Hörsel

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 17 maj 2022; kontroller kräver 7 redigeringar . Att korrekt förklara fenomenet hörsel har visat sig vara en utomordentligt svår uppgift. Den som kommer med en teori som på ett tillfredsställande sätt förklarar just uppfattningen av tonhöjd och ljudstyrka kommer nästan säkert att vinna ett Nobelpris.Originaltext  (engelska)[ visaDölj] Att förklara hörseln på ett adekvat sätt har visat sig vara en synnerligen svår uppgift. Man skulle nästan försäkra sig om ett Nobelpris genom att presentera en teori som inte på ett tillfredsställande sätt förklarar mer än uppfattningen av tonhöjd och ljudstyrka. AS Reber, ES Reber The Penguin Dictionary of Psychology, 2001 [1] .

Hörsel  – biologiska organismers förmåga att uppfatta ljud med hjälp av hörselorgan ; en speciell funktion hos kroppens hörapparat, exciterad av ljudvibrationer från omgivningen, såsom luft eller vatten . En av de biologiska avlägsna förnimmelserna [2] , även kallad akustisk perception . Tillhandahålls av det auditiva sensoriska systemet . sätt att känna världen.

Allmän information

En person kan höra ljud som sträcker sig från 16 Hz till 20 kHz när den överför vibrationer genom luften och upp till 220 kHz när den överför ljud genom skallbenen. Dessa vågor har viktig biologisk betydelse, till exempel motsvarar ljudvågor i intervallet 100-4000 Hz den mänskliga rösten. Man tror att den genomsnittliga frekvensen för en mansröst är ~130 Hz, en kvinnlig röst är ~220 Hz och en barnröst är ~265 Hz. Ljud över 20 kHz är av liten praktisk betydelse, eftersom de snabbt bromsas in; vibrationer under 60 Hz uppfattas genom vibrationskänslan. Omfånget av frekvenser som en person kan höra kallas det auditiva eller ljudområdet ; högre frekvenser kallas ultraljud och lägre frekvenser kallas infraljud .

Hörseln är praktiskt taget okänslig för förändringar i ljudsignalens fas [3] .

Hörsel- och balansorgan

Det mänskliga hörselsystemet består av tre huvuddelar: ytterörat, mellanörat och innerörat.

Ytterörat

Ytterörat inkluderar öronen , den synliga delen av örat, samt hörselgången, som slutar vid trumhinnan . Öronen tjänar till att fokusera ljudvågor genom hörselgången till trumhinnan. På grund av den asymmetriska karaktären hos det yttre örat hos de flesta däggdjur filtreras ljud olika på väg till örat beroende på var det kommer från. Detta ger dessa djur förmågan att lokalisera ljud vertikalt. Trumhinnan är ett lufttätt membran och när ljudvågor kommer dit får de den att vibrera enligt ljudvågens form. Öronvax produceras av ceruminösa körtlar i huden på den mänskliga hörselgången, som skyddar hörselgången och trumhinnan från fysisk skada och mikrobiell invasion [4] .

Strukturen av det mänskliga yttre örat är lika unik som fingeravtryck och studeras med rättsmedicinsk otoskopi [5] .

Mellanörat

Mellanörat består av en liten luftfylld kammare belägen medialt till trumhinnan . Inom denna kammare finns de tre minsta benen i kroppen, gemensamt kända som ossiklarna, som inkluderar malleus , städet och stigbygeln . De hjälper till att överföra vibrationer från trumhinnan till innerörat, snäckan. Syftet med mellanörat ossiklar är att övervinna impedansmissanpassningen mellan luft- och cochleavågor, vilket ger impedansmatchning .

I mellanörat finns också lat.  Stapedius och lat.  Tensor tympani , som skyddar hörapparaten genom trumhinnans sträckreflex. Stigbygeln överför ljudvågor till innerörat genom foramen ovale, ett flexibelt membran som skiljer det luftfyllda mellanörat från det vätskefyllda innerörat. Det runda fönstret, ett annat flexibelt membran, tillåter mjuk rörelse av inneröratvätskan orsakad av inkommande ljudvågor.

