізична енергія звукових коливань примушує коливатися певні анатомічні утвори вуха, завдяки чому виникає збудження рецепторів і формується нервовий імпульс.

Слуховий аналізатор складається з трьох частин: рецепторного апарату (у внутрішньому вусі), слухового нерва й центральної частини, яка міститься в скроневій частці кори головного мозку (рис. 130).

Орган слуху — вухо — має три відділи: зовнішнє, середнє й внутрішнє. Звукові коливання, перш аніж дійти до слухових рецепторів, проходять через систему звукопровідних і звукопідсилювальних структур.

Зовнішнє вухо (рис. 131) складається з вушної раковини — хрящової пластинки, укритої шкірою. У ділянці мочки вуха хрящ відсутній. Будова вушної раковини пов’язана з її функцією вловлювати звукові коливання й точно спрямовувати їх до зовнішнього слухового проходу.

До зовнішнього вуха належить і зовнішній слуховий прохід завдовжки 2—3 см, діаметром до 1 см, що йде від вушної раковини до середнього вуха, від якого він відділений барабанною перетинкою. Вушна раковина відіграє роль підсилювача звуку. Вона збирає звукові хвилі, спрямовуючи їх на барабанну перетинку, площа якої у 2,2-5 разів менша за площу звукосприймання вушної раковини. Якщо людина недочуває, то може підсилити звук, прикладаючи долоню до вушної раковини.

Барабанна перетинка відокремлює зовнішній слуховий прохід від середнього вуха. Вона має товщину 0,1 мм, сплетена зі сполучнотканинних волокон, які розгалужуються в різних напрямках. За своєю формою барабанна перетинка нагадує лійку, центр якої спрямований у порожнину середнього вуха. Звукові коливання, що доходять до барабанної перетинки, змушують її коливатися з тією самою частотою. З віком барабанна перетинка стає товщою та грубішою, що є однією з причин того, що старі люди погано чують.

Рис. 131. Будова зовнішнього, середнього та внутрішнього вуха: 1 — вушна раковина; 2 — зовнішній слуховий прохід; 3 — барабанна перетинка; 4 — слухові кісточки; 5 — півколові канали; 6 — слуховий і вестибулярний нерви; 7 — завитка; 8 — барабанна порожнина; 9 — євстахієва труба

Рис. 132. Слухові кісточки: 1 — молоточок; 2 — коваделко; 3 — стременце

Середнє вухо (рис. 131) складається з барабанної порожнини та слухових кісточок (рис. 132).

Із внутрішнього боку барабанної перетинки є барабанна порожнина, а в ній — три мініатюрні слухові кісточки, послідовно й напіврухомо з’єднані між собою: молоточок, коваделко та стременце. Вони передають коливання барабанної перетинки до внутрішнього вуха. Молоточок одним кінцем уплетений у волокна барабанної перетинки, іншим — з’єднаний із коваделком, яке, у свою чергу, з’єднане зі стременцем. Останнє прикріплене до мембрани овального вікна внутрішнього вуха.

Звукові кісточки — не тільки передавачі звукових коливань, а і їхні перетворювачі та підсилювачі. Так, завдяки особливій будові з’єднань між цими кісточками, які утворюють систему важелів, звукові коливання, проходячи крізь них, зменшуються за амплітудою, але у 20-60 разів збільшуються за силою (тиском). Тому навіть слабкі звукові хвилі, що діють на барабанну перетинку, спричиняють коливання звукосприймальних структур внутрішнього вуха. З часом кісточки зростаються між собою, стають малорухливими, і це призводить до зниження слуху в людей старшого віку.

Барабанна порожнина не є замкненою: євстахієва труба (рис. 131) завдовжки 3,5-4,5 см з’єднує її через носоглотку з атмосферним повітрям. Завдяки цьому тиск повітря з обох боків барабанної перетинки — однаковий. Це створює умови для кращого її коливання.

Євстахієва труба також оберігає барабанну перетинку від руйнування на випадок різкого підвищення або зниження атмосферного тиску (у літаку, під час пірнання у воду). Однак, з іншого боку, існує велика небезпека занесення інфекції з носа та носоглотки до середнього вуха, що може спричинити його запалення. Тому необхідно вчасно лікувати хвороби носоглотки.

