Слуховая сенсорная система человека: физиология

Общая характеристика

Слух — вид чувствительности, позволяющий воспринимать частоту и силу (амплитуду) звуковых колебаний, а также направление, в котором находится источник звука; обеспечивается слуховой сенсорной системой.

Звук представляет собой колебания давления, волнообразно распространяющиеся в упругой среде (воздухе, воде).

Ухо человека может воспринимать звуковые колебания с частотой от 12-14 до 20 000 Гц (у детей — до 22 000 Гц, у пожилых людей — до 15 000 Гц). 1 Гц (герц) — единица измерения частоты, равная одному колебанию за одну секунду.

  • Громкость звука зависит от амплитуды колебаний давления.
  • Высота звука определяется частотой колебаний давления: высокочастотные изменения давления воспринимаются как высокий звук (свист, писк), низкочастотные колебания — как низкий звук (гул, гудение).
  • Значение слуха:
  • ■ к слуховой информации относится до 9% информации, получаемой человеком из внешнего мира;
  • ■ слух позволяет ориентироваться в окружающей обстановке;
  • ■ с помощью слуха возможно общение между людьми;
  • ■ у человека слуховая сенсорная система является частью более общей системы, обеспечивающей способность к членораздельной речи; поэтому ребенок, потерявший слух в раннем детстве, утрачивает и речь, несмотря на то, что его речевой аппарат не нарушен.
  • Состав слуховой сенсорной системы:
  • ■ периферический отдел (орган слуха) представлен, парными наружным ухом, средним ухом, внутренним ухом со слуховыми рецепторами и вспомогательными образованиями, входящими в состав наружного и среднего уха;
  • ■ проводниковый отдел образован преддверно-улитковыми (слуховыми) нервами (это VIII пара черепно-мозговых нервов), передающими нервные импульсы в головной мозг;
  • ■центральный отдел представлен слуховыми зонами в височных долях коры больших полушарий головного мозга.

Строение наружного, среднего и внутреннего уха

Наружное ухо — звукоулавливающая часть слуховой сенсорной системы; включает ушную раковину, наружный слуховой проход и барабанную перепонку.Слуховая сенсорная система человека: физиология

Ушная раковина состоит из хряща, покрытого кожей; выполняет функцию звукоулавливающей антенны. У человека ушные мышцы развиты слабо, поэтому ушная раковина практически неподвижна.

Наружный слуховой проход представляет собой костнохрящевой канал длиной до 3 см, покрытый многослойным плоским эпителием; служит для проведения звуковых колебаний к барабанной перепонке.

Эпителий содержит видоизмененные потовые железы, вырабатывающие ушную серу — вязкое вещество, обладающее бактерицидными свойствами и задерживающее пыль и бактерии, попадающие в наружный слуховой проход.

Барабанная перепонка — тонкая эластичная мембрана, отделяющая наружное ухо от среднего и имеющая вид тонкого конуса, вершина которого направлена в полость среднего уха; служит для восприятия звуковых колебаний, пришедших по наружному слуховому проходу, преобразования их в механические колебания и передачи их в среднее ухо.

Среднее ухо — звукопроводящая часть слуховой сенсорной системы; представлено барабанной полостью, тремя слуховыми косточками и слуховой (евстахиевой) трубой.

Барабанная полость представляет собой полую камеру в височной кости объемом около 1 см3, находящуюся между наружным и внутренним ухом, выстланную слизистой оболочкой, заполненную воздухом и через слуховую трубу соединяющуюся с носоглоткой. Барабанная полость заканчивается овальным и круглым окнами, отделяющими среднее ухо от внутреннего.

Слуховые косточкимолоточек, наковальня, стремечко -имеют очень маленькие размеры (длина стремечка — 3 мм), расположены в барабанной полости и служат для передачи колебаний от барабанной перепонки к мембране овального окна, а также для усиления (в 20-50 раз) слабых колебаний и ослабления чрезмерно сильных колебаний. Слуховые косточки соединяются друг с другом суставами, образуя цепочку — рычажно-шарнирную систему, которая может усиливать колебания. При этом рукоятка молоточка вплетена в барабанную перепонку, его головка соединена с наковальней, которая, в свою очередь, шарнирно связана со стремечком, а стремечко прикреплено к мембране овального окна. Ослабление очень сильных колебаний происходит рефлек-торно (без участия сознания) за счет сокращения мышц, ограничивающих подвижность косточек.

Слуховая (или евстахиева) труба — канал, соединяющий барабанную полость с носоглоткой и служащий для поддержания одинакового давления в барабанной полости и в носоглотке (выравнивание давлений происходит во время глотания и зевания); это позволяет создать наилучшие условия для колебаний барабанной перепонки и, тем самым, для наилучшего восприятия звука.

Овальное и круглое окна — затянутые эластичными мембранами отверстия в барабанной полости, соединяющие среднее ухо с внутренним. В мембранную перепонку овального окна (площадь которой примерно в 20 раз меньше площади барабанной перепонки) упирается плоская часть стремечка. Круглое окно снижает давление на овальное окно.

Внутреннее ухо — звуковоспринимающая часть слуховой сенсорной системы; находится в височной кости и состоит из системы полостей и каналов, образующих костный лабиринт и расположенный в нем перепончатый лабиринт. Пространство между этими лабиринтами заполнено жидкой средой — перилимфой, внутри перепончатого лабиринта находится эндолимфа.

  1. Костный лабиринт — система полостей и каналов внутреннего уха, в которой выделяют три части: улитку (расположена спереди), преддверие (в центре) и три полукружных канала; улитка относится к органу слуха, а преддверие с полукружными каналами -к вестибулярному аппарату.
  2. Перилимфа — вязкая жидкость, близкая по составу к плазме крови.
  3. Эндолимфа — жидкость, сходная по своем составу с внутриклеточной жидкостью; отличается высоким содержанием ионов калия и натрия.

Улитка — спирально закрученный в 2,5-2,75 оборота, постепенно суживающийся к центру спирали костный канал длиной около 35 мм.

Состоит из трех параллельных, свернутых вместе каналов, называемых верхней (вестибулярной), средней и нижней (барабанной) лестницами. Средняя лестница заполнена эндолимфой, две другие — перилимфой.

