Слуховой анализатор

1. Слуховой анализатор

• План лекции.
• 1.Характеристика звука: происхождение, речевой звук; частота,
тембр, амплитуда. Психологические корреляты частоты и
амплитуды звука.
• 2.Строение уха: наружное, среднее и внутреннее.
• 3.Коритев орган. Возбуждение фонорецепторов.
• 4. Электрические процессы в улитке, в слуховом нерве.
• 5. Роль различных отделов ЦНС в восприятии звука.
• 6. Теории восприятия звука: резонаторная Гельмгольца,
телефонная Резерфорда, пространственная теория (бегущей
волны) Бекеши. Кодирование частоты звука.
• 7.Кодирование интенсивности звука.
• 8. Слуховая систем как регулятор функций.
• 9.Методы исследования слухового анализатора.

2. Слуховой анализатор

• Совокупность центральных и
периферических структур,
•обеспечивающих восприятие,
кодирование и декодирование
звуковых сигналов.

3. Звук

• – это физическое объективное явление. Его источником
бывает
любое
упругое
тело,
способное
производить механические колебания. В результате образуются
звуковые волны, которые распространяются в твёрдой, жидкой
или газообразной среде.
• Распространение происходит с различной скоростью,
которая зависит от конкретной среды и ее упругости. В воздухе
этот показатель звуковой волны составляет 330-340 м/сек, в
воде – 1450 м/сек.
• В вакууме, то есть пространстве без воздуха, звуковая волна
может образовываться, но не распространяться
• По воздуху колебания достигают человеческого уха. Оно
воспринимает волны и преобразует их в нервные импульсы,
которые передаются в головной мозг и обрабатываются его
полушариями. В результате человек осознает конкретный звук.

4. Речевой звук —

Речевой звук —
Это звук, образуемый произносительным аппаратом
человека с целью языкового общения.
К произносительному аппарату относятся: гортань,
глотка, ротовая полость с языком, лёгкие, носовая
полость, губы, зубы).
Наука о звуках речи называется фонетикой.
В русском языке различают 42 звука речи.
Буквы – это графические знаки, с помощью
которых звуки речи обозначаются при письме.

5. Характеристики звука

• Частота Это количество колебаний в секунду. . Единица ее измерения
герц (Гц) - число периодических звуковых колебаний за 1 сек.
В области звуковых колебаний от 1000 до 4000 Гц ухо человека обладает
максимальной чувствительностью.
Главное речевое поле находится в диапазоне 200 – 3200 Гц.
Звуки до 500гц – низкочастотные,
от 500 до 3000гц – среднечастотные,
3000 – 8000 гц высокочастотные.
Ухо человека воспринимает звуки от 16 до 20000гц, т.е. 10 – 11 октав.
Пожилые люди часто не слышат высокие частоты
Психологическим коррелятом частоты звука является его высота.
Тоны - содержат звуки одной частоты.
Шумы – звуки, состоящие из несвязанных между собой частот.

6.

7.

Тембр – это качество звука, позволяющее дифференцировать источники звуков
одной частоты (высоты). Определяется совокупностью обертонов, которые у разных
инструментов выражены неодинаково. Зависят от материала звучащего тела, способа
звукоизвлечения.
Обертон- тон сложного звука. Частоты всех обертонов данного звука в целое число раз
больше частоты его основного тона (самого низкого). Поэтому обертон также называют
высшим гармоническим тоном.

8.

Амплитуда звуковой волны
Это сила звука, интенсивность. Воспринимается как
громкость, измеряется в эрг/см ² · сек.
Громкость
звучания определяется взаимодействием силы и частоты.
Громкий звук
Тихий звук звук

9. Единицей громкости звука

10. Психологические корреляты громкости звука.

• шепотная речь – 30 дБ
• разговорная речь – 40 – 60 дБ
• уличный шум – 70 дБ
• крик у уха – 110 дБ
• громкая речь – 80 дБ
• реактивный двигатель – 120 дБ
• болевой порог – 130 – 140 дБ

11. Строение уха

12.

Наружное ухо
• Ушная раковина – это
улавливатель звука, резонатор.
• Барабанная перепонка
воспринимает звуковое давление
и передает его к косточкам
среднего уха.
• Не имеет собственного периода
колебаний, т.к. ее волокна имеют
разное направление.
• Не искажает звук. Колебания
мембраны при очень сильных
звуках ограничевает musculus
tensor timpani.

