что делает улитка в ухе
Что делает улитка в ухе
В улитке совершается дальнейшая доставка звуков к рецептору, а в нем происходит трансформация звуковой энергии в процесс нервного возбуждения. Поэтому в отношении процессов, совершающихся в улитке, следует раздельно различать функции звукопроведения и звуковосприятия.
В звукопроведении принимают участие как жидкие среды, так и мембраны перепончатого лабиринта. Точное изучение этих физических процессов началось лишь недавно, а прежние теории слуха базировались либо на теоретических соображениях, либо на несовершенных экспериментальных моделях, так как благодаря плотной лабиринтной капсуле и малой величине процессы в улитке были недоступны для методов прямого наблюдения.
Благодаря разработке микрооперации, применению стробоскопического наблюдения под микроскопом, а также использованию электрофизиологических методов, колебательные процессы в улитке изучены с большей полнотой.
Классическая теория Гельмгольца, согласно которой звук определенной частоты вызывает соколебания определенного участка базилярной мембраны по законам механического резонанса, в настоящее время дополнена теориями, придающими большее значение гидродинамическим процессам в улитке.
Согласно законам инерции, более частые колебания способны сообщить свой ритм только небольшому столбу жидкости; очень медленные колебания вызывают сдвиги большого столба лимфы. Кроме того, более частые колебания ведут к значительному повышению трения в скалах, ввиду чего изгиб мембран происходит в участках, ближе лежащих к овальному окну, которые благодаря малой ширине и сильной натянутости изгибаются труднее, при медленных же колебаниях изгибается широкая и менее натянутая мембрана у верхушки улитки, так как для этого требуется меньшая сила.
Следующее вдавление подножной пластинки дает новую деформацию, которая распространяется так же. Получается некоторая аналогия с пульсовой волной, которая распространяется по артериям при сокращениях сердца. Поэтому но числу вибраций образуется серия бегущих волн, вызывающих соколебание основной мембраны.
Не трудно видеть, что при низких звуках количество раздражаемых нервных элементов весьма велико. Максимума амплитуды бегущая волна достигает непосредственно перед местом погашения волны, т. е. после достижения максимума амплитуды деформация быстро падает до нуля. При сильных звуках в этом участке могут образоваться вихревые движения лимфы.
Следует предположить, что ощущение высоты звука зависит от месторасположения максимального изгиба основной мембраны.
Таким образом, согласно всем теориям, звуки определенной высоты раздражают определенные участки основной мембраны (place theory), что и объясняет способность уха различать частоты и осуществлять разложение сложных звуков (пространственная теория).
Таким образом, установлена способность улитки к первичному анализу. При помощи условнорефлекторной методики (Л. А. Андреев) подтверждено, что у собаки область восприятия высоких тонов находится у основания, а низких — у верхушки улитки. Такие же результаты были получены при помощи метода регистрации токов улитки. При этом разрушение отдельных участков улитки производилось у кошек, кроликов и морских свинок [Девис, Крейчи (Davis, Krejci), В. Ф. Ундриц и др.].
В наших опытах мы разрушали второй завиток улитки морской свинки и отводили токи с круглого окна, причем обнаружили явное падение потенциалов на средние тона. Однако токи обнаруживались, хотя и в ослабленном виде, и на все другие тона. В свете новой теории бегающих волн это делается понятным, так как клеточные элементы основного завитка раздражаются при любом звуке. Этим, вероятно, отчасти объясняется большая ранимость этой зоны при акустической травме и при возникновении профессиональной тугоухости. О пространственном расположении восприятия в улитке говорят также опыты отведения потенциалов при помощи микроэлектродов с отдельных завитков.
Число нервных элементов вполне допускает различение высоты звука по пространственному принципу. Исходя из величины разностных порогов частоты, наше ухо отличает около 1500 раздельно воспринимаемых частот. Если принять длину основной мембраны за 30 мм, то на каждом миллиметре расположилось бы 50 частот. При этом каждая частота отстояла бы от соседа на расстоянии 0,02 мм. На таком участке расположено около 20 волосковых клеток.