Слуховая сенсорная система человека: физиология

  • Каналы улитки отделены друг от друга двумя мембранами (перепонками): верхняя лестница отделена от средней вестибулярной мембраной, а средняя от нижней — основной мембраной.
  • Основная мембрана состоит из соединительной ткани; у нее закреплен только один край, а второй — свободен и образует вырост — покровную мембрану, которая может скользить по расположенным под ней структурам.
  • На продольном утолщении основной мембраны расположен кортиев орган.

Кортнев орган — звуковоспринимающий аппарат, в состав которого входит около 24 000 тонких волокон различной длины, расположенных на основной мембране поперек хода улитки, причем в начале мембраны (у вершины улитки) находятся самые длинные волокна, а в ее конце — самые короткие.

На каждом из этих волокон в пять рядов расположены по 30-60 высокочувствительных волосковых слуховых рецепторных клеток, омываемых эндолимфой.

От фиксированных концов рецепторных клеток отходят волокна слухового нерва, а свободные концы этих клеток могут соприкасаться с нависающей над ними покровной мембраной.

Механизм восприятия звука

  1. Механизм восприятия звука:
  2. ■ звуковые волны улавливаются ушной раковиной, проходят через наружный слуховой проход и вызывают колебания барабанной перепонки;
  3. ■ колебания барабанной перепонки передаются слуховым косточкам;
  4. ■ слуховые косточки проводят и усиливают звук;
  5. ■ колебания стремечка вызывают колебание мембраны овального окна;
  6. ■ колебания мембраны овального окна инициируют колебания перилимфы и эндолимфы;
  7. ■ колебания эндолимфы вызывают резонансные колебания волокон кортиева органа той или иной длины; причем звуки высоких тонов вызывают колебания коротких волокон, а звуки низких тонов — колебания длинных волокон; тем самым осуществляется первый этап частотного анализа звука;
  8. ■ при этом находящиеся на колеблющихся волокнах волоско-вые рецепторные клетки будут периодически соприкасаться с покровной мембраной и изменять свою форму, что приводит к возникновению в них нервных импульсов;
  9. ■ по волокнам преддверно-улиткового (слухового) нерва импульсы передаются сначала в продолговатый мозг, затем в подкорковые центры слуха (нижние бугры четверохолмия среднего мозга) и, наконец, в кору больших полушарий головного мозга;
  10. ■ в слуховых зонах височных долей коры больших полушарий происходит распознавание звуков (их характера, высоты и силы) и формируются соответствующие слуховые ощущения.

Бинауральный слух. Адаптация

Бинауральный слух — восприятие звука двумя ушами, позволяющее с высокой точностью определять направление на источник звука; характерно для человека и высших животных.

Объяснение бинаурального эффекта: звуковые колебания, идущие сбоку, во-первых, доходят до одного уха чуть раньше, чем до другого, и, во-вторых, воспринимаются ухом, более близким к источнику звука, как более громкие.

Вследствие этого время поступления в центральную нервную систему от правого и левого уха, а также интенсивности соответствующих нервных импульсов будут различны, что и дает возможность с высокой точностью определить направление на источник звука.

■ Если у человека одно ухо не слышит, то он может определить направление звука поворотом головы до тех пор, пока звук не окажется наиболее четко различим здоровым ухом.

Адаптация — снижение возбудимости слуховых волосковых рецепторных клеток и слуховых нервных узлов при длительном действии сильных звуков и возрастание возбудимости этих клеток и узлов при длительном пребывании в тишине.

Гигиена слуха

Гигиена слуха — комплекс правил и мероприятий, направленных на нормальное функционирование слуховой сенсорной системы. В частности:

■ при скоплении в наружном слуховом проходе грязи и ушной серы, вызывающих раздражение и зуд и ухудшающих слышимость, нельзя извлекать их острыми предметами (карандашом, спичкой, шпилькой и т.п.), поскольку это может привести к повреждению или разрыву барабанной перепонки;

■ чтобы избежать накопления ушной серы нужно ежедневно мыть уши теплой водой с помощью ватного тампона;

■ необходимо беречь уши от переохлаждения в сырую, холодную и ветреную погоду;

■ следует избегать длительного воздействия сильного шума, так как он приводят к потере эластичности барабанной перепонки и снижению остроты слуха; кроме того, шум нарушает нормальную жизнедеятельность человека, способствует развитию бессонницы, быстрому наступлению утомления; для ослабления вредного воздействия шума следует применять индивидуальные противошумные наушники, беруши, специальную облицовку помещений, поглощающую звук на производстве и т.д.;

■ при сильных, резких звуках (при взрывах, выстрелах и т.п.) необходимо открывать рот для уравновешивания наружного давления и давления в среднем ухе, так как в противном случае сильная звуковая волна может разорвать барабанную перепонку;

  • ■ следует защищать уши от воздействия ультра- и инфразвуков;
  • ■ необходимо полностью излечивать инфекционные заболевания (ангину, грипп, корь и др.), так как их возбудители из носоглотки вместе со слизью проникают через слуховую трубу в барабанную полость и могут вызвать воспаление среднего уха (отит);
  • ■ при болях в ухе следует немедленно обратиться к врачу;
  • ■ люди, страдающие значительным ослаблением слуха или глухотой, должны использовать слуховые аппараты, усиливающие звук.

Источник: https://esculappro.ru/sensornaya-sistema-sluha.html

Слуховая сенсорная система

Слуховая сенсорная система — система, которая обеспечивает кодирование акустических стимулов и обусловливает способность животных ориентироваться в окружающей среде через оценку акустических раздражителей. Периферические отделы слуховой системы — органами слуха, находящиеся во внутреннем ухе  и фонорецепторами.

Звук – это колебательные движения упругих тел, которые распространяются в различных средах в виде волн.

Звуковые волны обладают двумя важнейшими характеристиками: частотой (Гц), определяющей высоту звука, и амплитудой (дБ), отражающей громкость звука.

Читайте также:  Катаральный отит у детей и взрослых: симптомы и лечение

Диапазон воспринимаемых человеком частот звуковых волн– от 16 Гц до 20 000 Гц. Человеческое ухо наиболее чувствительно в диапазоне от 1000 до 4000 Гц, (диапазон человеческой речи).