На межі середнього й внутрішнього вуха є два вікна, закриті мембранами: овальне та кругле. Стременце прилягає до мембрани овального вікна.

Внутрішнє вухо та сприйняття звуків. Внутрішнє вухо (рис. 131) розміщене в порожнинах піраміди скроневої кістки й складається із системи каналів, які утворюють завитку та півколові канали з двома мішечками (орган рівноваги).

Завитка — це кістковий спіралеподібний канал, який утворює 2,5 оберта й поступово розширюється від 0,04 до 0,5 мм (рис. 131, 7; 133).

Усередині канал завитки розділений на три ходи (верхній, середній і нижній) двома мембранами: щільною й пружною — основною мембраною та тонкою — вестибулярною. Причому верхній і нижній ходи з’єднані між собою в кінці завитки.

Рис. 133. Внутрішня будова завитки: 1 — кістка завитки; 2 — вестибулярний канал завитки; 3 — середній канал завитки, у якому знаходиться кортіїв орган; 4 — слуховий нерв; 5 — барабанний канал завитки; 6 — кортіїв орган; 7 — основна мембрана; 8 — волоскові чутливі клітини; 9 — покривна мембрана; 10 — нервові волокна, що йдуть до слухового нерва

Канали завитки не порожні, вони заповнені особливою рідиною, яка проводить звукові коливання.

У середньому ході завитки на основній мембрані розміщений рецепторний слуховий апарат — кортіїв орган, названий на честь італійського анатома А. Корті, який описав його приблизно в середині XIX ст. Слухові рецептори кортієвого органа — це особливі волоскові клітини в кількості 24-30 тис. Зверху вони дотикаються до покривної мембрани.

Механізм сприйняття звукових коливань. Звукові хвилі, що надійшли до внутрішнього вуха з коливаннями стременця через мембрану овального вікна, спричиняють коливання рідини у верхньому й нижньому ходах завитки. Ці коливання передаються на основну мембрану. Волоскові рецепторні клітини, рухаючись разом з основною мембраною, доторкаються до покривної мембрани й деформуються. Це спричиняє утворення в них електричного імпульсу, що передається на волокна слухового нерва, який несе його до слухового центру (рис. 133).

Сприйняття сили звуку пов’язане з кількістю збуджених рецепторів. Якщо на вухо тривалий час діє звук постійної висоти та сили, то чутливість до нього зменшується внаслідок адаптації рецепторних клітин.

Слух обома вухами дає можливість точно визначати місцерозташування джерела звуку. Зрозуміло, що звукова хвиля по-різному досягає кожного вуха: швидше й більшої сили сигнал потрапить у те вухо, що знаходиться ближче до джерела звуку. Нейронні структури слухового аналізатора «вимірюють» різницю в часі та в силі звуку й на основі цього визначають його напрямок.

«Кістковий» слух і його значення. Звукові коливання надходять до завитки також через кістки черепа. Цей шлях сприйняття звукових коливань набагато гірший, через це здоровій людині він не потрібний. Однак це має важливе значення для глухих людей, оскільки на кістковій звукопровідності ґрунтується принцип деяких слухових апаратів.

Хвороби вух і гігієна слуху. Запалення вух — отит (з грецьк. вухо). Найчастіше трапляється отит середнього вуха — небезпечна хвороба, бо поряд з його порожниною міститься головний мозок і його оболонки.

Отит найчастіше виникає як ускладнення грипу, гострих респіраторних захворювань; інфекція з носоглотки може перейти по євстахієвій трубі до порожнини середнього вуха. Часто отит буває наслідком перебування на вулиці взимку без головного убору. Це тяжке захворювання проявляється сильним болем у вусі, високою температурою тіла, головним болем, значним зниженням слуху.

Це треба пам’ятати! За згаданих ознак негайно звертайтеся до лікаря! Самолікування неприпустиме!