Трудности возникают по другому поводу: по любой из новых пространственных теорий, деформация основной перепонки под влиянием определенного тона занимает гораздо большую зону, чем 0,02 мм. Поэтому для объяснения тонкого различения ухом высоты звука приходится прибегать к добавочным гипотезам, которые учитывают особенности нервного раздражения, причем особая роль в этом отношении принадлежит центральным звеньям анализатора — проводникам и центрам.
Бегущая волна (по М. Portniann).
А — при высоких звуках; В — низких частотах; О — овальное окно; Г — круглое окно. mb — основная перепонка; h — геликотрема
Приходится допускать, что при раздражении группы волосковых клеток возбуждение передается только по тем проводникам, которые получают импульсы с участка максимального изгиба. Электрофизиологические исследования центральных звеньев говорят о большом значении процессов торможения.
Изучение процессов, происходящих при раздражении рецептора (волосковых клеток), электрофизиологическими методами началось 30 лет тому назад, когда в 1930 г. Уивер и Брей (Wever, Bray) сообщили о том, что раздражение улитки звуком сопровождается генерацией электрических потенциалов. Характер тока улитки по силе, частоте и виду в широких пределах соответствовал кривой звука. Эти токи распространяются по законам электропроводимости и легко могут быть обнаружены при контакте отводящего электрода с мембраной круглого окна или слуховым нервом.
Они легко записываются в виде осциллограммы, а также могут быть выслушаны после соответственного усиления при подаче на любой телефон или громкоговоритель. Таким образом, улитка представляет собой живой микрофон, в связи с чем эти потенциалы получили название микрофонных потенциалов улитки. Эти потенциалы представляют собой существенный элемент при раздражении рецептора; при отсутствии их отсутствует и слух. Поэтому они являются замечательным индикатором для изучения нарушений работы рецептора.
Многие данные о функции среднего уха базируются на результатах, полученных путем изучения микрофонных потенциалов (В. Ф. Ундриц и др.); повреждение же центральных звеньев анализатора (например, декортикация животного) не нарушает генерации микрофонных потенциалов, поэтому наличие их еще не доказывает сохранности слуха, а только свидетельствует о функциональной целости улитки.
Микрофонные потенциалы были получены и у человека (при прикладывании электрода к круглому окну через перфорацию барабанной перепонки), но они гораздо слабее, чем у кошки и других экспериментальных животных [Нилен (Nylon), Г. В. Гершуни и др.].
Однако очень скоро было обнаружено (Davis), что потенциалы, отводимые с круглого окна, представляют собой не только микрофонные потенциалы, но к ним примешиваются и другие, а именно акционные потенциалы, получаемые от активной деятельности нервных элементов. Источник акционных потенциалов не вызывает сомнений — он аналогичен акционным токам в других нервах и подчиняется тем же закономерностям. Эти потенциалы очень чувствительны к холоду, недостатку кислорода и т. д.
Они имеют рефрактерный период и одиночное нервное волокно не может дать более 700 импульсов в секунду. Благодаря синхронной деятельности многих волокон (согласно теории залпов) могут наблюдаться и более частые колебания тока. При отведении потенциалов с круглого окна наименьший латентный период имеют микрофонные потенциалы, поэтому для того, чтобы наблюдать акционные потенциалы в чистом виде, применяют очень короткие звуковые сигналы. В этом случае на осциллограмме микрофонные и акционные потенциалы записываются раздельно — раньше идет запись микрофонных потенциалов, а потом акционных.
Что делает улитка в ухе
Внутреннее ухо, расположенное в толще пирамиды, между барабанной полостью и внутренним слуховым проходом, состоит из преддверия, 3 полукружных каналов и улитки. В костном лабиринте, повторяя в основном его форму, помещается перепончатый лабиринт, выполненный эндолим-фой; пространство между стенками костной капсулы и перепончатым лабиринтом выполнено перилимфой. Перилим-фатическое пространство сообщается с полостью черепа посредством водопровода улитки, который открывается в подпаутинное пространство на задней поверхности пирамиды.
