Слуховой аппарат. Физиологические и психические основы

Содержание

1. Введение

2. Звукопроводящий аппарат

3. Звуковоспринимающий аппарат

4. Слуховая чувствительность

5. Адаптация

6. Заключение

Введение

Слуховой анализатор - второй по значению дискантный анализатор человека. Именно слух играет крайне важную роль для человека в связи с возникновением членораздельной речи. Его специфическим  адекватным раздражителем является звук - постоянный спутник окружающей нас среды. [4]

С физиологической точки  зрения под звуком понимают такие  механические колебания газообразной, твердой или жидкой среды, которые, воздействуя на слуховой анализатор, вызывают в нем определенный физиологический  процесс, субъективно воспринимаемый как ощущение звука. Скорость распространения  звуковых колебаний в воздухе  составляет 332 м/с, в воде 1450 м/с. Вполне понятно, что в безвоздушном пространстве звук отсутствует.

Слуховой орган позволяет  человеку воспринимать и соответствующим  образом реагировать на изменения  среды, происходящие на том или ином расстоянии от него. Кроме того слух у человека является необходимым  фактором развития речи и речевого общения.

Человеческое ухо обнаруживает чувствительность к звуковым раздражителям  даже минимальной силы и выполняет  исключительно важные биологические  функции в жизнедеятельности  человека; наряду с этим оно регулирует состояние равновесия тела в пространстве. [5] 

Слуховое ощущение осуществляется суммированием двух процессов, к  которым относятся:

1) проведение звуков через  наружное и среднее ухо или  кости черепа;

2) восприятие звуков нервно-чувствительным  рецептором слухового анализатора  — кортиевым органом.

Как уже было сказано, орган  слуха представляет собой сложный  механизм, который включает звукопроводящий  и звуковоспринимающий аппараты.

Звукопроводящий аппарат  органа слуха осуществляет звукопроведение - доставку звуковых колебаний к  нервно-чувствительным элементам кортиева органа. Звукопроводящую систему образуют наружное ухо (ушная раковина, наружный слуховой проход), среднее ухо (барабанная полость, барабанная перепонка, цепь слуховых косточек, евстахиева труба, сосцевидный отросток) и жидкостные среды внутреннего уха (эндолимфа, перелимфа).

Звуковоспринимающий аппарат  органа слуха, согласно учению И.П.Павлова  об органах чувств как об анализаторах, собственно и представляет собой  звуковой анализатор, начинающийся нервно-рецепторным  образованием кортиева органа и состоящий из периферической части или нервного рецептора, проводникового нервного слухового тракта и коркового центрального отдела, локализующегося в коре головного мозга, где осуществляется высший анализ и синтез звуковых сигналов. Он представлен кортиевым органом, спиральным нервным узлом, улитковой ветвью слухового нерва, нервными проводниками и слуховыми центрами, а также слуховой зоной в корковом отделе звукового анализатора, находящейся в височной доле головного мозга.

Знание анатомической  структуры, физиологической характеристики и функционального назначения звукопроводящего и звуковоспринимающего аппаратов  чрезвычайно важно для практики сурдологии и сурдопедагогики. Правильное определение локализации поражения служит основанием для поиска целесообразных методов компенсации нарушенной слуховой способности и выбора методов обучения лиц, страдающих тугоухостью либо звукопроводящего, либо звуковоспринимающего, либо смешанного типа.

Звукопроводящий аппарат

Ушная раковина собирает, улавливает и направляет звуки, осуществляя  роль коллектора звуковых волн. Наружный слуховой проход проводит звуки в  направлении к барабанной перепонке. Ширина его просвета не оказывает  заметного влияния на степень  слуховой чувствительности. Наряду с  этим полное заращение (атрезия) наружного  слухового прохода или закрытие его инородным телом или серной пробкой обусловливает значительную степень тугоухости в связи с  возникновением механических препятствий  для прохождения звуковых волн к  барабанной перепонке.

Звуковые волны, достигнув  барабанной перепонки, вызывают ее колебания  и вместе с тем колебания всей цепи слуховых косточек, так как  барабанная перепонка тесно связана  с наружной из них - молоточком. Под  влиянием колебаний звукопроводящей  системы подножная пластинка  стремени (внутренняя слуховая косточка, которой закрыто овальное окно) то втягивается в овальное окно, то выпячивается из него. В результате происходят колебания внутрилабиринтных жидкостей (эндолимфы и перилимфы), а вместе с ними и основной мембраны ушного лабиринта. Колебания последней передаются на нервно-рецепторный аппарат - кортиев орган, волоски которого соприкасаются с нависающей над ними покровной перепонкой. Таким образом, происходит трансформация физической энергии в виде механических колебаний в физиологический нервный процесс в виде потока слуховых нервных импульсов, идущих по слуховому тракту в кору головного мозга, что и обусловливает возникновение слуховых ощущений.