Слуховая сенсорная система – это механические, рецепторные и нервные структуры, которые воспринимают и анализируют звуковые колебания.

Для слуховой системы человека характерен бинауральный слух – восприятие звуков обоими ушами одновременно и соединение получаемых ими сигналов, что позволяет определить источник звука в пространстве, степень его удаленности и направление его перемещения.

Для низких частот основным фактором бинаурального слуха являются различия во времени попадания звука в правое и левое ухо, а для высоких частот – различия в интенсивности звуков.

Если источник звука находится посередине, то звук поподает в оба уха одновременнл, но обычно источник звука смещен, благодаря чему сначала звук достигает уха, которое находится ближе к источнику звука. Малейший сдвиг вправо или влево уже воспринимается человеком.

  • Периферический отдел слуховой системы
  • Слуховая система характеризуется достаточно сложно организованным дорецепторным звеном, которое представлено наружным и средним ухом, а сами рецепторы находятся во внутреннем ухе.
  • К наружному уху относятся:
  • ушная раковина – рупор, способствующий концентрации звуков, которые исходят из разных участков пространства;
  • наружный слуховой проход – усиливает интенсивность звуков, защищает барабанную перепонку от неблагоприятных воздействий, обеспечивает постоянство температуры и влажности в этой области;
  • барабанная перепонка – передает звуковые колебания в среднее ухо.

Среднее ухо состоит из внутренней поверхности барабанной перепонки и трех косточек (молоточка, наковальни и стремечка). Оно соединено с задней частью глотки узким каналом – евстахиевой трубой, уравнивающей давление в среднем ухе с давлением в окружающей среде.

Колебания барабанной перепонки приводят к последовательному движению косточки. Основание стремечка закрепляется в овальном окне улитки (часть внутреннего уха). Благодаря работе косточек среднего уха звук усиливается примерно в 20 раз.

При высокой громкости звука коэффициент усиления падает благодаря сокращению двух мышц среднего уха, которые уменьшают колебания барабанной перепонки и косточек, снижая коэффициент усиления звуковых колебаний. Сокращение мышц происходит при интенсивности звука более 90 дБ.

Помимо этого мышцы сокращаются при глотании, жевании, при речи .

Внутреннее ухо состоит из улитки и перепончатого лабиринта, относящегося к вестибулярному аппарату. В улитке находится кортиев орган, который содержит слуховые рецепторы – волосковые клетки. Внутри улитки проходят две мембраны, которые разделяют ее на три лестницы – вестибулярную, барабанную и среднюю.

Лестницы заполнены несжимаемыми жидкостями (эндолимфой и перилимфой). Рецепторы располагаются на базальной (основной) мембране, а сверху их накрывает покровная мембрана.

Когда звуковые колебания пройдут через наружное и среднее ухо, последняя косточка среднего уха – стремечко – передает колебания овальному окну улитки, а то, в свою очередь, передает колебания жидкостям внутреннего ухе.

Если колеблются жидкости, то колеблется и базальная мембрана, в результате чего волоски рецепторных клеток касаются покровной мембраны. Это и есть адекватный стимул для слуховых рецепторов. В них возникает рецепторный потенциал, а затем и распространяющийся ПД

Слуховая сенсорная система человека: физиология

Проводниковый и корковый отделы слуховой системы

От волосковых клеток кортиева органа отходят волокна, формирующие слуховой нерв, по которому сигналы идут к дорсальным и вентральным кохлеарным (слуховым) ядрам в стволе мозга. Там происходит первое переключение слуховой информации.

От кохлеарных ядер сигналы поступают к ядрам верхней оливы (продолговатый мозг), где наблюдается частичный перекрест слуховых путей: меньшая часть из них остается в своем полушарии, а большая часть переходит на противоположную сторону. Далее информация поступает в средний мозг, в задние (нижние) бугры четверохолмия.

Выйдя оттуда, большая часть волокон вновь перекрещивается и идет к медиальным коленчатым телам таламуса – последнему подкорковому этапу обработки слуховой информации .

Проекционными зонами слуховой сенсорной системы являются височные области коры б.п.

  1. Резюме
  2. Слуховая система – это совокупность механических, рецепторных и нервных структур, воспринимающих и анализирующих звуковые колебания.
  3. Диапазон воспринимаемых человеком частот звуковых волн весьма широк – от 16 Гц до 20 000 Гц.

Для слуховой системы человека характерно такое явление, как бинауральный слух. Эта особенность позволяет человеку использовать пространственный слух, при помощи которого можно установить место расположения источника звука, степень его удаленности и направление его перемещения, а также увеличивает четкость восприятия.

Орган слуха состоит из наружного, среднего и внутреннего уха. Слуховые рецепторы расположены в кортиевом органе внутреннего уха.

Слуховая сенсорная система человека: физиология

Рис. 10.4. Слуховая асимметрия у здоровых людей (по: Марютина Т.М., Ермолаев О.Ю., 2001).

А – предъявление слога «ба» только в левое ухо, Б – предъявление слога «га» только в правое ухо, В – дихотическое (одновременное) предъявление слога «ба» в левое, а слога «га» в правое ухо, при этом передача в ипсилатеральное полушарие подавлена, человек называет слог «га», поскольку слог «ба» поступает в речевое левое полушарие позже по комиссурам.

Экспериментальные исследования показали, что даже младенец в возрасте 50 дней больше внимания обращает на звуки, подаваемые через правое.

Источник: https://students-library.com/library/read/87572-sluhovaa-sensornaa-sistema

Сенсорные системы

Оглавление

Сенсорные системы.. 3

  • Общая физиология сенсорных систем. 3
  • Методы исследования сенсорных систем. 3
  • Общие принципы строения сенсорных систем. 3

Основные функции сенсорной системы.. 3

Механизмы переработки информации в сенсорной системе. 3

Адаптация сенсорной системы.. 3

  1. Взаимодействие сенсорных систем. 3
  2. Слуховая система. 3
  3. Структура и функции наружного и среднего уха. 3
  4. Структура и функции внутреннего уха. 3
  5. Передача звуковых колебаний по каналам улитки. 3
  6. Расположение и структура рецепторных клеток спирального органа. 3
  7. Механизм восприятия и передачи звуковой информации. 3
  8. Электрические явления в улитке. 3
  9. Иннервация волосковых клеток спирального органа. 3

Электрическая активность путей и центров слуховой системы.. 3

  • Слуховые функции. 3
  • Анализ частоты звука (высоты тона)3
  • Анализ интенсивности звука. 3

Слуховые ощущения. Тональность (частота) звука. 3

Слуховая чувствительность. 3

Бинауральный слух. 3

Общая физиология сенсорных систем

Сенсорной системой (анализатором, по И.П.

