Глава 3. Слуховая сенсорная система

3.1.Звук как физический стимул

Звук – это механические колебания столба воздуха, которые возникают в результате колебательных движений упругих тел. Например, если ударить по камертону, он начинает вибрировать и его колебания создают последовательность изменений давления ( сжатий или разрежений ) окружающего воздуха, в результате будет слышен звук. Звуковые колебания распространяются в различных средах с определенной скоростью - в воздухе со скорость примерно 340 м/с, в воде – 1550 м/с. Основными характеристиками звука как физического стимула являются интенсивность и частота.

Интенсивность звука определяется количеством энергии, переносимой звуковой волной через единицу площади в единицу времени. Прямое измерение интенсивности связано с определенными трудностями. При решении практических задач оценивают не интенсивность звука, а его давление. Звуковое давление зависит от амплитуды звуковых колебаний и определяется как сила, действующая на площадь, расположенную перпендикулярно к направлению распространения волны звуковых колебаний (волн) Диапазон восприятия звукового давления человеком широк и верхняя граница отличается от нижней в 10 -12 раз. В связи с этим вместо абсолютных значений звукового давления обычно используют понятие уровня звукового давления (УЗД). Его выражают в относительных единицах – децибелах (дБ) как отношение к некоторому условному нулевому значению Po. В качестве такого условного уровня отсчета принят уровень давления равный 2^.10 ^(–5) Па (паскаль – единица давления). Этот уровень примерно соответствует абсолютному нижнему порогу слышимости и составляет 0 дБ.

Звуковое давление (P), выраженное в относительных единицах, называется уровнем звукового давления и составляет УЗД=20log P|Pо (дБ). Логарифмическая шкала используется потому, что она позволяет охватить широкий диапазон величин звукового давления и интенсивности звука. Так, увеличение звукового давления в 10 раз соответствует его изменению на 20 дБ, увеличение в 100 раз – на 40дБ, в 1000 раз – на 60дБ. и т.д. Итак, логарифмическая шкала децибелов сокращает огромный интервал возможных воспринимаемых человеком значений интенсивностей и превращает все их значения в более удобную шкалу, составляющую приблизительно от 0 до 160 дБ. Звуки, часто воспринимаемые человеком, по интенсивности соответствуют приблизительно следующим значениям: шелест листьев, шепот –10 –20 дБ, транспортные средства ( троллейбус, автобус, трамвай) –70дБ, реактивный двигатель самолета - 120 дБ. Уровень звукового давления для разговорной речи нормальной громкости лежит в пределах 40-80 дБ , а порог болевой чувствительности человека составляет примерно 140-160 дБ.

Помимо амплитудных характеристик звуковой сигнал характеризуется частотой (частотой изменения интенсивности), которая измеряется количеством звуковых колебаний в секунду – Гц. Слух человека воспринимает звуки в диапазоне 16- 20 000 Гц . Звуки могут быть разделены на простые и сложные. Звуковые колебания, происходящие с равными периодами, имеющие одну частоту, называют простыми звуками или чистыми тонами. Нерегулярные звуковые колебания называют шумом. Белый шум – звук, содержащий все слышимые частоты.

Колебания с частотой ниже 16 Гц называют инфразвуками, а выше 20 кГц – утразвуками, которые для человека не являются слышимыми. Однако они оказывают разнообразные воздействия на его организм, характер которых зависит от интенсивности и частоты ультра или инфразвука.

Слух – это способность человека (животных) воспринимать звуки и ориентироваться по ним в окружающей среде. Как средство получения информации слуховая система в жизни человека занимает второе место после зрительной. Слух играет важную роль в организации познавательной деятельности и поведения. Его особая роль связана с речью, так как слуховое восприятие лежит в основе развития речи. Ребенок, потерявший слух в раннем детстве, может утратить речевую способность, хотя весь артикуляционный аппарат остается ненарушенным.

В основе способности воспринимать звуки лежит работа слуховой сенсорной системы, которая представляет собой совокупность соматических, рецепторных и центральных структур. По степени изученности слуховая система уступает лишь зрительной. Слуховая система состоит из периферического (наружное, среднее, внутреннее ухо), проводникового (слуховой нерв) и центрального (подкорковые нервные центры и корковые области) отделов. Рассмотрим строение и функциональное значение каждого из этих отделов.