Inre örat

Innerörat består av snäckan, som är ett spiralrör fyllt med vätska. Det är uppdelat längs Cortis organ, som är huvudorganet för mekanisk nervtransduktion. Inuti Cortis organ finns basilarmembranet, en struktur som vibrerar när vågor från mellanörat fortplantar sig genom cochleavätskan, endolymfen . Basilarmembranet är tonotopiskt, så att varje frekvens har ett karakteristiskt resonansställe längs sig. Karakteristiska frekvenser är höga vid det basala cochleainloppet och låga vid spetsen. Rörelsen av basilarmembranet orsakar depolarisering från hårcellerna, specialiserade hörselreceptorer som finns i Cortis organ [6] . Även om hårceller inte själva producerar aktionspotentialer , frigör de en neurotransmittor vid synapser med hörselnervfibrer som producerar aktionspotentialer. Således omvandlas basilarmembranets oscillationsmönster till spatiotemporala mönster av impulser som överför ljudinformation till hjärnstammen [7] .

Hörselvägar i nervsystemet

Ljudinformation från cochlea går genom hörselnerven till cochleakärnan i hjärnstammen. Därifrån projiceras den på den nedre tuberkeln i mellanhjärnan. Colliculus integrerar auditiv input med begränsad input från andra delar av hjärnan och är involverad i undermedvetna reflexer, såsom auditiv skrämselreaktion.

Colliculus inferior projicerar i sin tur till den mediala geniculate nucleus, en del av thalamus där ljudinformation vidarebefordras till den primära hörselbarken i tinningloben. Ljud tros först uppfattas medvetet i den primära hörselbarken. Runt den primära hörselbarken finns Wernickes område, ett område av cortex som är involverat i tolkningen av ljud som är väsentligt för att förstå talade ord.

Nedsättningar (som stroke eller trauma ) på någon av dessa nivåer kan orsaka hörselproblem, särskilt om nedsättningen är bilateral. I vissa fall kan det också leda till hörselhallucinationer eller mer komplexa ljuduppfattningsproblem.

Hörselfysiologi

Förmågan att särskilja ljudfrekvenser beror starkt på egenskaperna hos en viss person: hans ålder , kön , ärftlighet , mottaglighet för sjukdomar i hörselorganet , träning och hörseltrötthet. Vissa människor kan uppfatta ljud med en relativt hög frekvens - upp till 22 kHz , och möjligen högre.

Hos människor , som hos de flesta däggdjur , är hörselorganet örat . Hos ett antal djur utförs auditiv perception genom en kombination av olika organ, som kan skilja sig avsevärt i sin struktur från örat hos däggdjur . Vissa djur kan uppfatta akustiska vibrationer som inte är hörbara för människor ( ultraljud eller infraljud ). Fladdermöss använder ultraljud för ekolokalisering under flygning . Hundar kan höra ultraljud, vilket är grunden för arbetet med tysta visselpipor. Det finns bevis för att valar och elefanter kan använda infraljud för att kommunicera.

En person kan urskilja flera ljud samtidigt på grund av att det kan finnas flera stående vågor i snäckan samtidigt .

Teorier om hörselns fysiologi

Hittills finns det ingen enskild tillförlitlig teori som förklarar alla aspekter av människans uppfattning av ljud. Här är några av de befintliga teorierna:

Eftersom en tillförlitlig teori om hörsel inte har utvecklats används psykoakustiska modeller baserade på data från studier gjorda på olika personer i praktiken. .

Auditiva spår, sammansmältning av hörselförnimmelser

Erfarenheten visar att känslan som orsakas av en kort ljudimpuls fortsätter en tid efter att ljudet upphört. Därför ger två ganska snabba på varandra följande ljud en enda hörselsensation, vilket är resultatet av att de smälter samman. Liksom i visuell perception, när enskilda bilder, som ersätter varandra med en frekvens på ≈ 16 bilder / sek och högre, smälter samman till en smidigt flödande rörelse, erhålls ett sinusformat rent ljud som ett resultat av sammanslagning av individuella svängningar med en upprepningshastighet lika med den nedre tröskeln för hörselkänslighet, det vill säga ≈ 16 Hz. Sammanslagningen av hörselsensationer är av stor betydelse för klarheten i uppfattningen av ljud och i frågor om konsonans och dissonans , som spelar en enorm roll i musik . .

