Sluch

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 17. května 2022; kontroly vyžadují 7 úprav . Správně vysvětlit fenomén sluchu se ukázalo jako mimořádně obtížný úkol. Každý, kdo přijde s teorií, která uspokojivě vysvětluje právě vnímání výšky a hlasitosti zvuku, téměř jistě získá Nobelovu cenu.Původní text  (anglicky)[ zobrazitskrýt] Přiměřeně vysvětlit sluch se ukázalo jako mimořádně obtížný úkol. Člověk by si téměř zajistil Nobelovu cenu předložením teorie, která by uspokojivě vysvětlovala pouze vnímání výšky tónu a hlasitosti. AS Reber, ES Reber The Penguin Dictionary of Psychology, 2001 [1] .

Sluch  - schopnost biologických organismů vnímat zvuk pomocí sluchových orgánů ; speciální funkce sluchového aparátu těla, buzeného zvukovými vibracemi prostředí, jako je vzduch nebo voda . Jeden z biologických vzdálených vjemů [2] , nazývaný také akustický vjem . Zajišťuje sluchový senzorický systém . způsob poznávání světa.

Obecné informace

Člověk je schopen slyšet zvuk v rozsahu od 16 Hz do 20 kHz při přenosu vibrací vzduchem a až 220 kHz při přenosu zvuku přes kosti lebky. Tyto vlny mají důležitý biologický význam, například zvukové vlny v rozsahu 100-4000 Hz odpovídají lidskému hlasu. Předpokládá se, že průměrná frekvence mužského hlasu je ~ 130 Hz, ženského hlasu ~ 220 Hz a hlasu dítěte ~ 265 Hz. Zvuky nad 20 kHz mají malý praktický význam, protože se rychle zpomalují; vibrace pod 60 Hz jsou vnímány prostřednictvím vibračního smyslu. Rozsah frekvencí, které je člověk schopen slyšet, se nazývá sluchový nebo zvukový rozsah ; vyšší frekvence se nazývají ultrazvuk a nižší frekvence se nazývají infrazvuk .

Sluch je prakticky necitlivý na změny fáze zvukového signálu [3] .

Orgány sluchu a rovnováhy

Lidský sluchový systém se skládá ze tří hlavních částí: vnější ucho, střední ucho a vnitřní ucho.

Vnější ucho

Vnější ucho zahrnuje boltec , viditelnou část ucha, stejně jako zvukovod, který končí u bubínku . Boltec slouží k soustředění zvukových vln přes zvukovod do ušního bubínku. Vzhledem k asymetrické povaze vnějšího ucha u většiny savců je zvuk na cestě do ucha filtrován různě v závislosti na tom, odkud pochází. To dává těmto zvířatům schopnost vertikálně lokalizovat zvuk. Ušní bubínek je vzduchotěsná membrána, a když tam dorazí zvukové vlny, způsobí, že se rozvibruje podle tvaru zvukové vlny. Ušní maz je produkován ceruminózními žlázami v kůži lidského zvukovodu, které chrání zvukovod a bubínek před fyzickým poškozením a mikrobiální invazí [4] .

Struktura lidského vnějšího ucha je stejně jedinečná jako otisky prstů a je studována forenzní otoskopií [5] .

Střední ucho

Střední ucho se skládá z malé vzduchem naplněné komory umístěné mediálně k bubínku . V této komoře jsou tři nejmenší kosti v těle, společně známé jako kůstky, které zahrnují kladívko , kovadlinu a třmen . Pomáhají přenášet vibrace z ušního bubínku do vnitřního ucha, hlemýždě. Účelem středoušních kůstek je překonat impedanční nesoulad mezi vzdušnými a kochleárními vlnami a zajistit impedanční přizpůsobení .

Ve středním uchu jsou také umístěny lat.  Stapedius a lat.  Tensor tympani , které chrání sluchadlo prostřednictvím reflexu natažení bubínku. Třmen přenáší zvukové vlny do vnitřního ucha přes foramen ovale, pružnou membránu, která odděluje vzduchem naplněné střední ucho od vnitřního ucha naplněného tekutinou. Kulaté okénko, další flexibilní membrána, umožňuje hladký pohyb tekutiny vnitřního ucha způsobené příchozími zvukovými vlnami.

