Глава 3. Восприятие механических колебаний: слух

Согласно шеррингтоновской классификации, слуховой аппарат принадлежит к классу механорецепторов. Это система, специализированная для приема механических колебаний частотой от 16 до 20 000 Гц (полных колебаний в секунду). Переработка информации в слуховом аппарате и в зрительной системе во многом сходна.

Строение слухового анализатора

Общие особенности. Слуховой аппарат человека — весьма чувствительный рецептор. Его строение тщательно исследуют представители новой дисциплины — бионики, которые хотели бы создать прибор, обладающий такой же точностью и избирательностью. Чувствительность человеческого уха всем хорошо известна. Ухо реагирует на чрезвычайно слабые колебания, почти эквивалентные по энергии ударам молекул воздуха о барабанную перепонку. В то же время оно противостоит чрезвычайно сильным вибрациям, создаваемым пневматическими сверлами или сверхзвуковыми самолетами. В качестве примера избирательности можно указать на всем знакомую ситуацию, когда в шумном помещении человек способен сосредоточить внимание на голосе одного говорящего. Точно так же музыканты отбирают из звучания целого оркестра мелодию, исполняемую на одном инструменте, и следуют за ней.

Периферический рецепторный орган слуха — кортиев орган — находится во внутреннем ухе. Он принимает колебания, которые передаются к нему барабанной перепонкой и косточками среднего уха, преобразует их в электрические импульсы и направляет в мозг. Ухо человека нечувствительно к колебаниям частотой менее 16 Гц, и поэтому звуки, производимые движениями его собственных мышц, сухожилий и других частей тела, обычно не слышны. Самые высокие частоты, граничащие с ультразвуком, воспринимают только молодые люди; верхний предел слышимых частот после 30 лет постепенно снижается на 100—120 Гц в год.

Роль среднего уха. Звуковые волны колеблют барабанную перепонку, и эти колебания передаются через среднее ухо по трем маленьким косточкам (молоточку, наковальне и стремечку) жидкости, наполняющей внутреннее ухо. Самая последняя из трех косточек — стремечко (весом около 1,2 мг) соприкасается с этой жидкостью через овальное окно и, действуя подобно поршню, приводит ее в движение в соответствии с ритмом звуковых волн. В свою очередь колебания жидкости заставляют колебаться мембрану кортиева органа. Эта сложная передающая система очень эффективна: колебания большой амплитуды и малой энергии трансформируются в колебания гораздо меньшей амплитуды, но в 20 раз большей интенсивности.