Биофизика слуха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию РФ

РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра БМПЭ

Реферат на тему:

«Биофизика слуха»

Выполнила ст. гр. 833

Фурсаева М. А.

Проверил доц. Каф. БМПЭ

Гудзев В. В.

Рязань 2010

Оглавление

Введение

Строение органа слуха

Слуховые рецепторы, механизм рецепции звуковых колебаний

Характеристики звука

Методы аудиометрии

Заключение

Список литературы

Введение

Живые организмы функционируют в условиях постоянно изменяющейся внешней среды, и основой их выживания является наличие у них способности реагировать на изменение среды соответствующей перестройкой своей жизнедеятельности, позволяющей определить и захватить пищевые вещества, избежать повреждения, осуществить воспроизводство себе подобных организмов и т.д. Начальным звеном во всех этих реакциях, обеспечиваемых у всех многоклеточных организмов в первую очередь деятельностью нервной системы, является превращение внешнего воздействия (обозначаемого обычно как раздражитель, или стимул) в определенный физиологический процесс, который содержит в себе информацию об этом воздействии.

Живые организмы для своего существования должны получать информацию о внешней и внутренней средах (о пище, опасности, температуре, химическом и других составах окружающей среды, о возможности продолжения рода и т.д.). передача информации происходит между внешней средой и организмом, между различными отделами организма, между клетками, органоидами и другими составляющими клетки, т.е. на всех уровнях организации биообъектов, причем внешняя среда может простираться от космического окружения (космосфры) до субатомного уровня.

Стимуляция может заключаться в действии на организм самых различных видов энергии (механический, тепловой, химической, гравитационной, электрической, электромагнитной). В организме же сведения об этом действии передаются посредством сигнальной деятельности нервных клеток - потенциалами действия (нервными импульсами). Трансформация внешней энергии в эту деятельность обеспечивается особыми структурами, обозначаемыми как рецепторы органов чувств (сенсорных систем).

Это слово образовалось от латинского receptor - брать, принимать. Рецепторы реагируют на раздражители, которыми называют факторы внешней среды, влияющие на изменения свойств или состояния клеток, ткани, органа и целого организма.

Классификация биосенсоров (рецепторов) проводится по различным признакам. Например, по модальности адекватного раздражителя рецепторные структуры подразделяются на фоторецепторы, механорецепторы, хеморецепторы, терморецепторы, осморецепторы, электрорецепторы и др. Слух обеспечивают механорецепторы.

Значение слухового анализатора состоит в восприятии и анализе слуховых волн. Вследствие этого возможно определение силы, частоты и тембра звука, его направления, а также степени удаленности источника звука.

Строение органа слуха

ухо слуховой аудиометрия звуковой

Строение и функции элементов наружного и среднего уха.

Рисунок 1. 1 - ушная раковина, 2 - слуховой проход, 3 - барабанная перепонка.

Наружное ухо (auris externa) состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода длиной 2,7 см. Ушная раковина (auricula) называемая обычно просто ухом, образована эластическим хрящом, покрытым кожей. Этот хрящ определяет внешнюю форму ушной раковины и ее выступы: свободный загнутый край - завиток (helix) и параллельно ему - противозавиток (anthelix) а также передний выступ - козелок (tragus) и лежащий сзади него противокозелок (antitragus).

Внизу ушная раковина заканчивается не содержащей хряща ушной мочкой, являющейся характерным для человека прогрессивным признаком. В глубине раковины за козелком открывается отверстие наружного слухового прохода. Наружный слуховой проход (meatus асusticus externus) слагается из двух частей - хрящевой и костной. Хрящевой слуховой проход составляет продолжение хряща ушной раковины в форме желоба, открытого кверху и кзади. Он своим внутренним концом соединяется при посредстве соединительной ткани с краем барабанной части височной кости.