Павлову) называют часть нервной системы, состоящую из воспринимающих элементов — сенсорных рецепторов, получающих стимулы из внешней или внутренней среды, нервных путей, передающих информацию от рецепторов в мозг, и тех частей мозга, которые перерабатывают эту информацию.

Таким образом, сенсорная система вводит информацию в мозг и анализирует ее.

Работа любой сенсорной системы начинается с восприятия рецепторами внешней для мозга физической или химической энергии, трансформации ее в нервные сигналы и передачи их в мозг через цепи нейронов. Процесс передачи сенсорных сигналов сопровождается многократным их преобразованием и перекодированием и завершается высшим анализом и синтезом (опознанием образа), после чего формируется ответная реакция организма.

Информация, поступающая в мозг, необходима для простых и сложных рефлекторных актов вплоть до психической деятельности человека. И.М.

Сеченов писал, что «психический акт не может явиться в сознании без внешнего чувственного возбуждения». Переработка сенсорной информации может сопровождаться, но может и не сопровождаться осознанием стимула.

Если осознание происходит, говорят об ощущении. Понимание ощущения приводит к восприятию.

И.П. Павлов считал анализатором совокупность рецепторов (периферический отдел анализатора), путей проведения возбуждения (проводниковый отдел), а также нейронов, анализирующих раздражитель в коре мозга (центральный отдел анализатора).

Методы исследования сенсорных систем

Для изучения сенсорных систем используют электрофизиологические, нейрохимические, поведенческие и морфологические исследования на животных, психофизиологический анализ восприятия у здорового и больного человека, методы картирования его мозга. Сенсорные функции также моделируют и протезируют.

Моделирование сенсорных функций позволяет изучать на биофизических или компьютерных моделях такие функции и свойства сенсорных систем, которые пока недоступны для экспериментальных методов.

Протезирование сенсорных функций практически проверяет истинность наших знаний о них.

Примером могут быть электро-фосфеновые зрительные протезы, которые восстанавливают зрительное восприятие у слепых людей разными сочетаниями точечных электрических раздражений зрительной области коры большого мозга.

Общие принципы строения сенсорных систем

Основными общими принципами построения сенсорных систем высших позвоночных животных и человека являются следующие:

1) многослойность

, т.е. наличие нескольких слоев нервных клеток, первый из которых связан с рецепторами, а последний — с нейронами моторных областей коры большого мозга.

Это свойство дает возможность специализировать нейронные слои на переработке разных видов сенсорной информации, что позволяет организму быстро реагировать на простые сигналы, анализируемые уже на первых уровнях сенсорной системы.

Создаются также условия для избирательного регулирования свойств нейронных слоев путем восходящих влияний из других отделов мозга;

2) многоканальность

сенсорной системы, т.е. наличие в каждом слое множества (от десятков тысяч до миллионов) нервных клеток, связанных с множеством клеток следующего слоя. Наличие множества таких параллельных каналов обработки и передачи информации обеспечивает сенсорной системе точность и детальность анализа сигналов и большую надежность;

3) разное число элементов в соседних слоях, что формирует «сенсорные воронки». Так, в сетчатке глаза человека насчитывается 130 млн. фоторецепторов, а в слое ганглиозных клеток сетчатки нейронов в 100 раз меньше («суживающаяся воронка»).

На следующих уровнях зрительной системы формируется «расширяющаяся воронка»: число нейронов в первичной проекционной области зрительной области коры в тысячи раз больше, чем ганглиозных клеток сетчатки. В слуховой и в ряде других сенсорных систем от рецепторов к коре большого мозга идет «расширяющаяся воронка».

Физиологический смысл «суживающейся воронки» заключается в уменьшении избыточности информации, а «расширяющейся» — в обеспечении дробного и сложного анализа разных признаков сигнала; дифференциация сенсорной системы по вертикали и по горизонтали.

Дифференциация по вертикали заключается в образовании отделов, каждый из которых состоит из нескольких нейронных слоев. Таким образом, отдел представляет собой более крупное морфофункциональное образование, чем слой нейронов.

Каждый отдел (например, обонятельные луковицы, кохлеарные ядра слуховой системы или коленчатые тела) осуществляет определенную функцию. Дифференциация по горизонтали заключается в различных свойствах рецепторов, нейронов и связей между ними в пределах каждого из слоев.

Так, в зрении работают два параллельных нейронных канала, идущих от фоторецепторов к коре большого мозга и по-разному перерабатывающих информацию, поступающую от центра и от периферии сетчатки глаза.

Основные функции сенсорной системы

Сенсорная система выполняет следующие основные функции, или операции, с сигналами: 1) обнаружение; 2) различение; 3) передачу и преобразование; 4) кодирование; 5) детектирование признаков; 6) опознание образов.

Обнаружение и первичное различение сигналов обеспечивается рецепторами, а детектирование и опознание сигналов — нейронами коры больших полушарий.

Передачу, преобразование и кодирование сигналов осуществляют нейроны всех слоев сенсорных систем.

Обнаружение сигналов. Оно начинается в рецепторе — специализированной клетке, эволюционно приспособленной к восприятию раздражителя определенной модальности из внешней или внутренней среды и преобразованию его из физической или химической формы в форму нервного возбуждения.

Классификация рецепторов. В практическом отношении наиболее важное значение имеет психофизиологическая классификация рецепторов по характеру ощущений, возникающих при их раздражении.

Согласно этой классификации, у человека различают зрительные, слуховые, обонятельные, вкусовые, осязательные рецепторы, термо-, проприо — и вестибулорецепторы (рецепторы положения тела и его частей в пространстве) и рецепторы боли.