13.

• Среднее ухо
• Рукоятка молоточка вплетена в
барабанную перепонку.
• Последовательность передачи
информации:
• БП→Молоточек→Наковальня →
• Стремечко →овальное окно →
• перилимфа → вестибулярной
лестницы улитки.
• Отношение поверхности барабанной
перепонки и стремечка равно 1:22.
• Это обеспечивает усиление давления
звуковых волн на овальное окно ≈ в 22
раза и уменьшение амплитуды
колебаний.

14.

• Колебания стремечка может быть ограничено
сокращением musculus stapedius.
• Рефлекс возникает через 10мс после
действия сильных звуков на ухо.
• Передача звуковой волны в наружном и
среднем ухе происходит в воздушной среде.
• Благодаря евстахиевой трубе, давление в
этой полости равно атмосферному.
• Это создает наиболее благоприятные
условия для колебаний барабанной
перепонки.

15. Внутреннее ухо. Улитка

• Находится в пирамиде височной кости.
• Здесь звук переходит в жидкую среду.
• Улитка - костный, спиральный (2,5
витка), постепенно расширяющийся
канал.
• Диаметр улитки у основания 0,04мм, на
вершине - 0,5мм.

16.

17.

• Костный канал разделен двумя
мембранами: тонкой вестибулярной
мембраной ( Рейснера)
• и плотной, упругой основной
мембраной.
• На вершине улитки обе эти
мембраны соединяются, в них
имеется отверстие helicotrema.
• 2 мембраны делят костный канал
улитки на 3 хода.

18.

• 1) Верхний канал вестибулярная лестница
(от овального окна до вершины улитки).
• 2) Нижний канал – барабанная лестница
(от круглого окна).
Каналы сообщаются, заполнены
перилимфой и образуют единый канал.
• 3) Средний или перепончатый канал
заполнен ЭНДОЛИМФОЙ.
• Эндолимфа образуется сосудистой
полоской на наружной стенке средней
лестницы.

19.

Рейснерова
мембрана
Овальное
окно
Стремечко
Базальная
мембрана
Круглое
окно
Три канала
улитки

20. Кортиев орган

• Находится на основной мембране.
• Это рецепторный аппарат слухового анализатора.
• Фонорецепторы являются механорецепторами.
Это волосковые клетки. Волоски омываются
эндолимфой и контактируют с текториальной
мембраной.
• Различают внутренние и наружные. Разделены
кортиевыми дугами.
• Внутренние располагаются в один ряд, их около
3500 клеток. Имеют 30 – 40 толстых и очень коротких
(4 – 5 МК) волосков - стереоцилий. Каждая
внутренняя волосковая имеет синапсы с 10-20
нейронами спирального ганглия (дивергенция).

21.

• Отростками нейронов спирального ганглия образуют
• Слуховой нерв (VIIIп. ЧМН). Состоит из 30-40 тысяч
волокон. 90% из них связаны с внутренними
волосковыми клетками. Каждый нейрон спирального
ганглия контактирует только с одной внутренней
волосковой клеткой.
• Внутренние волосковые клетки воспринимают звуки
слышимого диапазона.
• Наружные волосковые клетки располагаются в 3 – 4
ряда, их 12000 – 20000 клеток. Имеют 65 – 120
тонких и длинных волосков .Контактируют с 10-15
сенсорными нейронами.
• Обеспечивают изменение чувствительности органа
Корти и для восприятия звуков на уровне болевого
порога.

22.

Строение кортиева органа
Текториальная
мембрана
Внутренние
фонорецепторы
Нервные волокна
Наружные
фонорецепторы
Опорные
клетки
Базальная
мембрана

23.

Строение кортиева органа
2
3
4
1
6
5

24. Возбуждение фонорецепторов

• При действии звуков основная мембрана
начинает колебаться.
• Волоски рецепторных клеток деформируются
смещением текториальной мембраны.
• В фонорецепторах возникает рецепторный
потенциал и слуховой нерв возбуждается по
схеме вторичночувствующих рецепторов.
• Слуховой нерв образован отростками нейронов
спирального ганглия.

25.

26. Электрические потенциалы улитки

27.

