4.3.Слуховой анализатор, физиология слуха

Строение и функции слухового анализатора. Количество информации, получаемое мозгом через слуховой анализатор, существенно меньше, чем зрительной, однако от нормального его функционирования в значительной степени зависят успехи учащихся в усвоении учебного материала. В первую очередь от нормального функционирования органов слуха зависит развитие речи, оказывающей решающее влияние на психическое развитие ребенка в целом. Без овладения речью было бы невозможно обучение ребенка любому учебному пред­мету. Поэтому педагогу очень важно иметь представление о строении слухового анализатора и его развитии в онтогенезе.

Периферический отдел слухового анализатора — орган слуха (ухо) состоит из трех отделов: наружного, среднего и внутреннего уха (рис. 24). Адекватным раздражителем слухового анализатора является звук — электромагнитные колебания слышимой области спектра. Рецепторы, реагирующие на звуковые волны, расположены в Кортиевом органе внутреннего уха.

Сенсорные пути слухового анализатора начинаются от волосковых клеток Кортиева органа (внутреннее ухо). Первый нейрон слухового пути проводит слуховые импульсы к ядрам, лежащим на границе между мостом и продолговатым мозгом (вторые нейроны). От них волокна идут на противоположную сторону, частично перекрещива­ясь, и восходят к промежуточному мозгу, где в области медиальных коленчатых тел находятся третьи нейроны слухового пути. Аксоны третьих нейронов проецируются в верхнюю височную извилину, где располагается корковый центр слухового анализатора. Часть волокон слухового пути заканчивается в среднем мозге на нижних холмиках четверохолмия, где начинается нисходящий (тектоспинальный) тракт,

Рис. 24. Ухо человека:

1 — наружный слуховой проход; 2 — молоточек; 3 — наковальня; 4 — стремечко; 5 — полукружные каналы; б — преддверно-улитковый нерв (VIII пара); 7— улитка; 8 — евстахиева труба; 9 — преддверие; 10 — полость среднего уха; 11 — барабанная пере­понка

координирующий двигательные реакции в зависимости от световых и звуковых раздражителей.

Периферический отдел слухового анализатора включает:

• звукоулавливающий аппарат — наружное ухо;

• звукопередающий — среднее ухо;

• звуковоспринимающий — внутреннее ухо (улитка с Кортиевым органом).

К наружному уху относятся ушная раковина и наружный слуховой проход. Внутренний конец слухового прохода плотно закрыт барабан­ной перепонкой, отделяющей наружное ухо от среднего. Среднее ухо занимает в височной кости небольшую полость, выстланную слизис­той оболочкой и называемую барабанной полостью. В барабанной полости имеется овальное окно. Между барабанной перепонкой и овальным окном располагается цепь из трех последовательно сочленен­ных между собой слуховых косточек — молоточка, наковальни и стре­мечка. Рукоятка молоточка соединена с барабанной перепонкой, а основание стремечка закрывает отверстие овального окна.

Звуковые колебания, поступающие в наружный слуховой проход, проводятся через барабанную перепонку и цепь слуховых косточек к овальному окну среднего уха. Важную роль в передаче звуковых коле­баний играют слуховые косточки, образующие систему рычагов, усиливающих и передающих колебания барабанной перепонки оваль­ному окну. Каждое движение стремечка влечет за собой перемещение жидкости в улитке, что передается волосковым клеткам Кортиева органа, вызывая возбуждение окончаний слухового нерва.

Наружное и среднее ухо играют вспомогательную роль и выполня­ют функцию усиления звука (почти в 200 раз). Причем усиливаются только слабые звуки, а сильные, наоборот, пройдя наружное и среднее ухо, значительно ослабевают.

Барабанная полость соединяется посредством специального кана­ла — евстахиевой трубы — с носоглоткой. Отверстие евстахиевой трубы, открывающейся в носоглоточное пространство, обычно закры­то, но оно каждый раз открывается при акте глотания, в результате чего давление по обе стороны барабанной перепонки выравнивается.

Периферическим рецепторным аппаратом слухового анализатора, превращающим энергию звуковых волн в энергию нервного возбуж­дения, является улитка с заключенным в ней Кортиевым органом. Улитка представляет собой костный канал, спирально извитой во­круг костного стержня. Канал имеет длину до 30 мм и делает 2,5 за­витка, постепенно уменьшаясь в диаметре от основания к вершине улитки.

Внутреннее ухо (улитка) лежит в пирамиде височной кости между барабанной полостью и внутренним слуховым проходом, через кото­рый подходит слуховой нерв. Оно состоит из костного и перепонча­того лабиринтов. Костный лабиринт служит капсулой для перепон­чатого. Щель между лабиринтами заполнена жидкостью. Внутри перепончатого лабиринта находится эндолимфа. Звуковые колебания, пройдя наружное и среднее ухо, вызывают колебания эндолимфы. Вместе с жидкостью начинает колебаться специальная мембрана, на которой находится Кортиев орган, представляющий собой скопление рецепторных клеток. Они располагаются вдоль мембраны по всему ходу улитки, и колебания мембраны вызывают колебание и возбуж­дение рецепторных клеток. Далее это возбуждение по слуховому нерву поступает в структуры мозга, ответственные за восприятие и анализ звуковых раздражений.