Движение слуховых косточек среднего уха осуществляется по принципу неравноплечного рычага, производящего большие экскурсии на одной стороне и малые - на другой.

Система среднего уха является самой важной составной частью звукопроводящего аппарата. Она обладает способностью передавать звуковые колебания внутреннему  уху без искажений, значительно  увеличивая звуковое давление на площадь  овального окна.

Состояние звукопроводящей  системы органа слуха в значительной степени зависит от режима давления в барабанной полости, который регулируется посредством евстахиевой трубы, соединяющей барабанную полость  с носоглоткой. Через евстахиеву трубу, которая выполняет вентиляционную функцию и открывается при  глотании и зевании, воздух поступает  в полость среднего уха, благодаря  чему происходит выравнивание давления в барабанной полости с внешним  давлением. В звукопроводящем механизме  важную роль играет барабанная перепонка, которая превращает воздушные звуковые колебания с большой амплитудой и малой силой в колебания подножной пластинки стремени и внутрилабиринтной жидкости с малой амплитудой и большой силой.

Одним из основных факторов, обусловливающих нормальную функцию  слуха, является определенное напряжение барабанной перепонки, осуществляемое и регулируемое нервно-мышечным аппаратом  барабанной полости. Барабанная перепонка  имеет вогнутую форму, поэтому падающее на нее звуковое давление увеличивается. Звуки различной тональности  передаются системой звукопроведения  к слуховому рецептору с одинаковой силой и без искажений, так  как барабанная перепонка обладает слабым собственным резонансом.

Раздражение волосковых клеток кортиева органа возникает в результате колебания внутрилабиринтных жидкостей, а вместе с ними и основной мембраны, что достигается лишь при одновременных колебаниях подножной пластинки стремени и мембраны круглого окна, происходящих в разных направлениях, так как жидкость практически несжимаема. Значительная роль в функционировании данного механизма принадлежит барабанной перепонке, которая закрывает (экранирует) круглое окно и тем самым создает разность давления на лабиринтные окна, увеличивая колебания внутрилабиринтной жидкости, а также экскурсии мембраны круглого окна и подножной пластинки стремени.

Система слуховых косточек (молоточек, наковальня и стремя) связана  посредством сочленений, образуя  подвижную цепь. Нарушение целостности  этой цепи обусловливает возникновение  резкой степени тугоухости. Подвижная  цепь слуховых косточек обеспечивает связь между барабанной перепонкой и подножной пластинкой стремени. Усиление звука, происходящее при прохождении  его через звукопроводящий аппарат  среднего уха, достигается также  благодаря механизму рычажного  действия слуховых косточек. Прохождение  звукового сигнала через систему  среднего уха обусловливает увеличение силы звука, которое в сумме составляет 25-26 дБ.

При чрезмерно интенсивных  звуках слуховые косточки, в силу своих  механических свойств и благодаря  реакции прикрепляющихся к ним  слуховых мышц, выполняют и защитную функцию.

При воздействии на орган  слуха звуков высокой интенсивности  мышца, напрягающая барабанную перепонку, и стременная мышца сокращаются, в результате чего уменьшается подвижность  системы слуховых косточек и ограничивается проведение звуковых колебаний к  воспринимающему механизму внутреннего  уха. Функция слуховых мышц сводится к защите внутреннего уха от сильных звуков и выполнению аккомодационной роли, благодаря которой при воздействии на орган слуха различных звуков создаются наиболее благоприятное напряжение и оптимальный тонус барабанной перепонки и всей звукопроводящей системы. Рефлекторные сокращения мышцы, напрягающей барабанную перепонку, и стременной мышцы являются своеобразным «автоматическим контролем громкости» для звуков большой силы.

В механизме звукопроведения  существуют два пути распространения  звуковых колебаний к ушному лабиринту, где находится рецепторный аппарат  слухового анализатора — кортиев орган. Наряду с воздушным звукопроведением, когда звуковая волна проходит через наружный слуховой проход, барабанную перепонку, систему слуховых косточек, овальное окно ушного лабиринта и жидкости внутреннего уха, существует второй путь — костное или тканевое звукопроведение. При прохождении звуковой волны по этому пути звуковые колебания распространяются по костной ткани черепа и, в частности, височной кости, проникая в улитку.