• 1) Мембранный потенциал рецепторной клетки
- разность потенциалов между внутренней и
наружной стороной мембраны. МП= -70 - 80 МВ.
• 2) Потенциал эндолимфы или эндокохлеарный
потенциал.
Эндолимфа имеет положительный потенциал по
отношению к перилимфе. Эта разность равна 80мв.
3) Микрофонный потенциал (МП).
Регистрируется при расположении электродов на
круглом окне или вблизи рецепторов в барабанной
лестнице.
• Частота МП соответствует частоте звуковых
колебаний, поступающих на овальное окно.
• Амплитуда этих потенциалов пропорциональна
интенсивности звука.

28.

• 4) Суммационный потенциал.
• Это сдвиг исходной разности потенциалов
при записи МП во время действия сильного
или высокочастотного звука.
• Различают положительный и отрицательный
суммационный потенциал.
• Величина сдвига пропорциональна
интенсивности звукового давления и степени
изгиба волосков.
• 5)Потенциал действия волокон слухового
нерва.
• Является следствием возникновения в
волосковых клетках микрофонного и
суммационного потенциалов.

29. Микрофонный потенциал улитки (МП) и составной ПД, зарегистрированные у круглого окна при звуке щелчка

30.

Микрофонный
потенциал
Составной
ПД

31. Частота ПД слухового нерва

• зависит от частоты действующего звука.
• Если действуют звуки до 1000гц,то в слуховом нерве
возникают ПД соответствующей частоты.
• При действии на ухо более высоких частот – частота ПД
в слуховом нерве снижается.
• При низких частотах звука импульсация наблюдается в
большом, а при высоких – в небольшом количестве
нервных волокон.
• ПД возникает через 0,5-1,0 мс после микрофонного
потенциала.

32.

Блок-схема слуховой системы
Сенсорные
клетки
улитки
Нейроны
спирального
ганглия
Медиальное
коленчатое
тело таламуса
промежуточный мозг)
Височная доля коры
(41, 42 поля
по Бродману)
Кохлеарные
ядра
продолговатого
мозга
Нижние
бугры
четверохолмия
(средний мозг)

33. Роль различных отделов ЦНС

• Кохлеарные ядра – первичное распознавание характеристик
звуков.
• Нижние бугры четверохолмия обеспечивают первичные
ориентировочные рефлексы на звук.
Слуховая область коры
ПЕРВИЧНАЯ ЗОНА – средняя часть верхней височной извилины. Имеет
тонотопическкую организацию. Обеспечивает оценивание частоты и громкости
разных видов звука. Формирует ощущения.
ВТОРИЧНАЯ ЗОНА ( средняя и нижняя височные извилины) обеспечивает
выделение биологически важных звуков, различает направление движения звука ,
определяет расстояние до источника звука. Формирует восприятие и узнавание
звука.
ТРЕТИЧНАЯ ЗОНА ( на границе височной с затылочной и теменной долями)
различает и запоминает голоса, пение птиц, музыкальные произведения, различает
и понимает смысл речи, интонации

34.

Левое полушарие головного мозга (вид сбоку).
Лобный полюс находится слева.
Показана важнейшая часть коры.
5
4
12
13
6
14
15
16
17
18
12. Прецентральная извилина – центр
Координации движений (Gyrus
praectntralis).
12.Позадицентральная извилина-центр
сознательного восприятия (Gyrus
postcentralis).
13. Третичный зрительный центр –
участок
коры. Ведающий отбором и
11. Прецентральная извилина –центр
запоминанием
координациивпечатлений.
движений (Gyrus praectntralis)
11.зрительных
Прецентральная
извилина
–центр
14.Первичный зрительный центр
(участок
зрительного
восприятия).
координации
движений
11.
Прецентральная
(Gyrus
praectntralis).
извилина
–центр
15. Вторичный
зрительный центр –
участок
координации
движений
коры, ведающий пониманием
(Gyrus
praectntralis).
визуальных
впечатлений.
16. Первичный акустический центр.
17. Вторичный акустический центр с
речевым центром Вернике ( участок
коры, ведающий идентификацией
слуховых впечатлений.
18. Третичный акустический центр,
ведающий запоминанием слуховых
впечатлений.