Преддверие занимает средний отдел лабиринта; на задней стенке его имеются 2 углубления, в которых расположены перепончатые образования: sacculus и utriculus, соединяющиеся между собою посредством эндолимфатического канала, который проходит по водопроводу преддверия и заканчивается слепым мешком (saccus endolymphaticus) на задней поверхности пирамиды. На латеральной стенке преддверия расположено овальное окно, ведущее в барабанную полость. Кпереди от преддверия расположена улитка, канал которой соединен с мешочком преддверия посредством особого канальца (ductus reuniens); кзади от преддверия расположены 3 полукружных канала, причем заключенные в них перепончатые каналы впадают в utriculus.
Улитка расположена почти в горизонтальной плоскости, вершиной к евстахиевой трубе, основанием квнутреннему слуховому проходу.Она образует 2,5 завитка вокруг костной оси (modiolus), которую в свою очередь спирально обвивает тонкая костная пластинка (lamina spiralis). От свободного края спиральной пластинки отходят 2 перепонки: нижняя — основная перепонка (mem brana basilaris) и верхняя—рейснерова перепонка. (Обозначения „верхняя» и „нижняя» берутся при вертикаль ном положении улитки). Эти перепонки расходятся под углом и, соединяясь с противоположной стенкой улитки, образуют перепончатый канал ее, который в общем представляет спиральный ход, оканчивающийся слепо у верхушки улитки. Кверху от улиткового хода, между рейснеровой перепонкой и стенкой улитки, помещается лестница преддверия (scala vestibuli), а книзу, между основной перепонкой и стенкой улитки,— барабанная лестница (scala tympani).
Обе лестницы представляют, подобно перепончатому каналу улитки, спиральные ходы, сообщающиеся между собою у верхушки улитки через специальное отверстие (helicotrema) Барабанная лестница начинается в основном завитке улитки, где находится затянутое перепонкой круглое окно, вблизи которого выходит водопровод улитки, соединяющий перилимфатическое пространство лабиринта с подпаутинным пространством. Улитковый ход выполнен эндолимфой, обе лестницы — перилимфой. В перепончатом канале улитки на основной перепонке помещается конечный периферический аппарат кохлеарной вет ви слухового нерва — кортиев орган, который име ет очень сложное строение. Непосредственно на основной перепонке расположены в 2 ряда столбовые клетки, которые, соприкасаясь между собою верхними концами, образуют туннель.
Кнутри и кнаружи от столбовых клеток помещаются слуховые волосатые клетки, а между ними располагаются бутылкообразные клетки Дейтерса, отделяющие своими отростками слуховые клетки. С обеих сторон специфических клеток кортиева органа примыкают подпирающие клетки Генсена и Клаудиуса. Над кортиевым органом располагается, прикрывая его, исчерченная черточками покровная перепонка (membrana tectoria).
Основная перепонка, на которой расположен кортиев орган, состоит из эластических волокон различной длины, натянутых, как струны между спиральной костной пластинкой и стенкой улитки. Количество этих волокон превышает 20000. Волокна основной перепонки — неодинаковой длины и толщины в различных отделах улитки. Короткие и тонкие у основания ее, они достигают наибольшей длины и толщины у верхушки.
Кзади от преддверия находятся 3 полукружных канала: наружный, задний и верхний, расположенные в 3 различных плоскостях, почти под прямым углом друг к другу. Каждый канал на одном конце имеет расширение — ампулу, а другой конец представляется гладким. Верхний и задний полукружные каналы сливаются своими гладкими концами и впадают в преддверие одним общим коленом. Таким образом, полукружные каналы соединяются с преддверием не шестью, а пятью отверстиями.
В костных полукружных каналах, точно повторяя их форму, расположены выполненные эндолимфой перепончатые полукружные каналы, имеющие также ампулярные и гладкие концы, которые впадают в utriculus преддверия.
В ампуле каждого полукружного канала помещается концевой аппарат вестибулярного нерва, в виде особого выступа (crista acustica), образованного специальным невроэпителием, длинные волоски которого, сливаясь между собою, образуют кисточку — cupula. При всяком движении эндолимфы полукружного канала cupula смещается в ту или иную сторону. В мешочках преддверия, в области maculae utriculi et sacculi, имеются также концевые аппараты вестибулярно-го нерва в виде скопления поддерживающих и волосковых клеток, на поверхности которых расположены отолитовые подушечки, состоящие из волокнистой массы, пропитанной кристалликами аррагонита (Воячек).