Основным механизмом проведения звуков к периферическому рецептору  является воздушный путь, когда звуковые колебания распространяются через  слуховой проход и систему среднего уха на овальное окно. Костный путь звукопроведения играет существенную роль при нарушении системы звукопроводящего аппарата как механизм, целесообразный для использования с целью компенсации потери слуховой чувствительности

В физиологическом отношении  важно, что при проведении звуковых колебаний к кортиеву органу воздушным или костным путем происходят колебания внутрилабиринтных жидкостей и выгибание основной мембраны с находящимся на ней кортиевым органом, что и обусловливает возникновение возбуждения, передаваемого по слуховому тракту в кору головного мозга.

Функциональная структура  звукопроводящего механизма органа слуха человека отличается большой  приспособляемостью и совершенством, так как она способна реагировать  на весьма слабые по силе звуковые колебания. Кроме того, звукопроводящий аппарат  обладает способностью воспринимать и  передавать звуковые колебания, превышающие  пороговую силу звука в тысячу миллиардов раз, и разлагать сложный  звук на составные элементы, производя  его первичный анализ.

Звуковоспринимающий аппарат

Современные методы электрофизиологических исследований позволили глубоко  изучить процессы функционирования звуковоспринимающей системы органа слуха. Однако до настоящего времени  существует ряд теорий, по-разному  освещающих механизм звуковосприятия.

Теория Г.Гельмгольца (1863) получила название резонансной. Согласно ей, звук определенной тональности (частоты) вызывает ответные колебания определенной зоны основной мембраны по известному закону механического резонанса. В связи с тем, что волокна основной мембраны, натянутые в поперечном направлении, имеют различную длину и степень натяжения, то звуки различного частотного характера вызывают избирательное резонирование отдельных участков мембраны в зависимости от длины волокон. Аналогично натянутым струнам, отдельные волокна основной мембраны резонируют, т.е. приходят в колебание в ответ на звуки соответствующей частоты, воздействующие на орган слуха. На звуки низкочастотного спектра резонируют длинные волокна основной мембраны, находящиеся у верхушки улитки, высокие звуки приводят в соколебание участок мембраны, находящийся у основания улитки, с волокнами короткой длины. Звуки средней высоты обусловливают содружественные колебания волокна основной мембраны среднего завитка.

Положения данной теории были подтверждены Л. А. Андреевым в лаборатории  И. П. Павлова в опытах на собаках  с условно-рефлекторной методикой, где отмечалось, что в зависимости  от зоны разрушения волокон основной мембраны происходит выпадение восприятия тонов соответствующей тональности.

По данным ионной теории П.П.Лазарева, под воздействием звуковых колебаний на орган слуха в  волосковых клетках кортиева органа возникает химическая реакция, заключающаяся в том, что в зависимости от интенсивности звука происходит распад определенного количества вещества, называемого слуховым пурпуром. При этом выделяются ионы, обусловливающие происхождение нервного возбуждения слухового рецептора. Данная химическая теория объясняет феномен превращения механических звуковых колебаний в нервный процесс.

Электрофизиологические  исследования (Уивер и Брей, 1930) выявили, что при воздействии звукового раздражителя в улитке возникает электрический ток в виде микрофонных потенциалов, имеющих сходную характеристику с воздействовавшим на орган слуха экспериментальным тоном. При усилении и преобразовании указанных микрофонных потенциалов с помощью специальной аппаратуры можно получить звук аналогичного характера.

По теории Х. Флетчера, движение пластинки стремени внутрь ушного лабиринта в связи с подвижностью круглого окна смещает лишь часть лабиринтной жидкости и вызывает деформацию (изгиб) основной мембраны на отдельном ее участке, что связано с определенной величиной столба колеблющейся внутрилабиринтной жидкости и механическими свойствами основной мембраны. Частые колебания приводят в движение небольшой объем жидкости лабиринта, в результате чего происходит изгиб мембраны в участках, близко лежащих к овальному окну, которые в связи с сильным натяжением и малой длиной волокон смещаются мало. Медленные колебания обусловливают смещение большого объема жидкости во внутреннем ухе, что вызывает изгиб основной мембраны на ее более широком и менее натянутом участке, так как для этого требуется значительно меньшая сила воздействия.