Vnitřní ucho

Vnitřní ucho je tvořeno kochleou, což je spirálovitá trubice naplněná tekutinou. Dělí se podél Cortiho orgánu, který je hlavním orgánem mechanické nervové transdukce. Uvnitř Cortiho orgánu je bazilární membrána, struktura, která vibruje, když se vlny ze středního ucha šíří kochleární tekutinou, endolymfou . Bazilární membrána je tonotopická, takže každá frekvence má podél ní charakteristické rezonanční místo. Charakteristické frekvence jsou vysoké na bazálním kochleárním vstupu a nízké na apexu. Pohyb bazilární membrány způsobuje depolarizaci z vláskových buněk, specializovaných sluchových receptorů umístěných v Cortiho orgánu [6] . Ačkoli vlasové buňky samy nevytvářejí akční potenciály , uvolňují neurotransmiter na synapsích s vlákny sluchového nervu, který akční potenciály produkují. Vzorce kmitání bazilární membrány se tedy převádějí na časoprostorové vzorce impulsů, které přenášejí zvukovou informaci do mozkového kmene [7] .

Sluchové dráhy nervového systému

Zvuková informace z hlemýždě putuje sluchovým nervem do kochleárního jádra v mozkovém kmeni. Odtud se promítá na dolní tuberkulu středního mozku. Colliculus integruje sluchový vstup s omezeným vstupem z jiných částí mozku a je zapojen do podvědomých reflexů, jako je reakce sluchového úleku.

Colliculus inferior se zase promítá do mediálního geniculate nucleus, části thalamu, kde jsou zvukové informace přenášeny do primární sluchové kůry ve spánkovém laloku. Předpokládá se, že zvuk je nejprve vědomě vnímán v primární sluchové kůře. Primární sluchovou kůru obklopuje Wernickeho oblast, oblast kůry zapojená do interpretace zvuků, která je nezbytná pro porozumění mluvenému slovu.

Poškození (jako je mrtvice nebo trauma ) na kterékoli z těchto úrovní mohou způsobit problémy se sluchem, zvláště pokud je postižení oboustranné. V některých případech může vést i ke sluchovým halucinacím nebo složitějším problémům s vnímáním zvuku.

Fyziologie sluchu

Schopnost rozlišovat zvukové frekvence silně závisí na vlastnostech konkrétního člověka: jeho věku , pohlaví , dědičnosti , náchylnosti k onemocněním sluchového orgánu , tréninku a únavě sluchu. Někteří lidé jsou schopni vnímat zvuky o relativně vysoké frekvenci - až 22 kHz a možná i vyšší.

U lidí , stejně jako u většiny savců , je orgánem sluchu ucho . U řady zvířat se sluchové vnímání provádí kombinací různých orgánů, které se mohou svou stavbou výrazně lišit od ucha savců . Některá zvířata jsou schopna vnímat akustické vibrace, které nejsou pro člověka slyšitelné ( ultrazvuk nebo infrazvuk ). Netopýři používají ultrazvuk pro echolokaci během letu . Psi jsou schopni slyšet ultrazvuk, což je základem pro práci tichých píšťalek. Existují důkazy, že velryby a sloni mohou používat infrazvuk ke komunikaci.

Člověk může rozlišit několik zvuků současně díky tomu, že v hlemýždi může být současně několik stojatých vln .

Teorie fyziologie sluchu

K dnešnímu dni neexistuje jediná spolehlivá teorie, která by vysvětlovala všechny aspekty lidského vnímání zvuku. Zde jsou některé z existujících teorií:

Protože nebyla vyvinuta spolehlivá teorie sluchu, v praxi se používají psychoakustické modely založené na datech ze studií provedených na různých lidech. .

Sluchové stopy, fúze sluchových vjemů

Zkušenosti ukazují, že vjem způsobený krátkým zvukovým impulsem přetrvává ještě nějakou dobu poté, co zvuk ustane. Proto dva poměrně rychle po sobě jdoucí zvuky dávají jediný sluchový vjem, který je výsledkem jejich sloučení. Stejně jako ve vizuálním vnímání, kdy se jednotlivé obrazy, které se nahrazují frekvencí ≈ 16 snímků/s a vyšší, spojí do plynule plynoucího pohybu, vznikne sinusově čistý zvuk jako výsledek sloučení jednotlivých kmitů s opakovací frekvencí. rovná dolnímu prahu citlivosti sluchu, tj. ≈ 16 Hz. Splynutí sluchových vjemů má velký význam pro jasnost vnímání zvuků a ve věcech konsonance a disonance , které hrají v hudbě obrovskou roli . .