Профілактика отиту: лікування гострих і хронічних хвороб носоглотки (аденоїдів, нежитю, гаймориту); якщо виник нежить, не можна сильно сякатися, бо інфекція через євстахієву трубу може потрапити до середнього вуха. Треба промити носову порожнину теплим фізіологічним розчином (0,9-процентний розчин кухонної солі).

Отити найчастіше виникають у малих дітей, оскільки євстахієва труба в них коротша та розташована майже горизонтально.

Глухота — повна втрата слуху на одне або обидва вуха. Вона може бути набутою чи вродженою.

Набута глухота найчастіше є наслідком двостороннього отиту середнього вуха, який супроводжувався розривом обох барабанних перетинок, або тяжкого запалення внутрішнього вуха.

Глухота може бути спричинена тяжкими дистрофічними ураженнями слухових нервів, які часто пов’язані з професійними чинниками (шумом, вібрацією, дією випарів хімічних речовин) або з травмами голови.

Це треба пам’ятати! Безконтрольне застосування антибіотиків, які негативно діють на слуховий нерв, може призвести до стійкої, постійної глухоти.

Уроджена глухота (глухонімота) — пов’язана з уродженим порушенням слуху. Ми вже знаємо, що в людини слух тісно пов’язаний із мовою. Новонароджена дитина тільки чує слова, потім починає їх розуміти, а згодом учиться розмовляти. Однак трапляється, що через вади внутрішньоутробного розвитку різних ділянок вух дитина народжується зовсім глухою. Ніколи не чуючи мови, вона залишається глухонімою.

Причиною глухонімоти можуть бути вірусні хвороби матері під час вагітності (краснуха, кір, грип), безконтрольне вживання деяких ліків, особливо антибіотиків, уживання алкоголю, наркотиків, куріння.

Аби глухонімі відчували себе повноцінними членами суспільства, винайдена спеціальна ручна абетка, де кожній літері відповідає певне положення або рух пальців рук (рис. 134).

Рис. 134. Ручна абетка глухонімих

Шум і зниження слуху. Як ми вже знаємо, людське вухо сприймає звукові коливання (хвилі) в межах 16-20 000 Гц, сила яких виражається в децибелах (дБ). Шум інтенсивністю понад 80 дБ уже небезпечний для організму людини. Потерпають ендокринна, серцево-судинна й нервова системи. При 120-130 дБ з’являється біль у вухах, а звук понад 150 дБ руйнує барабанні перетинки.

Шум поступово розтягує та руйнує барабанну перетинку, робить її нееластичною, нездатною сприймати неголосні звуки, руйнує слухові кісточки, рецептори й слуховий нерв. Тому в людини, яка перебуває під впливом постійного шуму на виробництві чи слухає голосну музику, особливо в навушниках більше 1-2 год щоденно, знижується слух або виникає глухота.

Сірчана пробка — накопичення вушної сірки в зовнішньому слуховому проході. Спочатку вона м’яка й не заважає слухові, але потім збільшується, щільнішає та закриває слуховий прохід: людина майже раптово починає погано чути на одне вухо.

Це треба пам’ятати! У всіх випадках раптового погіршення слуху негайно звертайтеся до лікаря! Не робіть спроби самостійно витягнути сірчану пробку з вуха, аби не пошкодити барабанну перетинку.

Основні правила гігієни:

• Мийте вуха щодня.
• Проколюйте мочки вух для носіння сережок тільки в косметичних кабінетах, аби не занести інфекцію.
• Бережіть вушну раковину від обмороження: носіть узимку головний убір.
• За будь-яких неприємних відчуттів у ділянці вуха (біль, шум, «закладання» вух) негайно звертайтеся до лікаря.

Думаємо, розуміємо, відповідаємо. 1. Дайте визначення поняття «слух». 2. Обґрунтуйте його біологічне значення для організму людини. 3. Поясніть, що саме для вас означають поняття «слух» і «звук», як вони впливають на ваш настрій, сприйняття довкілля. 4. Визначте фізичні та фізіологічні особливості звуків, які сприймає слуховий аналізатор. 5. Поясніть взаємозв’язок будови та функцій барабанної перетинки. 6. Визначте біологічну функцію слухових кісточок. 7. Яке біологічне значення євстахієвої труби? 8. Визначте взаємозв’язок будови та функцій внутрішнього вуха, зокрема завитки. 9. Обґрунтуйте взаємозв’язок будови та функцій кортієвого органа. 10. Поясніть механізм сприйняття звукових коливань. 11. Як відбувається розрізнення сили звуку? 12. Визначте причини й прояви отиту. 13. Обґрунтуйте причини глухоти. 14. Визначте взаємозв’язок між уродженою глухотою та німотою (глухонімотою). 15. Обґрунтуйте, чому шум негативно впливає на слух.