Слуховая чувствительность. Звук характеризуется частотой и силой (амплитуда колебаний). Физиологически этому соответствует высота звука и его громкость. Человек воспринимает звуки частотой от 20 до 20 ООО Гц (герц — частота колебаний в секунду). Третья харак­теристика звука — звуковой спектр, т. е. состав дополнительных пери­одических колебаний (обертонов), которые возникают наряду с ос­новной частотой и превышают ее в простых кратных соотношениях 1 : 2 : 3 :4 и т.д. Физиологически звуковой спектр выражается тем­бром звука, по которому различаются звуки разных музыкальных инструментов и человеческого голоса даже в тех случаях, когда эти звуки имеют одинаковую высоту и громкость. Звуки непериодическо­го характера называются шумом.

Чувствительность слухового анализатора характеризуется мини­мальной силой звука, достаточной для возникновения слухового ощущения. Определение слуховой чувствительности или порога слы­шимости сводится к измерению силы звука. В современной акустике силу звука выражают в приведенных (приведенных к чувствительности слухового анализатора) единицах — белах или, что более удобно, в децибелах (дБ): порог слышимости —0; шепот на расстоянии 1,5м— 10; тиканье часов — 20; тихий разговор — 40; шум улицы — 70; крик — 80; громкая музыка — 100; гром, водопад, компрессор — 120. Каждая частота воспринимается определенными участками слуховых рецеп­торов, которые реагируют на определенное звучание как струны му­зыкального инструмента. Это связано с тем, что чем выше частота звука, тем короче столб колеблющейся жидкости и ближе к началу улитки располагаются рецепторы, настроенные на эти звуки. Таким образом, рецепторы начала улитки реагируют на звуки высокой час­тоты, а ее конец — на звуки низкой частоты.

Слуховой анализатор обладает максимальной чувствительностью к звукам средней частоты от 1000 до 4 000 Гц. Люди с высокоразвитым слухом в состоянии различать тон в 1 000 Гц от тона в 1 001 Гц. В речи используются звуки в пределах 150—2 500 Гц.

Человеческое ухо воспринимает звуки различной силы, от 1 до 140 дБ, причем субъективная оценка силы звука (громкости) зависит от его частоты. Например, звук 120 дБ и частотой 10 Гц воспринима­ется как равный по силе звуку 100 дБ и частотой 1 000 Гц. Именно поэтому сила звука, приведенная к чувствительности слухового ана­лизатора человека, оценивается не физическими единицами — децибе­лами,^ биологическими — дБА. Величина порога чувствительности для тонов различной частоты следующая: при 0,12 бар — 63 Гц, при 0,031 -+ 128, при 0,004 - 256, при 0,001 - 512, при 0,0005 - 1 024, при 0,0004 — 2 048, при 0,003 — 8 192, при 0,13 — 16 384. Большое значение для правильной оценки громкости звука имеет длительность воспри­ятия звука, так как это ведет к адаптации.

Слуховой анализатор, как и любой другой, способен к адаптации. В процессе действия звука чувствительность уха изменяется, т.е. про­исходит адаптация или к тишине, или к шуму. Длительное действие звуков приводит к снижению чувствительности слухового анализато­ра (адаптация к звуку), а отсутствие звуков — к ее повышению (адап­тация к тишине). Диапазон адаптации невелик — от 0 до 60 дБА. Порог болевых ощущений в ухе составляет 120 —130 дБА, но даже сила звука 70 — 80 дБА ведет к болевым ощущениям и может привести к развитию тугоухости (снижение или потеря слуха). Предельно допус­тимым уровнем громкости принято считать 65 дБА.

С помощью слухового анализатора благодаря бинауральному слу­ху возможно относительно точное определение расстояния до источ­ника звука и места его нахождения в пространстве (направление звука). Бинауральный эффект связан с тем, что при несимметричном расположении источника звука перед человеком время достижения звуковыми волнами правого и левого уха будет различно.

Абсолютные и дифференциальные пороги слухового анализатора не бывают строго постоянными и колеблются в значительных преде­лах даже у одного и того же человека в течение дня в зависимости от его функционального состояния и действия факторов окружающей среды.

Гигиена слуха. В процессе онтогенеза слуховой анализатор чело­века не претерпевает таких существенных изменений, как его органы зрения. Четкая реакция на звук появляется у ребенка в 7 —8 недель после рождения, а с 6 месяцев ребенок уже способен к относительно тонкому анализу звуков. Слова дети слышат много хуже, чем звуковые тоны, что отличает их от взрослых.

Окончательное морфофункциональное формирование органов слуха у детей заканчивается к 12 годам. К этому возрасту значительно повышается острота слуха, которая достигает максимума к 14 —19 годам и после 20 лет уменьшается. С возрастом изменяются также пороги слышимости и падает верхняя частотная граница слуха. У детей она иногда достигает 30 000 Гц, а в 35 лет составляет всего 15 000 Гц.

Функциональное состояние слухового анализатора зависит от действия многих факторов окружающей среды. Специальной трени­ровкой можно добиться повышения его чувствительности. Например, занятия музыкой, танцами, фигурным катанием, спортивной и худо­жественной гимнастикой вырабатывают тонкий слух. С другой сто­роны, физическое и умственное утомление, высокий уровень шумов, резкие колебания температуры и давления значительно снижают чувствительность органов слуха. Кроме того, сильные звуки вызывают перенапряжение нервной системы, способствуя развитию нервных и сердечно-сосудистых заболеваний. В связи с этим каждый педагог должен научить своих учеников беречь общую тишину. Подрастающее поколение должно осознавать, что, создавая шум в учебных помеще­ниях, общественных местах, на улицах, они наносят вред не только своему здоровью, но и здоровью окружающих.