Слуховая система
Слуховая система состоит из двух отделов – периферического и центрального.
В периферический отдел входят наружное, среднее и внутреннее ухо (улитка) и слуховой нерв. Функциями периферического отдела являются:
Центральный отдел включает подкорковые и корковые слуховые центры. Функциями слуховых центров мозга являются обработка, анализ, запоминание, хранение и интерпретация звуковой и речевой информации.
Ухо состоит из 3 частей: наружного, среднего и внутреннего уха. Почти все части наружного уха можно увидеть: это ушная раковина, наружный слуховой проход и барабанная перепонка, которая отделяет наружное ухо от среднего. За барабанной перепонкой находится среднее ухо – это небольшая полость (барабанная полость), в которой располагается 3 маленькие косточки (молоточек, наковальня, стремечко), соединенные последовательно друг с другом. Первая из этих косточек (молоточек) прикреплена к барабанной перепонке, последняя (стремечко) прикреплена к тонкой перепонке овального окна, которая отделяет среднее ухо от внутреннего уха. Система среднего уха включает также слуховую (евстахиеву) трубу, которая соединяет барабанную полость с носоглоткой, выравнивая давление в полости.
Внутреннее ухо – самая маленькая и важная часть уха. Внутреннее ухо (лабиринт) – система каналов и полостей, располагающихся в височной кости черепа. Состоит их преддверия, 3 полукружных каналов (орган равновесия) и улитки (орган слуха). Орган слуха называется улиткой, потому что напоминает по форме раковину виноградной улитки. Именно в улитку во время операции кохлеарной имплантации вводится цепочка активных электродов КИ, которые стимулируют волокна слухового нерва.
В вестибулярной лестнице от костной пластинки отходит эластичная перепонка – мембрана Рейснера, которая с базилярной мембранной образует третью лестницу – срединную, или улитковую, лестницу. В улитковой лестнице но базилярной мембране располагается орган слуха – кортиев орган со слуховыми рецепторами (наружные и внутренние волосковые клетки). Волоски волосковых клеток погружены в расположенную над ними покровную мембрану. К внутренним волосковым клеткам подходит большая часть дендритов кохлеарного ганглия, которые являются началом афферентного/восходящего слухового пути, предающего информацию в слуховые центры мозга. Наружные волосковые клетки имеют больше синаптических контактов с эффективными/нисходящими путями слуховой системы, обеспечивающими обратную связь ее высших отделов с нижележащими. Наружные волосковые клетки участвуют в тонкой селективной настройке базилярной мембраны улитки.
Волосковые клетки располагаются на базилярной мембране в определенном порядке – в начальной части улитки располагаются клетки, отвечающие на высокочастотные звуки, в верхней (апикальной) части улитки расположены клетки, отвечающие на звуки низких частот. Такое упорядоченное расположение элементов слуховой системы называется тонотопической организацией. Она характерна для всех уровней – слухового органа, подкорковых слуховых центров, слуховой коры. Это важное свойство слуховой сиситемы, которое является одним из принципов кодирования звуковой информации – «принцип места», т.е. звук определенной частоты передается и стимулирует совершенно определенные зоны слуховых путей и центров.
Строение, функции и особенности органа слуха человека
Полезные статьи и актуальная информация от специалистов по слуху «Аудионика»
Ухо человека – сложный орган, который помогает поддерживать связь с внешним миром и дает человеку информацию о его расположении и перемещении в пространстве. Оно состоит из трех отделов: наружного, среднего и внутреннего. Уникальное строение органа слуха обеспечивает: прием, передачу звука и преобразование энергии колебания в нервный импульс.