Самостійна робота з підручником. 1. Визначте відділи зовнішнього, середнього та внутрішнього вуха. 2. Намалюйте в зошиті схему будови кортієвого органа й поширення звуку в середньому та внутрішньому вусі.

Домашнє завдання. 1. Складіть схему біологічних механізмів розрізнення частоти й сили звуку слуховим аналізатором. 2. Поясніть членам своєї родини, чому нежить та інші хвороби носоглотки можуть призводити до запалення середнього вуха. 3. Складіть пам’ятку, як запобігти хворобам вух. 4. З’ясуйте, які джерела шуму діють у вашій оселі або на місці роботи батьків і як можна послабити їх негативний вплив.

Лабораторне дослідження

ТЕМА. Визначення порога слухової чутливості

МЕТА: навчитися визначати поріг слухової чутливості в правому та лівому вухах.

ОБЛАДНАННЯ ТА МАТЕРІАЛИ: механічний годинник, сантиметрова лінійка.

ХІД РОБОТИ (роботу виконують групами по три учні)

1. Один із них сидить на стільці із заплющеними очима. У класі має бути повна тиша.

2. Перший експериментатор повільно наближає годинник до правого вуха досліджуваного, доки той не почує звук.

3. Другий експериментатор лінійкою заміряє відстань від годинника до зовнішнього слухового проходу досліджуваного.

4. Потім таке саме дослідження проведіть із лівим вухом.

5. Запишіть дані й порівняйте поріг слухової чутливості обох вух.

6. Перевірте поріг слухової чутливості (обов’язково одним і тим самим годинником!) у кожного учня. Запишіть дані й порівняйте.

Про що свідчить поріг чутливості вуха?

децибел

Децибел (дБ) — це одиниця, яка використовується для вимірювання гучності в аудіотехніці та створенні музики. Спочатку розроблений як логарифмічний блок для підсилення електричних сигналів, тепер він також використовується для вимірювання інтенсивності звуку в акустиці. Збільшення на 10 дБ приблизно відповідає подвоєнню інтенсивності звуку або сприйманої гучності. Людське вухо може сприймати звук інтенсивністю від 0 дБ (повна тиша) до приблизно 130 дБ (дуже гучний звук, наприклад, коли літак злітає). Вплив звуку інтенсивністю понад 85 дБ може завдати непоправної шкоди вухам.

Що таке децибелна шкала?

У шкалі децибел значення інтенсивності або гучності звуку надається по відношенню до еталонного значення. Це контрольне значення було встановлено як мінімальна інтенсивність звуку, яку може сприйняти людське вухо (0 дБ). Таким чином, шкала в децибелах є логарифмічною, оскільки вона відображає зміни інтенсивності звуку або гучності відносно контрольного значення.

Наскільки точні програми Decibel?

Точність додатків у децибелах залежить від різних факторів, таких як якість мікрофона, точність апаратного забезпечення, калібрування додатка та умови навколишнього середовища. Однак зазвичай додатки в децибелах не такі точні, як професійні шумоміри, якими користуються інженери-акустики та інші професіонали, наприклад аудіоінженер у Змішування або Освоєння бути використаним. Тим не менш, програми децибел можуть бути корисними в багатьох випадках, щоб отримати приблизне уявлення про інтенсивність або гучність звуку в оточенні. Наприклад, їх можна використовувати для вимірювання гучності музики чи шуму в навколишньому середовищі або для визначення того, чи є певне місце гучним чи тихим. Однак важливо зазначити, що точність програм для вимірювання децибел може відрізнятися, і вони не однаково добре підходять для всіх програм.