Существуют рецепторы внешние (экстерорецепторы) и внутренние (интерорецепторы). К экстерорецепторам относятся слуховые, зрительные, обонятельные, вкусовые, осязательные. К интерорецепторам относятся вестибуло — и проприорецепторы (рецепторы опорно-двигательного аппарата), а также висцерорецепторы (сигнализирующие о состоянии внутренних органов).

Читайте также:  Гнойный отит у детей: симптомы и лечение

По характеру контакта со средой рецепторы делятся на дистантные, получающие информацию на расстоянии от источника раздражения (зрительные, слуховые и обонятельные), и контактные — возбуждающиеся при непосредственном соприкосновении с раздражителем (вкусовые, тактильные).

В зависимости от природы раздражителя, на который они оптимально настроены, рецепторы могут быть разделены на фоторецепторы, механорецепторы, к которым относятся слуховые, вестибулярные рецепторы, и тактильные рецепторы кожи, рецепторы опорно-двигательного аппарата, барорецепторы сердечно-сосудистой системы; хеморецепторы, включающие рецепторы вкуса и обоняния, сосудистые и тканевые рецепторы; терморецепторы (кожи и внутренних органов, а также центральные термочувствительные нейроны); болевые (ноцицептивные) рецепторы.

Все рецепторы делятся на первично-чувствующие и вторично-чувствующие. К первым относятся рецепторы обоняния, тактильные и проприорецепторы. Они различаются тем, что преобразование энергии раздражения в энергию нервного импульса происходит у них в первом нейроне сенсорной системы.

К вторично-чувствующим относятся рецепторы вкуса, зрения, слуха, вестибулярного аппарата. У них между раздражителем и первым нейроном находится специализированная рецепторная клетка, не генерирующая импульсы.

Таким образом, первый нейрон возбуждается не непосредственно, а через рецепторную (не нервную) клетку.

Общие механизмы возбуждения рецепторов. При действии стимула на рецепторную клетку происходит преобразование энергии внешнего раздражения в рецепторный сигнал, или трансдукция сенсорного сигнала. Этот процесс включает в себятри основных этапа:

1) взаимодействие стимула, т.е. молекулы пахучего или вкусового вещества (обоняние, вкус), кванта света (зрение) или механической силы (слух, осязание) с рецепторной белковой молекулой, которая находится в составе клеточной мембраны рецепторной клетки;

Источник: https://mirznanii.com/a/9506/slukhovaya-sensornaya-sistema

Слуховая сенсорная система

Слух является органом чувств человека, который способен воспринимать и различать звуковые волны, состоящие из чередующихся уплотнений и разрежений воздуха с частотой от 16 до 20000 Гц. Частота в 1 Гц (герц) равен 1 колебания за 1 сек.). Инфразвуки (частота меньше 20 Гц) и ультразвуки (частота более 20000 Гц) орган слуха человека не способен воспринимать.

  • Слуховой анализатор человека состоит из трех частей:
  • • рецепторного аппарата, содержащегося во внутреннем ухе;
  • нервных проводящих путей (восьмой пары черепно-мозговых
  • нервов)
  • • центра слуха, который расположен в височных долях коры больших полушарий.

Слуховые рецепторы (Фонорецепторы или Кортиев орган) содержатся в улитке внутреннего уха, которая расположена в пирамиде височной кости. Звуковые колебания, прежде чем дойти до слуховых рецепторов, проходят через систему звукопроводящих и звукоусилительных приспособлений органа слуха которым с ухо.

Ухо в свою очередь состоит из 3-х частей: внешнего, среднего и внутреннего уха (рис. 14).

Наружное ухо служит для улавливания звуков и состоит из ушной раковины и из наружного слухового прохода. Ушная раковина образована эластичным хрящом, снаружи покрыта кожей, а внизу дополнена складкой, которая заполнена жировой тканью и называется мочка.

Наружный слуховой проход имеет длину до 2,5 см, выслан кожей с тонкими волосами и видоизмененными потовыми железами, которые вырабатывают ушную серу, состоящий из жировых клеток и выполняет функцию защиты полости уха от пыли и воды. Заканчивается наружный слуховой проход барабанной перепонкой, которая способна воспринимать звуковые волны.

Среднее ухо состоит из барабанной полости и слуховой (евстахиевой) трубы. На границе между наружным и средним ухом находится барабанная перепонка, которая внешне покрыта эпителием, а изнутри слизистой оболочкой. Звуковые колебания, которые подходят к барабанной перепонке, заставляют ее колебаться с той же частотой.

С внутренней стороны перепонки находится барабанная полость, внутри которой расположены соединенные между собой слуховые косточки: молоточек (прирастает к барабанной перепонке), наковальня и стремя (закрывает овальное окно преддверия внутреннего уха). Через систему слуховых косточек колебания барабанной перепонки передаются во внутреннее ухо.

Слуховые косточки размещены так, что образуют рычаги, которые уменьшают размах звуковых колебаний, но способствуют их усилению.

Парные Евстахия трубы соединяют полости внутреннего левого и правого уха с носоглоткой, что способствует уравновешиванию атмосферного и звукового (при открытом рте) давления снаружи и изнутри барабанной перепонки.

Внутреннее ухо содержится в полости пирамиды височной кости и делится на костный и перепончатый лабиринт.

Первый представляет собой костные полости и состоит из преддверия, трех полукружных каналов (местоположение вестибулярного аппарата органа равновесия, о котором будет речь идти дальше) и завитка внутреннего уха.

Перепончатый лабиринт образован соединительной тканью и представляет собой сложную систему канальцев, содержащиеся в полостях костных лабиринтов. Все полости внутреннего уха заполнены жидкостью, которая в середине перепончатого лабиринта называется эндолимфа, а вне его — перилимфой.

В преддверии есть два перепончатых тела: круглый и овальный мешочки. От овального мешочка (пестики) пятью отверстиями начинаются перепончатые лабиринты трех полукружных каналов, образуя вестибулярный аппарат, а с круглым мешочком связан перепончатый улитковый ход.