Строение органа слуха
Звуки окружают человека с самого рождения. Выделяются 3 отдела органа слуха:
Наружное ухо – видимая часть органа. Оно представлено ушной раковиной и наружным слуховым проходом. Раковина – хрящ воронковидной формы, покрытый кожей. На ее поверхности находятся разные образования: ямки, завитки, возвышенности. Они помогают улучшать качество звука, делают его более громким и направляют в слуховой проход.
К раковине присоединяются волокна ушных мышц. В процессе эволюции человек утратил возможность «шевелить ушами», чтобы точнее локализовать звуки, эти мышцы работают у редких «счастливчиков». Кожный покров раковины имеет сальные и потовые железы.
Описывая строение органа слуха, анатомы указывают, что наружная часть канала имеет хрящевые стенки, а контактирующая со средним ухом – костные. Структуры среднего и внутреннего уха располагаются в теле височной кости.
Среднее ухо представлено полостью, объем которой составляет чуть более 1 кубического сантиметра. В ней расположены три маленькие слуховые косточки, которые соединены между собой в цепочку:
Они названы так по своему сходству с предметами обихода. Стремечко соединяется с окном преддверия. Среднее ухо также связано с носоглоткой посредством евстахиевой трубы.
Внутреннее ухо – самое причудливое образование органа слуха человека. Оно состоит из:
Что такое орган слуха и равновесия
Ухо человека отвечает не только за восприятие и дальнейшую передачу звуковой информации. Внутреннее ухо относится к органу слуха и равновесия. Это сложное образование, в котором волна механических колебаний, как морской прибой, распространяется в лимфатической жидкости и колышет отростки нервных клеток, формируя электрический импульс. Этот сигнал несет информацию о громкости, продолжительности, высоте звука в мозг.
Другая часть внутреннего уха – орган равновесия (вестибулярный аппарат). Он состоит из: преддверия, находящихся в нем трех полукружных каналов, маточки и мешочка. Преддверие – полость округлой формы с диаметром около 5 мм. Оно находится между каналами и улиткой. Каналы взаимно перпендикулярны и в месте соединения с преддверием имеют расширения – ампулы. Каналы заполнены эндолимфатической жидкостью.
Маточка и мешочек – поля нервных клеток, которые воспринимают различные раздражения. Смена положения тела регистрируется рецепторами маточки и вызывает рефлекторную реакцию мышц, помогая человеку сохранять равновесие. Вибрация улавливается окончаниями мешочка.
От органа в головной мозг идет преддверно-улитковый нерв.
Функции органа слуха
Говоря о функциях органа слуха, физиологи описывают их в соответствии с анатомическими образованиями. Так для каждого отдела есть свои специфические задачи:
Функции слуха эволюционно тесно связаны с оповещением об опасности и коммуникациями в сообществе. Чтобы надолго сохранить способность слышать долго, необходимо соблюдать простые правила профилактики снижения слуха.
Особенности органа слуха
Органы слуха у человека парные. Что это означает? Человек может слушать одновременно правым и левым ухом. Бинауральный слух дает больше информации о звуке и усиливает его при определенных условиях.
Если источник механических колебаний находится на одинаковом расстоянии от правого и левого уха, громкость сигнала увеличивается на 50%. Значит, при одностороннем нарушении компенсация с помощью слухового аппарата даже небольшой мощности существенно улучшает качество жизни.
Это помогает избегать опасности (например, приближающегося автомобиля) и выделять полезные звуки из всего фонового шума, беседуя с одним человеком в шумном помещении.
При возникновении любых проблем со слухом, необходимо срочно пройти диагностику слуха на профессиональном оборудовании. Если обратиться за помощью вовремя, то появляется шанс на полное восстановление слуха.
Удивительные возможности слуха человека
Особые возможности связаны с адаптацией органа слуха и коркового отдела анализатора при травме, одновременном воздействии нескольких звуковых волн способностью «достраивать» разговор на основе имеющегося опыта.
Развитие височных областей коры мозга происходит постепенно в ответ на сигналы извне. Физиология органа слуха такова, что при повреждении коркового отдела анализатора окружающие нейроны могут взять на себя «обязанности» погибших клеток. Это явление носит название нейропластичность. Ее запас особенно велик у детей в раннем возрасте, что говорит о важности слуховой стимуляции для развития мозга и слуха.
