Слуховая сенсорная система

Функция слуховой системы состоит в формировании слуховых ощущений человека в ответ на действие звуковых волн, представляющих собой распространяющиеся колебания молекул воздуха (упругой среды). Периферическая часть слуховой системы включает наружное, среднее и внутреннее ухо, в котором расположены слуховые рецепторы.

Ее центральную часть образуют проводящие пути, переключательные ядра и слуховая кора, расположенная в обоих полушариях в глубине латеральной борозды, отделяющей височную долю от лобной и передних отделов теменной доли (поля 41 и 42). Психофизические характеристики звуковых сигналов
Звуковые волны представляют собой передаваемые от источника звука механические смещения молекул воздуха (или иной упругой среды). Скорость распространения звуковых волн в воздухе около 343 м/с при 20 °С (в воде и металлах она значительно выше). Правильно чередующиеся участки сжатия и разрежения молекул упругой среды можно представить в виде синусоид, которые различаются частотой и амплитудой. При суперпозиции звуковых волн с различными частотами и амплитудами они наслаиваются друг на друга, образуя комплексные волны. Физическим понятиям амплитуды, частоты и комплексности соответствуют ощущения громкости, высоты и тембра звука (рис. 17.12). Звук, образованный синусоидальными колебаниями только одной частоты, вызывает ощущение определенной его высоты и определяется как тон. Комплексные тоны состоят из основного тона (самая низкая частота колебаний) и определяющих тембр обертонов, или гармоник, представляющих более высокие частоты, кратные основной. В повседневной жизни тоны всегда бывают комплексными, т. е. составленными из нескольких синусоид. Индивидуальное сочетание комплексных волн определяет характерный тембр человеческого голоса или музыкального инструмента. Слуховая система человека способна различать высоту звука лишь у периодических звуковых сигналов, тогда как звуковые раздражители, состоящие из беспорядочного сочетания частотных и амплитудных компонентов, воспринимаются как шум.

Рис. 17.12. Соотношение физических параметров звуковых раздражителей с субъективными ощущениями человека.

Уменьшение амплитуды звуковых волн субъективно воспринимается как уменьшение громкости звука. Увеличение частоты звуковых волн субъективно оценивается как повышение высоты звука. Комплексные звуковые волны, образованные суперпозицией нескольких волн, формируют субъективное восприятие тембра звука.
Диапазон частотного восприятия
Дети воспринимают звуковые волны в диапазоне от 16 до 20 000 Гц, но приблизительно с 15—20 лет диапазон частотного восприятия начинает суживаться в связи с утратой чувствительности слуховой системы к самым высоким звукам. В норме независимо от возраста человек легче всего воспринимает звуковые волны в диапазоне от 100 до 2000 Гц, что имеет для него особенное значение, поскольку человеческая речь и звучание музыкальных инструментов обеспечиваются передачей звуковых волн именно в этом диапазоне (табл. 17.2).
Чувствительность слуховой системы к минимальному изменению высоты звука определяется как разностный порог частоты. В оптимальном для восприятия частотном диапазоне, приближающемся к 1000 Гц, порог различения частот составляет около 3 Гц. Это значит, что изменение частоты звуковых волн на 3 Гц в большую или меньшую сторону человек замечает как повышение или понижение звука.
Таблица 17.2. Частотная и волновая характеристики некоторых источников звука

Источники звука	Частота (Гц)	Длина волны (м)
Нижняя нота рояля	27,5	12,4
Низкий певческий бас	80	2,7
Нота «ля» для настройки	440	78 • 1(Г2
Высокий тенор	500	69 • ИГ2
Альт	650	53 • 10‘2
Верхнее «до»	1048	33 • 1(Г2
Колоратурное сопрано	1350	25 • 10‘2
Самая высокая нота рояля	4186	8,2 • 10‘2

Громкость звука
Амплитуда звуковых волн определяет величину звукового давления, под которым понимают силу сжатия, действующую на перпендикулярно расположенную к ней площадь.

Акустическим эталоном, близким к абсолютному порогу слухового восприятия, принято считать 2 • 1(Г5 Н/м2, а сравнитель-
Таблица 17.3. Интенсивность некоторых источников звука

Интенсивность (Вт/м2)	Уровень интенсивности (дБ)	Качественная субъективная оценка	Источник звука
ю-“	10	Едва слышно	Спокойное дыхание
Ю-ю	20	Очень тихо	Шелест листвы
10~9	30	Тихо	Перелистывание книги
ю-8	40	Умеренно	Тихая контора
ю-7	50	Умеренно	Домашняя обстановка
1(Г6	60	Умеренно	Обычный разговор
10-5	70	Умеренно	Лектор
10"4	80	Шумно	Уличный транспорт
1(Г3	90	Очень шумно	Близко идущий поезд
10‘2	100	Очень шумно	Пожарная сирена
кг1	110	Невыносимо	Взлет авиалайнера
10	120	Болевое ощущение	Разрыв артиллерийского снаряда

ной единицей измерения громкости, выражаемой в логарифмической шкале, служит децибел (дБ). Громкость измеряется в децибелах как 201g(Px/Po), где Рх — действующее звуковое давление, а Р0 — эталонное давление. Также в децибелах принято измерять интенсивность различных источников звука, понимая под интенсивностью звука мощность или плотность звуковых волн в единицу времени. Принимая за эталонную интенсивность 10“12 Вт/м2 (10), количество децибел для измеряемой интенсивности (1х) определяют по формуле 101g(Ix/Io). Интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, поэтому 101g(Ix/Io) = 201g(Px/Po). Сравнительная характеристика интенсивности некоторых источников звука представлена в табл. 17.3.
Субъективно воспринимаемая громкость звучания зависит не только от уровня звукового давления, но и от частоты звукового стимула. Чувствительность слуховой системы максимальна для раздражителей с частотами от 500 до 4000 Гц, при других частотах она снижается.

<< | >>

↑

Источник: Ткаченко Б.И. Нормальная физиология человека. 2005

Еще по теме Слуховая сенсорная система:

- Кардиология - Физиология человека - Философия здоровья -