Завиток внутреннего уха межкостный лабиринт улитки длиной до 35 мм, что продольными базальной и вестибулярных (Рейснера) мембранами делится на вестибулярные или преддверия лестницы (начинаются от овального окна преддверия), барабанные лестницы (заканчиваются круглым окном, или вторичной барабанной перепонкой пригинка, то делает возможным колебания перилимфы) и средние ступени или перепончатый улитковый ход из соединительной ткани (рис. 15). Полости вестибулярных и барабанных лестницы на вершине улитки (что маг 2,5 оборота вокруг своей оси) соединены между собой тонким каналом (гечикотремою) и заполнены, как указывалось, перилимфой, а полость перепончатого улиткового хода заполнена эндолимфой. В середине перепончатого улиткового хода, содержится звукосприймаючий аппарат под названием спирального или Кортиев органа (орган Корти). Этот орган имеет основную (базальную) мембрану, состоящую примерно из 24 тыс. Фиброзных волоконец. На основной мембране

(пластинке), вдоль нее расположен ряд опорных и 4 ряда волосковых (чувствительных) клетки, которые и являются слуховыми рецепторами (рис. 16). Второй структурной частью кортиевого органа является покровная, или волокнистая пластинка, нависающей над волосковых клеток и которую поддерживают клетки-столбы, или палочки Корти.

Специфической особенностью волосковых клеток является наличие на вершине каждой из них до 150 волосков (микро-ворсинок). Выделяют один ряд (3,5 тыс.) Внутренних и 3 ряда (до 20 тыс.

) Наружных волосковых клеток, которые отличаются по уровню чувствительности (для возбуждения внутренних клеток требуется больше энергии, так как их волоски почти не контактируют с покровной пластинкой). Волоски внешних волосковых клеток омываются эндолимфой и непосредственно сталкиваются и частично погружены в вещество покровной пластинки.

Основы волосковых клеток охватываются нервными отростками улиткового ветви слухового нерва. В продолговатом мозге (в зоне ядра VIII пары черепно-мозговых нервов) содержится второй нейрон слухового тракта.

Далее этот путь идет к нижним бугорков четверохолмия (крыши) среднего мозга и, частично пересекаясь на уровне медиальных коленчатых тел таламуса, направляется в центры первичной слуховой коры (первичных слуховых полей), содержащиеся в области сильвиевой борозды верхней части левой и правой височных долей коры головного мозга. Ассоциативные слуховые поля, различают тональность, тембр, интонации и другие оттенки

звуков, а также сравнивают текущую информацию с той, что есть в памяти человека (обеспечивают «упоминание» звуковых образов) примыкают к первичным и охватывают значительную площадь.

Для органа слуха адекватным раздражителем являются звуковые волны, исходящие от вибрации упругих тел.

Звуковые колебания в воздухе, воде и других средах делятся на периодические (которые называются тона и бывают высокими и низкими) и непериодические (шумы) Основной характеристикой каждого звукового тона является длина звуковой волны, которой соответствует определенная частота (количество) колебаний за 1 сек.

Длина звуковой волны определяется путем деления пути, проходимого звук за I сек на количество полных колебаний, осуществляемых тело, которое звучит, за то же время. Как, указывалось, человеческое ухо способно воспринимать звуковые колебания в пределах 16-20000 Гц, сила которых выражается в децибелах (дБ).

Сила звука зависит от размаха (амплитуды) колебаний воздушных частиц и характеризуется тембром (окраской). Наибольшую возбудимость ухо имеет к звукам с частотой колебаний от 1000 до 4000 Гц. Ниже и выше этого показателя возбудимость уха снижается.

В современной физиологии принято резонансная теория слуха, в свое время предложил К. Л. Гельмгольц (1863).

Воздушные звуковые волны, попадая в наружный слуховой проход, вызывают колебания барабанной перепонки, далее передается системе слуховых косточек, которые механически усиливают эти звуковые колебания барабанной перепонки в 35-40 раз и через стремя и овальное окно преддверия передают их перилимфе, содержащаяся в полости вестибулярной и барабанной ступенек завитка. Колебания перилимфы в свою очередь обусловливают синхронные колебания эндолимфы, содержащийся в полости улиткового хода. Это приводит соответствующее колебания базальной (основной) мембраны, волокна которой имеют разную длину, настроенные на разные тона и фактически представляют собой набор резонаторов, вибрируют в унисон различным звуковым колебаниям. Кратчайшие волны воспринимаются у основания основной мембраны, а длинные — у верхушки.

Во время колебания соответствующих резонирующих участков основной мембраны колеблются и расположенные на ней базальные и чувствительные волосковые клетки.

Конечные микроворсинки волосковых клеток деформируются от покровной пластинки, и ведет к возникновению в этих клетках возбуждение слухового ощущения и дальнейшее проведение нервных импульсов по волокнам улиткового нерва в центральную нервную систему.

Поскольку полной изоляции фиброзных волоконец основной мембраны нет, так сразу начинают колебаться волоски и соседних клеток, создает обертоны (звуковые ощущения, вызванные числом колебаний, которые в 2, 4, 8 и т. Д. Раз превышают число колебаний основного тона). Этот эффект обусловливает объемность и полифонию звуковых ощущений.

При длительном воздействии сильных звуков возбудимость звукового анализатора снижается, а при длительном пребывании в тишине — растет, что отражает адаптацию слуха. Наибольшая адаптация наблюдается в зоне более высоких звуков.

Чрезмерный и продолжительный шум ведет не только к потере слуха, но и может вызвать у людей психические нарушения. Различают специфическую и неспецифическую действие шума на организм человека.

Специфическое действие проявляется в нарушениях слуха разной степени, а неспецифическая — в различных отклонениях в деятельности ЦНС, расстройствах вегетативной реактивности, функционального состояния сердечно-сосудистой системы и пищеварительного тракта, эндокринных расстройствах, и тому подобное.

У лиц молодого и среднего возраста при уровне шума 90 дБ, что продолжается в течение часа, снижается возбудимость клеток коры головного мозга, нарушается координация движений, острота зрения, устойчивость ясного видения, удлиняется латентный период зрительной и слухо-моторной реакции.

По такой же продолжительности работы в условиях воздействия шума на уровне 95-96 дБ, наблюдается еще более резкие нарушения мозговой пробковой динамики, развивается запредельное торможение, усиливаются расстройства вегетативных функций, значительно ухудшаются показатели мышечной работоспособности (выносливости, утомляемости) и показатели труда.