35. Теории восприятия звуков различной высоты (частоты)

•1.Резонансная теория Гельмгольца.
•2.Телефонная теория Резерфорда.
•3.Теория пространственного
кодирования.

36. Резонансная теория Гельмгольца

• Каждое волокно основной мембраны улитки
настроено на свою частоту звука:
- на низкие частоты – длинные волокна у
верхушки;
- на высокие частоты - короткие волокна у
основания.
• Теория в таком виде не нашла
подтверждения потому что волокна
мембраны не натянуты и не имеют
«резонансных» частот колебаний.
.

37. Телефонная теория Резерфорда (1880г.)

• Частоты ПД в слуховом нерве соответствуют
частотам действующего на ухо звука.
Справедлива только до 1000гц. Более
высокую частоту ПД нерв не может
воспроизвести.
• При низких частотах (до 1000 гц) передача
колебаний происходит через перелимфу
вестибулярной лестницы и геликотрему на
перилимфу нижнего канала. Колеблется вся
основная мембрана. Это ведет к раздражению
всех фонорецепторов.

38. Теория пространственного кодирования Бекеши. ( Теория бегущей волны, теория места)

Справедлива для более
высоких частот

39.

• При действии звука стремечко непрерывно
передает колебания на перилимфу.
• Через тонкую вестибулярную мембрану они
передаются на эндолимфу.
• Вдоль эндолимфатического канала к
геликотреме распространяется «бегущая
волна».
• Скорость ее распространения постепенно
падает. Амплитуда волны сначала
увеличивается, затем снижается и ослабевает
не доходя до геликотремы.
• Между местом возникновения волны и
точкой ее затухания лежит амплитудный
максимум.

40.

• Амплитудный максимум локализуется в
различных участках основной мембраны в
зависимости от частоты.
• Сенсорные клетки возбуждаются наиболее
сильно в области амплитудного максимума.
• Для высоких частот амплитудный максимум
находится в области овального окна.
• Для низких частот– в области верхушки улитки.
• Для средних частот – в средней части основной
мембраны.
• Эта теория справедлива при звуковых
колебаниях выше 800 – 1000 Гц.

41.

Стремечко
Вестибулярная
лестница
Барабанная
Основная лестница
мембрана
Смотреть в режиме показа слайдов
Область амплитудного
максимума

42.

Чем выше частота звука,
тем ближе область
амплитудного максимума
к овальному окну

43. Кодирование интенсивности звука

• Осуществляется путем раздражения внутреннего и
наружного слоев рецепторных клеток кортиева органа.
• Наружные фонорецепторы имеют тонкие и длинные
волоски и деформируются текториальной мембраной при
более слабых звуках.
• Внутренние фонорецепторы с толстыми и короткими
волосками возбуждаются при громких звуках.
• В зависимости от интенсивности звукового
раздражения имеется разное соотношение числа
возбужденных внутренних и наружных
фонорецепторов.

44.

При возрастании интенсивности звука увеличивается количество
Возбужденных фонорецепторов.
Основная мембрана
Внутренние
Наружные

45.

• Человек ощущает звук через 175
миллисекунд (мс) после того, как тот
достигнет
ушной
раковины.
Максимальная чувствительность к
данному звуку возникает еще через
200-500 мс.
• Кроме того, человеку необходимо
сориентироваться по отношению к
источнику звука, что занимает еще
200-300 мс

46. Слуховая система как регулятор функций

47.

• 1) За счет коллатеральных связей
звуковая информация изменяет
активность ретикулярной формации,
• а она по восходящим и нисходящим
путям активирует другие отделы ЦНС, в
том числе АНС, ЖВС.
• 2) За счет связей с двигательными
ядрами способствует изменению тонуса
мышц, позы, движений.
• 3) Специально подобранная музыка
повышает работоспособность.

48.

• 4) Бодрая и маршевая музыка
снимает утомление.
• 5) Шум выше 95дб снижает
работоспособность, ухудшает
работу внутренних органов.
• 6) Ушная раковина имеет много
БАТ.

49. БАТ на ушной раковине

50. Методы исследования слухового анализатора

• 1) Определение остроты слуха
шепотом, речью.
• 2) Тональная аудиометрия.
• 3) Время костной и воздушной
проводимости звука.
• 4) Бинауральность слуха.

51.

Аудиограмма