Projekce sluchových vjemů ven

Bez ohledu na to, jak sluchové vjemy vznikají, většinou je odkazujeme do vnějšího světa, a proto vždy hledáme důvod vybuzení našeho sluchu ve vibracích přijímaných zvenčí z té či oné vzdálenosti. Tato vlastnost je mnohem méně výrazná ve sféře sluchu než ve sféře zrakových vjemů, které se vyznačují objektivitou a přísnou prostorovou lokalizací a jsou pravděpodobně také získány dlouhou zkušeností a ovládáním ostatních smyslů. U sluchových vjemů nemůže schopnost projekce , objektivizace a prostorové lokalizace dosáhnout tak vysokých stupňů jako u vjemů zrakových. To je způsobeno takovými vlastnostmi struktury sluchového aparátu, jako je například nedostatek svalových mechanismů, které jej zbavují možnosti přesného prostorového určení. Víme, jak obrovský význam má svalový cit ve všech prostorových definicích.

Soudy o vzdálenosti a směru zvuků

Naše úsudky o vzdálenosti, na kterou jsou zvuky vydávány, jsou velmi nepřesné, zvláště pokud má člověk zavřené oči a nevidí zdroj zvuků a okolní předměty, podle čehož lze soudit „ akustiku prostředí “ na základě životní zkušenosti, resp. akustika prostředí je atypická: např. v akustické bezodrazové komoře se mu hlas člověka, který je jen metr od posluchače, zdá několikanásobně i desítkykrát vzdálenější. Také známé zvuky se nám zdají tím blíže, čím jsou hlasitější, a naopak. Praxe ukazuje, že se méně mýlíme v určování vzdálenosti ruchů než hudebních tónů. Schopnost člověka posuzovat směr zvuků je velmi omezená: nemá ušní boltce , které jsou mobilní a vhodné pro shromažďování zvuků , v případě pochybností se uchýlí k pohybům hlavy a umístí ji do polohy, ve které jsou zvuky nejlépe rozlišeny. , to znamená, že zvuk je lokalizován osobou v tomto směru, ze kterého je slyšet silněji a "čistěji".

Schopnost lidí (a vyšších zvířat) určit směr zdroje zvuku se nazývá binaurální efekt .

Jsou známy tři mechanismy, kterými lze rozlišit směr zvuku:

Schopnost mozku vnímat popsané rozdíly zvuku slyšeného pravým a levým uchem vedla k vytvoření technologie binaurálního záznamu .

Popsané mechanismy nefungují ve vodě: není možné určit směr rozdílem hlasitosti a spektra, protože zvuk z vody prochází přímo do hlavy, tedy do obou uší, téměř beze ztrát, proto hlasitost a spektrum zvuku v obou uších v jakémkoli místě zdroje zvuku s vysokou věrností jsou stejné; určení směru zdroje zvuku fázovým posunem je nemožné, protože díky mnohem vyšší rychlosti zvuku ve vodě se vlnová délka několikanásobně zvětší, což znamená, že fázový posun se mnohonásobně zmenší.

Z popisu výše uvedených mechanismů je zřejmý i důvod nemožnosti určení umístění zdrojů nízkofrekvenčního zvuku.

Výzkum sluchu

Sluch se testuje pomocí speciálního zařízení nebo počítačového programu zvaného " audiometr ".

Pomocí speciálních testů je možné určit vedoucí ucho. Například do sluchátek jsou přiváděny různé zvukové signály (slova) a člověk je fixuje na papír. Z kterého ucha je více správně rozpoznaných slov, pak vedoucí .

Zjišťují se také frekvenční charakteristiky sluchu, což je důležité při inscenování řeči u sluchově postižených dětí.

Testování sluchu lze provádět pomocí in situ audiometrie implementované jako mobilní aplikace pro chytré telefony . Aplikace Diagnostika sluchu umožňuje uživateli provést test sluchu samostatně. Podobně jako u tradiční čistě tónové audiometrie jsou při diagnostice sluchu pomocí mobilní aplikace stanoveny prahové hodnoty pro sluchové vnímání tónových zvukových signálů (audiogram) pro standardní soubor frekvencí 125 Hz - 8 kHz [8] [9] . Získané charakteristiky sluchu uživatele lze v budoucnu využít k úpravě sluchadla , provedené formou aplikace pro chytrý telefon [10] .

Norma

Vnímání frekvenčního rozsahu 16 Hz - 20 kHz se s věkem mění - vysoké frekvence již nejsou vnímány. Snížení rozsahu slyšitelných frekvencí je spojeno se změnami ve vnitřním uchu (kochlea) a rozvojem senzorineurální nedoslýchavosti s věkem .

Práh slyšení

Práh slyšení  je minimální akustický tlak, při kterém je zvuk dané frekvence vnímán lidským uchem. Práh slyšení se vyjadřuje v decibelech . Jako nulová hladina byl vzat akustický tlak 2⋅10 −5 Pa při frekvenci 1 kHz. Práh sluchu u konkrétního člověka závisí na individuálních vlastnostech, věku a fyziologickém stavu.

Práh bolesti

Práh bolesti sluchu  je hodnota akustického tlaku, při které dochází k bolesti ve sluchovém orgánu (což souvisí zejména s dosažením meze protažitelnosti bubínku). Překročení tohoto prahu má za následek akustické trauma. Pocit bolesti definuje hranici dynamického rozsahu lidské slyšitelnosti, která je v průměru 140 dB pro tónový signál a 120 dB pro hluk se spojitým spektrem.

Příčiny ztráty sluchu

Vědci zjistili, že hlasité zvuky poškozují sluch. Například hudba na koncertech nebo hluk strojů ve výrobě. Takové porušení je vyjádřeno tím, že člověk v hlučném prostředí často cítí hučení v uších a nerozlišuje mezi řečí. Charles Lieberman z Harvardu se tímto fenoménem zabývá . Tento jev se nazývá „skrytá ztráta sluchu“.

Zvuk vstupuje do uší, je zesílen a přeměněn na elektrické signály pomocí vláskových buněk . Ztráta těchto buněk způsobuje ztrátu sluchu. Může to souviset s hlasitým hlukem, některými léky nebo věkem. Tato změna odhaluje standardní test, audiogram. Lieberman však poznamenává, že existují i ​​jiné příčiny ztráty sluchu, které nesouvisejí s destrukcí vláskových buněk , protože mnoho lidí s dobrými hodnotami audiogramu si stěžuje na ztrátu sluchu. Studie ukázaly, že ztráta synapsí (spojení mezi vláskovými buňkami) je více než polovinou příčinou ztráty sluchu, která není zobrazena na audiogramu. V tuto chvíli ještě nebyl vynalezen žádný takový lék, který by se tohoto problému mohl zbavit, vědci proto radí vyhýbat se místům s vysokou hlučností [11] .

Patologie

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Reber AS, Reber ES, 2001 .
  2. ↑ Ananiev, 1961 .
  3. ↑ Oppenheim, 1979 , s. 373.
  4. ↑ Gelfand, Stanley A. Essentials of audiology . — 3. - New York: Thieme, 2009. - ISBN 978-1-60406-044-7 .
  5. ↑ Uzlová O.S. Možnosti moderní forenzní otoskopie  // Věstník MGOU. Řada "Jurisprudence" : časopis. - 2012. - č. 2 . - S. 58-62 .
  6. ↑ Daniel Schacter. Sensation and Perception // Psychologie  / Daniel Schacter, Daniel Gilbert, Daniel Wegner. — Worth Publishers, 2011. — S.  158–159 . - ISBN 978-1-4292-3719-2 .
  7. ↑ William Yost. Konkurz // Handbook of Psychology: Experimental psychology / Alice F. Healy ; Robert W. Proctor. - John Wiley and Sons, 2003. - S. 130. - ISBN 978-0-471-39262-0 .
  8. ↑ Masalski, Marcin; Grysiński, Tomasz; Kręcický, Tomáš. Testy sluchu založené na biologicky kalibrovaných mobilních zařízeních: Srovnání s čistě tónovou audiometrií // JMIR  mHealth  and uHealth: journal. - 2018. - 10. ledna ( roč. 6 , č. 1 ). — ISSN 2291-5222 . - doi : 10,2196/mhealth.7800 . — PMID 29321124 .
  9. ↑ Bright, Tess; Pallawela, Danuk. Ověřené aplikace založené na chytrých telefonech pro hodnocení ucha a sluchu: Recenze  //  Rehabilitační a asistenční technologie JMIR: časopis. - 2016. - 23. prosince ( díl 3 , č. 2 ). — ISSN 2369-2529 . - doi : 10.2196/rehab.6074 . — PMID 28582261 .
  10. ↑ Vashkevich M. I., Azarov I. S., Petrovsky A. A., Cosine-modulated phase-transforming filterbanks: implemen- tace a aplikace ve sluchadlech. - Moskva, Hotline-Telecom, 2014. - 210 s.
  11. ↑ Nyní si poslechněte toto: Hlasitý zvuk může způsobit větší škody, než jsme si mysleli STAT News, 14. března 2017

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
 Systémy lidských orgánů