Читайте также:  Камфорное масло в ухо: применение при отите

Длительное пребывание в условиях воздействия шума, уровень которого доходит 120 дБ, дополнительно к указанному вызывает нарушения в виде неврастеническим проявлений: появляются раздражительность, головные боли, бессонница, расстройства эндокринной системы. При таких условиях также происходят значительные изменения в состоянии сердечно-сосудистой системы: нарушается тонус сосудов, ритм сердечных сокращений, возрастает артериальное давление.

Шум особенно негативно влияет на детей и подростков. Ухудшение функционального состояния слухового и других анализаторов наблюдается у детей уже под влиянием «школьного» шума, уровень интенсивности которого в основных помещениях школы колеблется от 40 до 5О дБ.

В классе уровень интенсивности шума в среднем составляет 50-80 дБ, а во время перерывов и в спортивных залах и мастерских может достигать 95-100 дБ.

Важное значение в уменьшении «школьного» шума имеет гигиенически правильное расположение учебных помещений в здании школы, а также использование звукоизолирующих материалов при отделке помещений, где генерируется значительный шум.

Улитковый орган функционирует со дня рождения ребенка но у новорожденных наблюдается относительная глухота, связанная с особенностями строения их уши: барабанная перегинка более толстая, чем у взрослых, и расположена почти горизонтально. Полость среднего уха у новорожденных заполнена амниотической жидкостью, что затрудняет колебания слуховых косточек.

В течение 'первых 1,5-2 месяцев жизни ребенка эта жидкость постепенно рассасывается, и вместо нее из носоглотки через слуховые (Евстахисви) трубы проникает воздух.

Слуховая труба у детей шире и короче (2-2,5 см), чем у взрослых (3,5-4 см), что создает благоприятные условия для попадания микробов, слизи и жидкости во время срыгивания, рвота, насморка в полость среднего уха , что может обусловливать воспаление среднего уха (отит).

Вполне отчетливым слух у детей становится в конце 2-го в начале 3-го месяца.

На втором месяце жизни ребенок уже становится способным дифференцировать различные тона звуков, в 3-4 месяца начинает различать высоту звука в пределах от 1 до 4 октав, а в 4-5 месяцев звуки становятся условно-рефлекторными раздражителями.

Дети 5-6 месяцев приобретают способность более активно реагировать на звуки родного языка, тогда как ответы на не специфичны звуки постепенно исчезают. В возрасте 1-2 лет дети способны дифференцировать почти все звуки.

У взрослого человека порог чувствительности равен 10-12 дБ, у детей 6-9 лет 17-24 дБ, в 10-12 лет — 14-19 дБ. Наибольшая острота слуха достигается у детей среднего и старшего школьного возраста. Низкие тона дети воспринимают лучше.

Источник: https://studbooks.net/11572/meditsina/sluhovaya_sensornaya_sistema

Физиология сенсорных систем

Слуховая система

Слуховая система человека относится к дистантным сенсорным системам. Анатомические особенности слуховой системы чело­века позволяют воспринимать акустические (звуковые) колеба­ния внешней среды.

Звук — это колебания, распространяющиеся в воздушной среде (или другой среде) в виде продольной волны давления со ско­ростью 335 м/с. Действие амплитуды звуковых колебаний на­зывается уровнем звукового давления и измеряется в децибелах. Сила звука измеряется в Вт/м2, а частота колебаний в Гц.

Звуковые колебания возбуждают слуховые рецепторы, находя­щиеся в улитке внутреннего уха. Рецепторы активируют первые слуховые нейроны, после чего сенсорная информация через ряд последовательных отделов передается в слуховую область коры большого мозга.

Наружное ухо. Наружный слуховой проход проводит звуковые колебания к барабанной перепонке, отделяющей наружное ухо от среднего.

Среднее ухо: молоточек, наковальня и стремечко последовательно передают колебания барабанной перепонки во внутрен­нее ухо (на мембрану овального окна). Благодаря геометрии косточек стремечку передаются колебания барабанной перепон­ки уменьшенной амплитуды, но увеличенной силы.

Поверхность стремечка в 22 раза меньше поверхности барабанной перепонки, что во столько же раз увеличивает его давление на мембрану овального окна. В СУ расположены 2 мышцы: напрягающая ба­рабанную перепонку (ограничивает амплитуду ее колебаний при сильных звуках) и стременная (фиксиксирует стремечко).

Реф­лекторное сокращение этих мышц наступает через 10 мс после начала сильного звука и зависит от его амплитуды.

Внутреннее ухо.

Улитка — костный спиральный канал, образующий 2,5 витка. Диаметр костного канала у основания улитки 0.04 мм, а на вер­шине — 0.5 мм.

По всей длине, почти до самого конца, костный канал разделен 2-мя перепонками: более тонкой — преддверной мембраной (вестибулярной, мембраной Рейссиера) и более плотной и упругой — основной мембраной.

На вершине улитки эти мембраны соединяются, и в них имеется овальное отверстие.

  • Вестибулярная и основная мембраны разделяют костный канал улитки на 3 хода:
    — верхний,
    — средний
  • — нижний.

Верхний канал (лестница преддверия) через овальное отверстие сообщается с нижним каналом (барабанной лестницей). Эти каналы заполнены перилимфой, напоминающей цереброспиналь­ную жидкость.

Полость среднего канала не сообщается с полостью других каналов и заполнена эндолимфой, в составе кото­рой в 100 раз больше калия и в 10 раз меньше натрия, чем в перилимфе (она заряжена положительно по отношению к перилимфе).

Внутри среднего канала на основной мембране расположен спи­ральный (кортиев) орган, содержащий рецепторные волосковые клетки (вторичночувствующие механорецепторы), 2-х видов. Внутренние и наружные, отделенные друг от друга кортиевыми дугами. Внутренние располагаются в один ряд, их общее число 3500. Наружные в 3-4 ряда; их общее число 12000-20000.

Каждая волосковая клетка имеет удлиненную форму, один по­люс фиксирован на основной мембране, второй — находится в полости перепончатого канала. На конце этого полюса находятся стереоцилии (волоски), которые омываются эндолимфой и кон­тактируют с покровной (текториальной) мембраной.