Экспериментальные исследования Бекеши и Портмана (1928) показали, что смещение стремени сопряжено с движением внутрилабиринтной жидкости и деформацией основной мембраны непосредственно у овального окна. Бегущая волна распространяется по длине мембраны от основания по направлению к верхушке улитки. Следующее смещение пластинки стремени в овальном окне обусловливает новую бегущую волну, возникающую по аналогии с пульсовой волной в артериальных кровеносных сосудах в результате сердечных сокращений. При высоких звуках деформация мембраны происходит в основном завитке улитки, а при низких - она захватывает всю мембрану. Участки наибольшего выгибания соответствуют пространственному расположению звуков на основной перепонке.

Согласно приведенным  слуховым теориям, звуки определенных частот вызывают раздражение соответствующих  участков основной мембраны, в связи  с чем орган слуха обладает способностью дифференцировать звуки  по тональности, что представляет собой  первичный анализ сложных звуков в результате разложения их по частотному составу.

Девис на основании электрофизиологических исследований установил, что при изменении степени натяжения волосков нервных чувствительных клеток соответственно звуковым колебаниям выделяется электрическая энергия. В результате этого образуются микрофонные потенциалы, которые могут быть зарегистрированы при отведении их непосредственно от волосковых клеток, а также от мембраны круглого окна в связи с наличием свойства электропроводимости внутрилабиринтных жидкостей (микрофонная теория улитки). Возникающие в кортиевом органе электрические токи вызывают раздражение рецепторных окончаний кохлеарного нерва. Возбуждение передается посредством специфического вещества (медиатора) - ацетилхолина. Следовательно, кортиев орган работает по принципу детектора, реагируя только на определенные звуковые колебания и, подобно трансформатору, превращая их в нервное возбуждение.

В стволе слухового нерва, как и в основной мембране улитки, сохраняется пространственное расположение волокон, проводящих звуки различных  частот. В частности, по периферии  нервного ствола находятся волокна, проводящие басовые тоны, а в центре лежат волокна, по которым передаются звуки дискантовой тональности. Звуковые колебания в виде нервных слуховых импульсов, поступающих в центральную нервную систему, вызывают слуховые ощущения. Наряду с этим возникают различные безусловные рефлекторные реакции, как, например, сужение кровеносных сосудов, изменение электрических потенциалов кожи, смыкание век, расширение зрачков, изменение биопотенциалов мозга, поворот головы в сторону звука.

Элементарная дифференциация звука происходит в слуховом рецепторе - кортиевом органе. В центральном отделе слухового анализатора (коре головного мозга) осуществляется высший анализ и наиболее сложный синтез звуковых сигналов, причем последний - в области слуховой зоны височных долей коры головного мозга, а также в рассеянных слуховых элементах слухового анализатора, что подтверждено экспериментальными наблюдениями при удалении височных долей головного мозга.

В связи с тем, что у  человека имеются два периферических звукопроводящих и звуковоспринимающих  аппарата (левый и правый), два  проводящих нервных слуховых тракта, образующих частичный перекрест  волокон, и два центральных слуховых отдела в коре головного мозга, поражение  слуховой зоны коры головного мозга  одного полушария обусловливает  частичную тугоухость на оба уха. Наряду с этим выключение слуховых зон обоих полушарий головного  мозга ведет к нарушению функции высшего коркового анализа и синтеза звуковых сигналов, однако элементарная реакция на звук, осуществляемая в ушном лабиринте, сохраняется.[4]

Слуховая чувствительность

Тональность (частота) звука. Человек воспринимает звуковые колебания  с частотой 16—20 000 Гц. Этот диапазон соответствует 10—11 октавам. Верхняя  граница частоты воспринимаемых звуков зависит от возраста человека: с годами она постепенно понижается и старики часто не слышат высоких  тонов. Различение частоты звука  характеризуется тем минимальным  различием по частоте двух близких  звуков, которое еще улавливается человеком. При низких и средних  частотах человек способен заметить различия в 1—2 Гц. Встречаются люди с абсолютным слухом: они способны точно узнавать и обозначать любой  звук даже при отсутствии звука сравнения. Минимальную силу звука, слышимого  человеком в половине случаев  его предъявления, называют абсолютным порогом слуховой чувствительности. Пороги слышимости зависят от частоты  звука. В области частот 1000— 4000 Гц слух человека максимально чувствителен. В этих пределах слышен звук, имеющий  ничтожную энергию. При звуках ниже 1000 и выше 4000 Гц чувствительность резко  уменьшается: например, при 20 и при 20 000 Гц пороговая энергия звука  в миллион раз выше.

Усиление звука может  вызвать неприятное ощущение давления и даже боль в ухе. Звуки такой  силы характеризуют верхний предел слышимости и ограничивают область нормального слухового восприятия.[3]

Адаптация

Слуховая адаптация —  изменение слуховой чувствительности в процессе действия звука. Она складывается из соответствующих изменений функционального состояния всех отделов слухового анализатора. Ухо, адаптированное к тишине, обладает более высокой чувствительностью к звуковым раздражениям (слуховая сенситизация). При длительном слушании слуховая чувствительность снижается. Большую роль в слуховой адаптации играет ретикулярная формация, которая не только изменяет активность проводникового и коркового отделов слухового анализатора, но и за счет центробежных влияний регулирует чувствительность слуховых рецепторов,

определяя уровень их «настройки»  на восприятие слуховых раздражителей.

Адаптация играет также защитную роль против сильных и продолжительных  звуков. От адаптации следует отличать утомление слухового анализатора, которое происходит при его перераздражении. Этот процесс более длительный и в отличие от адаптации всегда снижает работоспособность органа слуха. [2]

Заключение

Слуховой анализатор воспринимает колебания воздуха и трансформирует механическую энергию этих колебаний  в импульсы, которые в коре головного  мозга воспринимаются как звуковые ощущения. Слуховые рецепторы находятся в улитке внутреннего уха, которая расположена в пирамиде височной кости. Звуковые колебания передаются к ним через целую систему образований: наружный слуховой проход, барабанную перепонку, слуховые косточки, жидкость лабиринта и основную перепонку улитки. В слуховом анализаторе особенно много последовательных отделов, осуществляющих обработку сигналов на их пути от рецепторов к коре.[1] Различные части слухового анализатора выполняют две раз­личные по характеру функции: 1) звукопроведение, т. е. доставку звуковых колебаний к рецептору (окончаниям слухового нерва);2)звуковосприятие, т. е. реакцию нервной ткани на звуковое раздражение.

             Функция звукопроведения заключается в передаче составными элементами наружного, среднего и отчасти внутреннего уха физических колебаний из внешней среды к рецепторному аппарату внутреннего уха, т. е. к волосковым клеткам кортиева органа.

             Функция звуковосприятия состоит в превращении физической энергии звуковых колебаний в энергию нервного импульса, т. е. в процесс физиологического возбуждения волосковых клеток кортиева органа; это возбуждение передается затем по волокнам слухового нерва в корковый конец слухового анализатора. Таким образом, функция звуковосприятия включает не только возбуждение периферического конца слухового анализатора, но и передачу возникшего нервного импульса в кору головного мозга, а также превращение этого импульса в слуховое ощущение.

               Импульсы, возникающие при воздействии звуковых раздражений, поступают по проводящим нервным путям в подкорковые и корковые слуховые центры. Раздражение подкорковых слуховых центров вызывает рефлекторные реакции, протекающие по типу безусловного рефлекса. К числу таких рефлекторных реакций, возникающих при воздействии звуков, относятся, например, расширение зрачков, смыкание век, поворот головы.    В коре височных долей больших полушарий головного мозга осуществляется высший анализ и синтез звуковых раздражений.  Выключение слуховой области коры одного полушария ведет к двустороннему понижению слуха, но главным образом на про­тивоположное ухо. Выключение слуховых областей обоих полу­шарий ведет к полному нарушению коркового анализа и синтеза звуковых раздражений, причем элементарная реакция на звук (ориентировочный рефлекс, глазодвигательные рефлексы) может сохраниться.

              Специфической особенностью слуха человека является способность воспринимать звуки речи не только как физические явления, но и как смыслоразличительные единицы — фонемы. Эта способность обеспечивается наличием у человека сенсорного (чувствительного) центра речи, расположенного в заднем отделе верхней височной извилины левого полушария головного мозга. При выключении этого центра нарушается анализ и синтез сложных звуковых комплексов, составляющих словесную речь. Нарушается понимание речи — возникает сенсорная афазия («словесная глухота»).    У левшей сенсорный центр речи находится в правом полушарии. [5]

Список литературы

1. Физический энциклопедический словарь/Гл. ред. А. М. Прохоров. Ред. коллегия Д. М. Алексеев, А. М. Бонч- Бруевич, А. С. Боровик-Романов и др. — М.: Сов. энцикл., 1983. — 928 стр. 579
2. Физиология человека /Покровский В. М., Коротько Г. Ф.
3. Физиология человека/под ред. профессора В.М.Смирнова: Москва, 2002.
4. http://ligasluha.rusmed.ru
5. http://www.mnogoboleznei.ru