Хрящевой слуховой проход, в общем, составляет треть длины всего наружного слухового прохода. Костный слуховой проход, составляющий две трети длины целого слухового прохода, открывается кнаружи посредством наружного слухового отверстия (porus acusticus externus); по окраине этого отверстия проходит круговая костная бороздка (sulcus tympanicus). Направление целого слухового прохода в общем фронтальное, но он идет не прямолинейно, а образуя S-образный изгиб, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Вследствие изгибов слухового прохода, для того чтобы увидеть находящуюся в глубине барабанную перепонку, необходимо его выпрямить, оттягивая ушную раковину назад, кверху и кнаружи. Кожа, покрывающая ушную раковину, продолжается в наружный слуховой проход.

В хрящевой части прохода кожа со стороны наружного слухового прохода богата как сальными, так и особого рода железами (glandulae ceruminosae) выделяющими желтоватого цвета секрет, так называемую ушную серу (cerumen). Барабанная перепонка (membrana tympani) находится на границе между наружным и средним ухом, на конце наружного слухового прохода. В связи с косым положением внутреннего конца слухового прохода перепонка стоит наклонно, у новорожденных почти горизонтально.

Барабанная перепонка у взрослого имеет форму овала с длинным поперечником (11 мм) и коротким (9 мм); она представляет тонкую полупросвечивающую пластинку, которая в своем центре, втянута внутрь наподобие плоской воронки. Наружная ее поверхность покрыта утонченным продолжением кожного покрова слухового прохода (stratum cutaneum), а внутренняя - слизистой оболочкой барабанной полости (stratum mucosum). Сама толща перепонки между этими двумя слоями состоит из фиброзной соединительной ткани, волокна которой в периферической части перепонки идут в радиальном направлении, а в центральной части - циркулярно.

Вверху барабанная перепонка не содержит фиброзных волокон, состоит только из кожного и слизистого слоев с тонкой прослойкой рыхлой клетчатки между ними; эта часть барабанной перепонки более мягка и слабо натянута и поэтому носит название - pars flaccida в противоположность остальной туго натянутой части - pars tensa.

Артериальную кровь наружное ухо получает от веточек двух артерий - поверхностной височной артерии (a. temporalis superficialis) и задней ушной артерии (a. auricularis posterior); к передней стенке костной части наружного слухового прохода и к барабанной перепонке подходят конечные ветви глубокой ушной артерии (a. auricularis profunda). Венозная кровь оттекает в заднюю ушную вену (v. auricularis posterior) и в занижнечелюстную вену (v.Retromandibularis). Лимфа из всего наружного уха уносится к лимфатическим узлам, лежащим спереди и сзади ушной раковины. Барабанная перепонка, вся передняя стенка наружного слухового прохода, а также передняя часть ушной раковины иннервируются чувствительными ветвями аурикулотемпоральной нервы (n. auriculotemporalis). Вся остальная часть ушной раковины вместе с мочкой снабжаются от шейного сплетения (n. auricularis magnus).

Наружное ухо выполняет следующие функции: локализация звука в пространстве, усиление звукового сигнала (резонансное), механическая защита барабанной перепонки, обеспечение микроклимата, что необходимо для нормального функционирования барабанной перепонки.

Колебания барабанной перепонки происходят тогда, когда на нее падают звуковые колебания, улавливаемые наружным ухом. Натяжение барабанной перепонки в различных частях неодинаковое. Это приводит к тому, что она не имеет своего собственного периода колебаний и колеблется при любом звуке соответственно его длине его волны.

Рисунок 2. Система слуховых косточек: 4 - молоточек, 5 - наковальня, 6 - стремечко.

Среднее ухо (amis media) состоит из барабанной полости и слуховой трубы, сообщающей барабанную полость с носоглоткой. Барабанная полость (cavitas tympanica) заложена в основании пирамиды височной кости между наружным слуховым проходом и лабиринтом (внутренним ухом). Она содержит цепь из трех мелких косточек, передающих звуковые колебания от барабанной перепонки к лабиринту. Барабанная полость имеет очень небольшую величину (объем около 1 см3) и напоминает поставленный на ребро бубен, сильно наклоненный в сторону наружного слухового прохода. В барабанной полости различают шесть стенок: 1. Латеральная стенка барабанной полости (paries membranaceus) образована барабанной перепонкой и костной пластинкой наружного слухового прохода. Верхняя куполообразно расширенная часть барабанной полости (recessus membranae tympani superior) содержит две слуховые косточки; головку молоточка и наковальню. 2. Медиальная стенка барабанной полости прилежит к лабиринту, а потому называется лабиринтной (paries labyrinthicus). В ней имеются два окна: круглое, окно улитки - fenestra cochleae, ведущее в улитку и затянутое - membrana tympani secundaria, и овальное окно преддверия - fenestra vestibuli. В последнее отверстие вставлено основание третьей слуховой косточки - стремени. 3. Задняя стенка барабанной полости (paries mastoideus) несет возвышение для помещения наименьших скелетных мышц (m. stapedius ) в человеческом теле, чуть более одного миллиметра в длину, их цель заключается в стабилизации наименьшее кости в теле, стремени. 4. Передняя стенка барабанной полости носит название paries caroticus, так как к ней близко прилежит внутренняя сонная артерия. В верхней части этой стенки находится внутреннее отверстие слуховой трубы (ostium tympanicum tubae auditivae), которое у новорожденных и детей раннего возраста широко зияет, чем объясняется частое проникновение инфекции из носоглотки в полость среднего уха и далее в череп. 5. Верхняя стенка барабанной полости (paries tegmentalis) соответствует на передней поверхности пирамиды и отделяет барабанную полость от полости черепа. 6. Нижняя стенка, или дно, барабанной полости (paries jugularis) обращена к основанию черепа. Находящиеся в барабанной полости три маленькие слуховые косточки носят по своему виду названия молоточка, наковальни и стремени. 1. Молоточек (malleus) снабжен округлой головкой (caput mallei), которая при посредстве шейки (collum mallei) соединяется с рукояткой (manubrium mallei). 2. Наковальня (incus) имеет тело (corpus incudis) и два расходящихся отростка, из которых один более короткий (cms breve) направлен назад и упирается в ямку, а другой - длинный отросток (crus longum) идет параллельно рукоятке молоточка медиально и сзади от нее и на своем конце имеет небольшое овальное утолщение (processus lenticularis) сочленяющееся со стременем. 3. Стремя (stapes) по своей форме оправдывает свое название и состоит из маленькой головки (caput stapedis) несущей сочленовную поверхность для наковальни и двух ножек: передней, более прямой (crus anterius) и задней, более изогнутой (crus posterius), которые соединяются с овальной пластинкой (basis stapedis), вставленной в окно преддверия. В местах сочленений слуховых косточек между собой образуются два настоящих сустава с ограниченной подвижностью: articulatio incudomalledris и articulatio incudostapedia (наковальне - стременной сустав). Пластинка стремени соединяется с краями овального окна при посредстве соединительной ткани. Слуховые косточки укреплены, кроме того, еще несколькими отдельными связками. В целом все три слуховые косточки представляют более или менее подвижную цепь, идущую поперек барабанной полости от барабанной перепонки к лабиринту. Подвижность косточек постепенно уменьшается в направлении от молоточка к стремечку, что предохраняет спиральный орган, расположенный во внутреннем ухе, от чрезмерных сотрясений и резких звуков. Цепь косточек выполняет две функции: 1) костную проводимость звука и 2) механическую передачу звуковых колебаний к овальному окну преддверия (fenestra vestibuli). Последняя функция осуществляется благодаря связанным со слуховыми косточками и находящимся в барабанной полости двум маленьким мышцам, которые регулируют движения цепи косточек. Одна из них, m. tensor tympani (Тензора барабанная, большая из двух мышц барабанной полости, содержится в костной части слуховой трубы, ее роль заключается в ослаблении звуков); сухожилие ее прикрепляется к рукоятке молоточка вблизи шейки. Эта мышца, оттягивая рукоятку молоточка, напрягает барабанную перепонку. При этом вся система косточек смещается внутрь и стремечко вдавливается в окно преддверия. Другая мышца, m. stapedius, прикрепляется к задней ножке стремени у головки. По функции эта мышца является антагонистом предыдущей и производит обратное перемещение косточек в среднем ухе, в направлении от окна преддверия. Свою иннервацию мышца получает от лицевого нерва (n. facialis), который, проходя по соседству, дает маленькую веточку, n. stapedius.

В общем же функция мышц среднего уха многообразна: 1) поддержание нормального тонуса барабанной перепонки и цепи слуховых косточек; 2) защита внутреннего уха от чрезмерных звуковых раздражений и 3) аккомодация звукопроводящего аппарата к звукам различной силы и высоты. Основным принципом работы среднего уха в целом является звукопроводимость от барабанной перепонки к овальному окну преддверия.

Артерии происходят главным образом от наружной сонной артерии (a. carotis externa). Многочисленные сосуды проникают в барабанную полость от ее ветвей: от задней ушной артерии (a. auricularis posterior), верхнечелюстной артерии (a. maxillaris), восходящей глоточной артерии (a pharyngea ascendens), а также от ствола внутренней сонной артерии (a. carotis interna) при прохождении ее через свой канал. Вены сопровождают артерии и впадают в глоточное сплетение (plexus pharyngeus), менингеальные артерии (vv. meningeae mediae) и v. auricularis profunda. Лимфатические сосуды среднего уха идут частью в узлы на боковой стенке глотки, частью в лимфатические узлы позади ушной раковины. Нервы: слизистая оболочка барабанной полости и слуховой трубы снабжается чувствительными ветвями от n. tympanicus, отходящего от ganglion inferius языкоглоточного нерва. Вместе с ветвями симпатического сплетения внутренней сонной артерии они образуют барабанное сплетение (plexus tympanicus). Двигательные нервы маленьких мышц барабанной полости были указаны при их описании.

Строение и функции внутреннего уха.

Внутреннее ухо, или лабиринт, располагается в толще пирамиды височной кости между барабанной полостью и внутренним слуховым проходом, через который выходит из лабиринта преддверно-улитковый нерв (n. vestibulocochlearis).

Различают костный и перепончатый лабиринты, причем последний лежит внутри первого. Костный лабиринт (labyrinthus osseus) представляет ряд мелких сообщающихся между собой полостей, стенки которых состоят из компактной кости. В нем различают три отдела: преддверие, полукружные каналы и улитку; улитка лежит спереди, медиально и несколько книзу от преддверия, а полукружные каналы - кзади, латерально и кверху от него.

Преддверие (vestibulum) образующее среднюю часть лабиринта, - небольшая, приблизительно овальной формы полость, сообщающаяся сзади пятью отверстиями с полукружными каналами, а спереди - более широким отверстием с каналом улитки. На латеральной стенке преддверия, обращенной к барабанной полости, имеется уже известное нам отверстие (fenestra vestibuli) занятое пластинкой стремени. Другое отверстие (fenestra cochleae) затянутое барабанной перепонкой вторичной (membrana tympani secundaria), находится у начала улитки. Посредством гребешка (crista vestibuli) проходящего на внутренней поверхности медиальной стенки преддверия, полость последнего делится на два углубления, из которых заднее, соединяющееся с полукружными каналами, носит название - recessus ellipticus, а переднее, ближайшее к улитке, - recessus sphericus. В recessus ellipticus берет начало маленьким отверстием (apertura interna aqueductus vestibuli) водопровод преддверия, проходящий через костное вещество пирамиды и оканчивающийся на ее задней поверхности. Под задним концом гребешка на нижней стенке преддверия находится небольшая ямка (recessus cochledris) соответствующая началу перепончатого хода улитки.

Костные полукружные каналы (canales semicirculares ossei) - три дугообразных костных хода, располагающихся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Передний полукружный канал (canalis semicircularis anterior) расположен вертикально под прямым углом к оси пирамиды височной кости, задний полукружный канал (canalis semicircularis posterior) также вертикальный, располагается почти параллельно задней поверхности пирамиды, а латеральный канал (canalis semicircularis lateralis) лежит горизонтально, вдаваясь в сторону барабанной полости. У каждого канала две ножки, которые, однако, открываются в преддверии только пятью отверстиями, так как соседние концы переднего и заднего каналов соединяются в одну общую ножку - crus commune. Одна из ножек каждого канала перед своим впадением в преддверие образует расширение, называемое ампулой. Ножка с ампулой называется - crus ampullare, а ножка без расширения - cruus simplex.

Улитка (cochlea) образуется спиральным костным каналом - canalis spiralis cochleae, который, начиная от преддверия, свертывается наподобие раковины улитки, образуя 2 1/5 круговых хода. Костный стержень, вокруг которого свертываются ходы улитки, лежит горизонтально и называется modiolus. В полость канала улитки на протяжении всех его оборотов отходит от modiolus спиральная костная пластинка - lamina spiralis ossea. Эта пластинка вместе с улитковым протоком делит полость канала улитки на два отделения: лестницу преддверия (scala vestibuli) сообщающуюся с преддверием, и барабанную лестницу (scdla tympani), которая открывается на скелетированной кости в барабанную полость через окно улитки. Поблизости этого окна в барабанной лестнице находится маленькое внутреннее отверстие водопровода улитки (aqueductus cochleae) наружное отверстие которого (apertura externa canaliculi cochleae) лежит на нижней поверхности пирамиды височной кости.

Перепончатый лабиринт (labyrinthus membranaceus) лежит внутри костного и повторяет более или менее точно его очертания. Он содержит в себе периферические отделы анализаторов слуха и гравитации. Стенки его образованы тонкой полупрозрачной соединительнотканной перепонкой. Внутри перепончатый лабиринт наполнен прозрачной жидкостью - эндолимфой. Так как перепончатый лабиринт несколько меньше костного, то между стенками того и другого остается промежуток - перилимфатическое пространство (spatium perilymphaticum) наполненное перилимфой. В преддверии костного лабиринта заложены две части перепончатого лабиринта: utriculus (эллиптический мешочек) и sacculus (сферический мешочек). Utriculus, имеющий форму замкнутой трубки, занимает элептический карман (recessus ellipticus) преддверия и соединяется сзади с тремя перепончатыми полукружными протоками (ductus semicirculares), которые лежат в таких же костных каналах, повторяя в точности форму последних. Поэтому различают передний, задний и латеральный перепончатые протоки (ductus semicircularis anterior, posterior et lateralis) с соответствующими ампулами: ampulla membranacea anterior, posterior et lateralis.

Sacculus - грушевидной формы мешочек, лежит в recessus sphericus преддверия и находится в соединении с utriculus, так же как и с длинным узким протоком (ductus endolymphaticus), который проходит через вены водопровода преддверия (aqueductus vestibuli) и оканчивается небольшим слепым расширением (saccus endolymphaticus) в толще твердой оболочки на задней поверхности пирамиды височной кости. Небольшой каналец, соединяющий эндолимфатический проток с utriculus и sacculus, носит название ductus utriculosaccularis. Нижним своим суженным концом, переходящим в узкий проток (ductus reuniens), sacculus соединяется с перепончатым протоком улитки. Оба мешочка преддверия окружены перилимфатическим пространством.

Перепончатый лабиринт в области полукружных протоков подвешен на плотной стенке костного лабиринта сложной системой нитей и мембран. Этим предотвращается смещение перепончатого лабиринта при значительных движениях. Ни перилимфатическое, ни эндолимфатическое пространства «не закрыты намертво» от окружающей среды. Перилимфатическое пространство имеет связь со средним ухом через окна улитки и преддверия, которые эластичны и податливы. Эндолимфатическое пространство связано через эндолимфатический проток с эндолимфатическим мешочком, лежащим в полости черепа; он является более или менее эластичным резервуаром, который сообщается с внутренним пространством полукружных протоков и остальным лабиринтом.

Слуховые рецепторы, механизм рецепции звуковых колебаний

Благодаря зависимости, местоположение максимальной амплитуды бегущей волны на БМ от частоты вызывающей ее звукового тона, происходит распределение этих частот между различными участками Кортиевого органа. Его волосковые клетки возбуждаются, главным образом, в местах максимального смещения БМ, следовательно, звуковой тон каждой частоты возбуждает соответствующие слуховые рецепторы. В этой связи в У осуществляется первый этап частотного анализа звука, который основывается на пространственном разграничении участков БМ, колеблющихся с неодинаковой амплитудой, под действием звукового тона определенной частоты. Звуки пороговой интенсивности, вызывающие бегущие волны, амплитуда которых в Кортиевом органе не превышает м. При усилении звуков, амплитуда колебаний БМ больше этой величины всего на 1-2 порядка, следовательно, слуховой рецептор реагирует на ничтожные механические перемещения. Начало этой реакции связано с движением волосков (цилий) на опекальном полюсе волосковой клетки эти смещения обусловлены распределением бегущей волны по БМ. Среди цилий в каждой внутриволосковой клетке различают одну длинную (киноцилия) и множество (примерно 100-120) коротких (стереоцилий). Рецепция звука обусловлена воздействием механических усилий на стереоцилии.

Стереоцилии прикасаются к покровной мембране, которая имеет желеобразное состояние. Один край покровной мембраны закреплен на костной спиральной пластинке, а другой, свободный, нависает над свободными клетками. Модель изгиба стереоцилий под действием звуковых тонов, схематически можно представить в виде:

Рис. 3 Модель изгиба стереоцилий под действием звука

КСП - костная спиральная пластинка; БМ - базилярная мембрана;

ПМ - покровная мембрана; СУ - стенка улитки, к которой прикрепляется базилярная мембрана; С - стереоцилии волосковой клетки

При совместных колебаниях БМ и ПМ происходит изгиб стереоцилий. Небольшое смещение их свободных концов приводит к значительной конформационной перестройке молекул плазмолеммы волосковой клетки в тех местах, где залегают «корни» изогнувшихся волосков, поскольку стереоцилиям присущи свойства микроочагов.

Конформации мембраных макромолекул обусловливают изменение проницаемостей для ионов и, следовательно, приводят к возникновению ионного тока через мембрану волосковой клетки. Это сопровождается сдвигом разности потенциалов на мембране, когда стереоцилии изгибаются в сторону киноцилий, рецепторная клетка деполяризуется. При их противоположном смещении наблюдается гиперполяризация. Только деполяризация волосковой клетки обеспечивает усиление импульсации в слуховом нерве, поэтому, именно деполяризационный сдвиг мембранного потенциала называется рецепторным потенциалом волосковой клетки - РП.

Уровень ПП волосковой клетки относительно межклеточной среды (перелимфы), находится в пределах от -50 до -70 мВ. Значение рецепторного потенциала зависит от интенсивности звука, и его величина составляет примерно 10 мВ. Максимальная величина РП, зарегистрированного с помощью микроэлектронной техники, составляет примерно 24 мВ. РП электротонически распределяется по плазмолемме волосковой клетки от ее опекального полюса к базальному. Там деполяризация приводит к высвобождению медиатора (определенное химическое вещество), поступающего далее через синоптическую щель на субсиноптическую мембрану, которая принадлежит чувствительному нервному окончанию, контактирующему с данной волосковой клеткой. Под действием медиатора, на субсиноптической мембране возникает генераторный потенциал - ГП. Этот ГП электротонически распространяется на внесиноптические участки афферентных волокон, где вызывает образование ПД. В таком виде нервная импульсация направляется в ЦНС по слуховому нерву. Следовательно, по механизму преобразования адекватного стимула (звука) в нервные импульсы, слуховой рецептор является типичным представителем вторичночувствующих рецепторов.

Каждая волосковая клетка соединена с нервными окончаниями, при этом, каждое волокно слухового нерва начинается от узкого ограниченного участка Кортиевого органа, в отдельных случаях, от одной волосковой клетки. Поскольку слуховые рецепторы расположены в том или ином месте БМ возбуждается звуками определенных частот, то каждая небольшая группа нервных волокон слухового нерва проводит импульсы в ответ на звуки преимущественно одной частоты. Эта частота называется характерической частотой волокна. Если звук представляет собой сложные колебания, то в слуховом нерве активизируются все волокна, характерические частоты которых соответствуют гармоническому спектру сложного звука. Следовательно, на уровне слуховых рецепторов звуки разлагаются в гармонический спектр. Длительность звукового сигнала кодируется временем активации афферентных волокон, которые входят в состав слухового нерва.

Характеристики звука

Физической акустике принято сопоставлять объективные (физические) и субъективные (психологические) характеристики звука.

Звук, при распределении в среде представляет собой волны сгущения и разряжения ее частиц. В участках сгущения давление больше, чем в участках разряжения. Амплитуда периодических колебаний давления в среде, происходящих под действием распространяющего звука, называют звуковым давлением - р. Оно имеет размерность [Па] или [] Звуковым давлением определяется интенсивность звука, которая определяется так:

P - давление;

v - скорость распределения звука в данной среде;

- плотность среды [].

- акустический импеданс среды.

Кроме того, I, как вектор Умова, можно рассчитать по формуле:

, если известна w - объемная плотность энергии звука, то есть, энергия, приходящаяся на единицу объема среды, в которой звук распространяется. Для установления взаимосвязи между интенсивностью и громкостью, вводятся еще две физические величины, которые характеризуют звук:

Уровень интенсивности - L.

Уровень громкости - Е.

L, или уровень звукового давления, определяется по формуле:

- эталонная интенсивность;

- любой исследуемый звук.

обычно выбирают меньше Вт/. Такая интенсивность чистого тона, f = 1 кГц, установлена, как средний порог слуховой чувствительности для человека. Эта интенсивность соответствует звуковому давлению, равному Па. При к = 1, единицей уровня интенсивности L служит [Б] бел. При к = 10, единицей уровня интенсивности L служит [дБ], децибел. В медицине принято использовать децибельную шкалу. Если, то L = 0, следовательно, 3 величины и , и L=0 дБ - характеризуют один и тот же звук. При , L принимает положительно значение, при , L < 0. Чем меньше L, тем лучше (выше) слуховая чувствительность. Человек лучше всего слышит звуковые тоны с f от 3 до 4 кГц.

Уровень громкости (Е) - это выражение различий в восприятии человеком звуков разной частоты. Уровнем громкости звука данной f называют уровень интенсивности звукового тона с f = 1 кГц, громкость которого при сравнении на слух эквивалентна громкости исследуемого звука.

Размерность физической величины Е - фон, - для звуков, частотой f = 1 кГц, значение Е и L совпадают. Так, если первая из них L составляет 0 дБ, то Е = 0 фонов (на f = 1 кГц). Средний порог слухового восприятия у человека составляет примерно 4 фонов. Болевые ощущения в ухе возникают под действием звуков, уровень громкости которых достигает примерно 130 фонов. Таким образом, все, что слышит человек, ограничивается звуковыми тонами, частота которых находится в диапазоне от 16 Гц до 20 кГц, а Е - от 4 до 130 фонов.

Громкость звука является психологической (субъективной) характеристикой. Она оценивается по шкале сонов. Для выражения громкости того или иного звука в сонах, за эталон принимается звуковой тон с f = 1 кГц, при уровне интенсивности L = 40 дБ. Дав испытуемому послушать эталонный тон, врач предъявляет ему тестированный звук, при этом, он просит определить, во сколько раз тестируемый звук громче или тише эталонного. Так, например, громкость тестируемого звука, если он слышит в 2 раза громче эталонного тона, будет равен 2 сонам, а, если в 2 раза тише - то 0,5 сон.

Методы аудиометрии

Аудиометрия - определение чувствительности к звуковым волнам различной частоты.

Тональная пороговая аудиометрия

Это часто проводимое аудиометрическое исследование. В ходе тональной пороговой аудиометрии изучается восприятие пациентом тонов разной высоты. Исследуется так называемая воздушная и костная проводимость. В специальной звукозаглушенной камере, на частотах от 125 до 8000 Гц, определяется минимальная интенсивность звука, которая вызывает слуховое ощущение. Интенсивность звука постепенно увеличивают (каждый раз на 5 децибелов). Если пациент воспринимает тон заданной высоты, то он нажимает на кнопку или делает знак головой. На основе результатов исследования составляется аудиограмма - кривая, представляющая собой попытки определения абсолютного слухового порога при различных частотах. Если слух нарушен, в этом случае кривая отклоняется от кривой нормального слуха (допустимая нижняя граница составляет 15 Дб). Анализ отклонений позволяет врачу поставить диагноз: кривая воздушной проводимости предоставляет сведения о поражениях среднего уха, а кривая костной проводимости показывает функцию внутреннего уха.

В случае потери слуха определить сразу, какая именно система поражена, затруднительно. Для дифференциальной диагностики важны т.н. надпороговые тесты. Применение этих тестов (например, теста Фоулера, Лангенбека или шумового теста) позволяет определить, сопровождается ли потеря слуха поражением «волосатых клеток» ушного лабиринта, а также слухового или преддверно-улиткового нерва.

Речевая аудиометрия

Речевая аудиометрия является основным методом для определения социального и клинического состояния слуха. В ходе речевой аудиометрии изучается, при какой интенсивности звука пациент слышит речь. Исследование проводится путем предъявления заранее записанных на цифровой носитель тестовых слов или предложений и определения их разборчивости. Пациент должен попытаться повторить эти слова. По полученной в ходе речевой аудиометрии кривой врач делает заключение о степени глухоты. При глубокой глухоте пациент не способен повторить тестовые слова даже при очень высокой громкости.

Объективные исследования слуха

При проведении данного исследования нет необходимости в непосредственном речевом контакте с пациентом. В ходе исследования акустические раздражители действуют на головной мозг, вызывая в нем определенные импульсы. Если этого не происходит, это позволяет предположить наличие какого-либо нарушения. Следующим этапом диагностики является шумовое исследование и регистрация изменений ЭКГ пациента. Объективным методом исследования также является тимпанометрия. Она заключается в определении подвижности барабанной перепонки и цепи слуховых косточек. Применяется для выявления кондуктивной глухоты (нарушение звукопроводимости). Распространенная причина этого нарушения - уменьшение амплитуды колебаний барабанной перепонки.

Заключение

Слух -- важнейшее из человеческих чувств. Несмотря на то, что здоровые люди ценят его меньше, чем зрение. А ведь с помощью слуха мы поддерживаем более тесную связь с окружающим миром, чем с помощью зрения.

В отличие от зрения, слух действует непрерывно, даже во сне. Его невозможно «выключить».

Слух - первое чувство, которое формируется у ребенка. Еще в утробе матери он начинает слышать и узнавать окружающие звуки.

Слух - самое острое человеческое чувство. Интенсивность звука, вызывающего в ухе самое слабое слуховое ощущение, в десять в десятой степени раз меньше, чем аналогичная интенсивность света.

Слух - самое совершенное чувство. Он может не только различать огромный диапазон звуков, но и точно определять пространственное нахождение их источника.

Слух позволяет нам чувствовать себя в безопасности. Только он дает возможность услышать шум приближающегося сзади автомобиля и вовремя среагировать.

Слуховой орган имеет настолько сложное устройство, что до сих пор ни одно техническое приспособление не в силах полностью его заменить. В то время как близорукость элементарно корректируется с помощью очков.

Люди, страдающие тугоухостью, подтвердят, что потеря слуха воспринимается и переживается человеком более тяжело, чем потеря зрения. Это объясняется тем, что каждый из нас является частью слухового мира, в то время как видимый мир мы всего лишь наблюдаем. Поэтому слепой человек сохраняет способность общаться с окружающими людьми, в то время как глухой человек оказывается в изоляции.

Список литературы

1. Вихров С.П., Самойлов В.О., «Биофизика для инженеров» 2 том, Издательство: Горячая линия - Телеком, 2008г. 456 с.

2. Биофизика: методические указания к лабораторным работам / РГРТУ; сост.: С. П. Вихров, В.В. Гудзев, О.В. Мельник. Рязань, 2009. 60 с.

3. Интернет-сайт: www.Wikipedia.ru

4. Антонов В.Ф., Черныш А.М. и др. Биофизика. Учебник для ВУЗов. Издательство: Владос. 2000 г. 287 с.

Размещено на Allbest.ru