Передача звуковых колебаний происходит по каналам улитки.

Колебания мембраны овального окна преддверия вызывают ко­лебания перилимфы в верхнем и нижнем каналах улитки, кото­рые доходят до круглого окна улитки.

Звуковые колебания, рас­пространяются по перилимфе и эндолимфе верхнего и среднего каналов в виде бегущей волны, приводят в движение основную мембрану и через нее передаются на перилимфу нижнего кана­ла.

Слуховая рецепция.

При колебаниях основной мембраны, наиболее длинные волоски касаются покровной мембраны и наклоняются.

Отклонение во­лоска на несколько градусов приводит к натяжению тончайших нитей (микрофиламент), связывающих верхушки соседних во­лосков клетки. Это натяжение открывает от 1 до 5 ионных ка­налов в мембране стереоцилии.

Через открытый канал начинает течь калиевый ток. Электрический ответ слухового рецептора достигает максимума уже через 100-500 мкс после действия зву­ка.

Важным механизмом усиления сигнала на рецепторном уровне слуховой системы, является механическое взаимодействие всех стереоцилий (около 100) каждой колосковой клетки.

Они связа­ны между собой в пучок тонкими поперечными нитями. Когда сгибается 1 или несколько длинных волосков, они тянут за со­бой все остальные.

В результате открываются ионные каналы всех волосков, обеспечивая достаточную величину рецепторного потенциала.

Деполяризация пресинаптического окончания волосковой клет­ки приводит к выходу в синаптическую щель нейромедиатора (глутамата или аспартата). Медиатор вызывает ВПСП на ПСМ афферентного волокна, и далее генерацию распространяющихся импульсов.

Электрические явления в улитке.

Существует 5 электрических феноменов в улитке. Два из них (мембранный потенциал слуховой рецепторной клетки и потен­циал эндолимфы) не связаны с действием звука.

  1. Под влиянием звука возникают:
    — микрофонный потенциал улитки,
    — суммационный потенциал
  2. — потенциалы слухового нерва.
  3. Микрофонный потенциал улитки.

Если ввести в улитку электроды, соединить их через усилитель с динамиком и подействовать на ухо звуком, динамик точно воспроизведет этот звук. Регистрируемый здесь электрический потенциал назван кохлеарным микрофонным потенциалом. До­казано, что он генерируется на мембране волосковой клетки в результате деформации волосков.

В ответ на сильные звуки большой частоты происходит стойкий сдвиг исходной разности потенциалов — суммационный потен­циал (СП). Различают положительный и отрицательный СП.

Их интенсивности пропорциональны силе звукового давления (силе прижатия волосков к покровной мембране). Отрицательный СП генерируется внутренними волосковыми клетками, а микрофон­ный и положительный СП — наружными.

В результате возбуждения рецепторов, происходит генерация импульсного сигнала в волокнах слухового нерва.

Анализ частоты звука (высоты тона). Способность человека различать высоты последовательно слышимых тонов. Например, в оптимальной области звук 1 кГц порог различения частот со­ставляет 0,3%, т.е. около 3 Гц.

Звуковые колебания разной частоты вовлекают в колебательный процесс основную мембрану не одинаково на всем ее протяже­нии. Локализация амплитудного максимума бегущей волны на основной мембране зависит от частоты. Т.е. при действии зву­ков разной частоты в процесс возбуждения вовлекаются разные рецепторные клетки (пространственное кодирование).

При действии низких и средних частот (ниже 2 кГц) осуществ­ляется и временное кодирование: частота следования импульсов в слуховом нерве повторяет частоту звуковых колебаний. На всех уровнях слуховой системы у отдельных нейронов суще­ствует настройка на определенную частоту: т.е. существует оп­тимальная (или характеристическая) частота звука, на которую порог реакции нейрона минимален.

Анализ интенсивности звука. Сила звука кодируется частотой импульсации и числом возбужденных нейронов.

При слабом стимуле в реакцию вовлекаются наиболее чувстви­тельные нейроны, при усилении звука — нейроны с более высо­кими порогами реакций. Пороги возбуждения внутренних и на­ружных рецепторных клеток также неодинаковы: Возбуждение внутренних возникает при большей силе звука.

Слуховые ощущения частоты. Определяются частотной полосой ощущения — от 16 до 20000 Гц. Ниже 20 Гц — это инфразвуки, а выше 16000 Гц — ультразвуки (10-11 октав музыкального ря­да).

Слуховая чувствительность. Пороги слышимости зависят от частоты звука. Слух человека максимально чувствителен в об­ласти главного речевого поля, а именно в полосе частот 1000- 4000 Гц.

Ниже и выше чувствительность звукового восприятия значительно ниже.

Громкость звука.

Кажущаяся громкость отличается от физической силы. Бел — десятичный логарифм отношения действующей интенсивности звука к пороговой интенсивности (lg I/I0). Децибел (дБ) – 0,1 бела.
Дифференциальный порог громкости в диапазоне 1000 Гц — 0,59 дБ, а на краях шкалы доходит до 3 дБ.

Максимальный уровень громкости звука, вызывающий болевое ощущение — 130-140 дБ над порогом слышимости.

На частоте 1кГц оптимальный УЗД (уровень звукового давле­ния) составляет 70 дБ. При резком увеличении звука до 130 дБ можно вызвать звуковую травму, которая характеризуется ощущениями боли в ушах и обратимой утратой слуха. Это явление можно получить при длительном воздействии звука 90 дБ.

Адаптация. Длительное действие звука на ухо приводит к зна­чительному снижению чувствительности к нему. Нейронные ме­ханизмы типа латерального и возвратного торможения.

Бинауральный (пространственный) слух — способность опреде­лять положение источника звука в пространстве. Это свойство основано на слушании двумя ушами, т.е.

на способности оцени­вать интероуральные (межушные) различия времени прихода звука на правое и левое ухо и интенсивности звука на каждом ухе. Острота бинаурального слуха у человека очень высока.

Ис­точник звука определяется с точностью до 1 углового градуса, а задержка звука дифференцируется в 11мкс.

Источник: https://farmf.ru/lekcii/fiziologiya-sensornyx-sistem-sluxovaya-sistema/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector