Слуховая система - Альтман Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
ческим сопротивлением латерального участка канала, величина звукового давления в медиальном конце зависит от формы канала в этом месте.
В случае же, если импедансы не согласованы, в медиальной части наблюдаются еще большие флюктуации звукового давления.
Все вышеперечисленные факторы определяют достаточно сложную и широкополосную частотную характеристику передачи системы наружного уха (рис. 65). Резонансы на высоких частотах существенно компенсируют завал характеристики системы среднего уха (см. раздел 3.2), и тем самым объясняется повышение чувствительности слуха на этих частотах.
Кроме того, уже на уровне этой структуры осуществляется согласование импедансов внешнего акустического поля и системы среднего уха.
Чтобы оценить, насколько хорошо выполняется системой наружного уха ее главная функция — концентрация акустической энергии, — сравнивались измерения и расчеты мощности звуковой волны, абсорбируемой барабанной перепонкой, и мощности, проходящей через поверхность с сечением Хг/4гс (где X — длина волны), помещенную в то же самое свободное акустическое поле (Shaw, 1979; Shaw, Stinson, 1983).
Из этих расчетов следует, что наружное ухо человека является сравнительно плохим концентратором и передатчиком энергии на частотах ниже первого резонанса, но на более высоких частотах его характеристики приближаются к теоретически возможному пределу.
3.2. СТРОЕНИЕ И ФИЗИОЛОГИЯ СРЕДНЕГО УХА
К системе среднего уха человека относятся барабанная перепонка и три миниатюрных косточки — молоточек, наковальня и стремечко (рис. 64). Звуковые колебания барабанной перепонки через систему слуховых косточек передаются на мембрану овального окна и тем самым приводят к колебаниям жидкости системы внутреннего уха.
Слуховые косточки находятся в заполненной воздухом полости среднего уха — барабанной полости, общий объем которой у человека составляет около 2 см3. Косточки поддерживаются в рабочем состоянии с помощью связок и мышц. Барабанная полость имеет неправильную форму, отдаленно напоминающую форму приплюснутого цилиндра, отчего и произошло название. Полость соединяется с носоглоткой узким каналом (евстахиевой трубой), длиной около 40 мм и поперечным сечением неправильной формы, колеблющимся от 0.1 до 0.5 см2.
Принято выделять 6 областей, или стенок, барабанной полости: наружную, переднюю, заднюю, дно, медиальную и верхнюю (КоЬ-гак, 1958). Наружная стенка состоит из барабанной перепонки и окружающего ее костного кольца. Сама барабанная перепонка представляет полупрозрачную, мало эластичную мембрану толщиной
порядка 0.1 мм, формы неправильного овала; эффективная площадь барабанной перепонки равна 0.55 см2 (Bekesy, Rosenblith, 1951).
Рукоятка молоточка прикрепляется к барабанной перепонке при помощи соединительнотканных волокон, она расположена под углом около 30° к барабанной перепонке и отклонена вовнутрь; вследствиё этого барабанная перепонка воронкообразно втянута в барабанную полость.
Складка у нижнего конца сообщает барабанной перепонке большую подвижность и делает возможным колебания барабанной перепонки как целого вокруг оси, расположенной близко к верхнему краю.
Размеры и масса косточек среднего уха у человека следующие: полная длина молоточка 7—8 мм, масса 27 мг; наковаленки — 7 мм, и 25 мг, а полная длина стремечка 3.5—4 мм при массе 2.5 мг.
На медиальной стенке барабанной полости выделяются два отверстия (окна), закрытые мембранами, — овальное и круглое, а также выступающий участок плотной кости, расположенный между ними (промонториум).
Мембрана овального окна (длина около 3 мм, ширина 1.6 мм, площадь 3.2 мм2) отделяет полость среднего уха от полости вестибулярного канала внутреннего уха, заполненной жидкостью, и соединена с подножной пластинкой стремечка. Так что колебания стремечка, подобно колебанию поршня, передаются жидкости внутреннего уха.
Мембрана круглого окна (площадь около 2 мм2) отделяет барабанную полость от тимпанального канала улитки внутреннего уха, также заполненного жидкостью.
Таким образом, колебания мембраны овального окна передаются через жидкость каналов внутреннего уха мембране круглого окна. Вследствие несжимаемости жидкости и большой жесткости стенок каналов улитки колебание этих мембран осуществляется в противо-фазе, во всяком случае на низких частотах и при умеренных интенсивностях сигналов.
При отсутствии слуховых косточек звуковое давление, развиваемое барабанной перепонкой, передавалось бы обеим мембранам (круглого и овального окна) в фазе, и, поскольку площади окон мало различаются, это не приводило бы к заметному возбуждению структур внутреннего уха.
Согласно современным представлениям, основное предназначение системы среднего уха — согласование высокого входного импеданса улитки внутреннего уха, заполненной жидкостью, и сравнительно низкого импеданса воздушной среды. Согласование осуществляется, во-первых, за счет того, что система рычагов косточек среднего уха — молоточек-наковальня — имеет соотношение плеч IJIB для уха человека, равное 1.3 (Bekesy, 1960), и, во-вторых, потому, что эффективная поверхность барабанной перепонки S6 примерно в 17 раз больше площади овального окна и основания стремечка Sc (рис./бб).