Взрослые люди не обладают такой способностью, но опыт общения позволяет им восполнять информацию, которая теряется при разговоре – например, при плохой телефонной связи, беседе в шуме. Это достигается за счет усиленной работы нейронов височных областей и приводит к быстрому утомлению.
А как реагирует ухо на очень громкие звуки? Доказано, что после воздействия таких сигналов у человека развивается временное снижение слуховой чувствительности. Это так называемое постстимульное утомление. Для полного восстановления требуется до 16 часов. Такой механизм должен защищать орган слуха от повреждения, но люди, долго слушающие громкую музыку, непроизвольно «делают погромче» и вредят здоровью.
Звуки-фантомы – еще один феномен, описывающий работу органа слуха. Порой человек «слышит» низкие звуки, хотя в действительности их нет. Особенность колебаний мембраны улитки приводит к «появлению» звуков низкой частоты, в то время как источника сигнала отсутствует. Такие колебания, особенно громкие, обладают интересной способностью маскировать звуки высокой частоты до их полного исчезновения.
Органы слуха – сложные и хрупкие образования. Внимательное отношение к их состоянию позволит сохранить здоровье и предотвратить развитие ряда тяжелых заболеваний.
Орлова Наталья Михайловна
Более 7000 подобранных и настроенных аппаратов. Участник Международного семинара аудиологов в Дании.
Строение органа слуха
Ухо человека — один из самых важных органов, который не только позволяет слышать звуки, которые нас окружают, но и помогает сохранять равновесие.
Прежде чем окунуться в строение слуховой системы, посмотрите познавательное видео о том, как работает наш слух, как мы слышим, принимаем и обрабатываем звуковые сигналы.
Из каких частей состоит орган слуха человека
Наружное ухо
Наружное ухо – единственная внешне видимая часть органа слуха. Оно состоит из:
Среднее ухо
Среднее ухо – это заполненная воздухом полость за барабанной перепонкой. Она связана с носоглоткой с помощью евстахиевой трубы, которая выравнивает давление по обе стороны барабанной перепонки. Именно поэтому, если у человека закладывает уши, он рефлекторно начинает зевать или совершать глотательные движения. Так же в среднем ухе находятся самые маленькие кости скелета человека: молоточек, наковальня и стремечко. Они не только отвечают за передачу звуковых колебаний из наружного ухо во внутреннее, но и усиливают их.
Внутреннее ухо
Внутреннее ухо – наиболее сложный отдел слуха, который, в связи с его замысловатой формой, называют так же лабиринтом. Оно состоит из:
Слуховые проводящие пути
Слуховые проводящие пути – это совокупность нервных волокон, отвечающих за передачу нервных импульсов от улитки к слуховым центрам, которые расположены в височных долях головного мозга. Именно там происходит обработка и анализ комплексных звуков, к примеру, речи. Скорость передачи слухового сигнала от наружного уха к центрам мозга примерно 10 милисекунд.
Восприятие звука
Ухо последовательно преобразует звуки в механические колебания барабанной перепонки и слуховых косточек, затем в колебания жидкости в улитке и, наконец, в электрические импульсы, которые по проводящим путям центральной слуховой системы передаются в височные доли мозга для распознавания и обработки.
Получая нервные импульсы, мозг не только преобразует их в звук, но и получает дополнительную, важную для нас информацию. Так мы различаем высоту и громкость звука и интервал времени между моментами улавливания звука правым и левым ухом, что позволяет нам определять направление, по которому приходит звук. При этом мозг анализирует не только информацию, полученную от каждого уха в отдельности, но и объединяет ее в единое ощущение. Кроме того в нашем мозгу хранятся так называемые «шаблоны» знакомых нам звуков, что помогает мозгу быстрее отличить их от незнакомых. При снижении слуха мозг получает искаженную информацию, звуки становятся более тихими и это приводит к ошибкам в их интерпретации. Такие же проблемы могут возникать в результате старения, травм головы и неврологических болезнях. Это доказывает лишь одно: для хорошего слуха важна работа не только органа слуха, но и мозга!