Projektion av hörselsensationer utåt

Oavsett hur hörselförnimmelser uppstår, hänvisar vi dem vanligtvis till den yttre världen, och därför letar vi alltid efter orsaken till excitationen av vår hörsel i vibrationer som tas emot utifrån från ett eller annat avstånd. Detta särdrag är mycket mindre uttalat i hörselsfären än i sfären av visuella förnimmelser, som kännetecknas av sin objektivitet och strikta rumsliga lokalisering och förmodligen också förvärvas genom lång erfarenhet och kontroll av andra sinnen. Med hörselförnimmelser kan förmågan att projicera , objektifiera och rumsligt lokalisera inte nå så höga grader som med visuella förnimmelser. Detta beror på sådana egenskaper hos hörapparatens struktur, som till exempel bristen på muskelmekanismer, vilket berövar den möjligheten till exakta rumsliga bestämningar. Vi vet vilken enorm betydelse muskelkänsla har i alla rumsliga definitioner.

Bedömningar om ljudets avstånd och riktning

Våra bedömningar om avståndet på vilket ljud avges är mycket felaktiga, särskilt om en persons ögon är stängda och han inte ser källan till ljud och omgivande föremål, genom vilka man kan bedöma " miljöakustik " baserat på livserfarenhet, eller akustiken i omgivningen är atypisk: så, till exempel, i en akustisk ekofri kammare , verkar rösten från en person som bara är en meter från lyssnaren för den senare flera gånger och till och med tiotals gånger mer avlägsen. Dessutom verkar välbekanta ljud närmare oss ju högre de är, och vice versa. Erfarenheten visar att vi har mindre fel när det gäller att bestämma avståndet till ljud än musikaliska toner. En persons förmåga att bedöma ljudens riktning är mycket begränsad: att inte ha auriklar som är mobila och bekväma för att samla in ljud , i tveksamma fall tillgriper han huvudrörelser och sätter det i en position där ljud särskiljs på bästa sätt , det vill säga ljudet lokaliseras av en person i den riktningen , från vilket det hörs starkare och "tydligare".

Förmågan hos människor (och högre djur) att bestämma riktningen för en ljudkälla kallas den binaurala effekten .

Tre mekanismer är kända genom vilka ljudriktningen kan särskiljas:

Hjärnans förmåga att uppfatta de beskrivna skillnaderna i ljudet som hörs av höger och vänster öra ledde till skapandet av binaural inspelningsteknik .

De beskrivna mekanismerna fungerar inte i vatten: det är omöjligt att bestämma riktningen genom skillnaden i ljudstyrka och spektrum, eftersom ljudet från vattnet passerar direkt till huvudet, det vill säga till båda öronen, nästan utan förlust, vilket är anledningen till volymen och spektrumet av ljud i båda öronen på vilken plats som helst av källljudet med high fidelity är desamma; att bestämma ljudkällans riktning genom fasförskjutning är omöjligt, eftersom på grund av den mycket högre ljudhastigheten i vatten ökar våglängden flera gånger, vilket gör att fasförskjutningen minskar många gånger.

Från beskrivningen av ovanstående mekanismer är orsaken till omöjligheten att bestämma platsen för lågfrekventa ljudkällor också tydlig.

Hörselforskning

Hörseln testas med hjälp av en speciell enhet eller datorprogram som kallas " audiometer ".

Det är möjligt att bestämma det ledande örat med hjälp av speciella tester. Till exempel matas olika ljudsignaler (ord) in i hörlurarna, och en person fixar dem på papper. Från vilket öra finns det mer korrekt igenkända ord, sedan de ledande .

Hörselns frekvensegenskaper bestäms också, vilket är viktigt vid iscensättning av tal hos hörselskadade barn.

Hörseltestning kan utföras med in situ audiometri implementerad som en mobil smartphoneapplikation . Appen Hörseldiagnos låter användaren utföra ett hörseltest på egen hand. I likhet med traditionell rentonsaudiometri bestäms tröskelvärdena för hörseluppfattning av tonala ljudsignaler (audiogram) under diagnos av hörsel med hjälp av en mobilapplikation för en standarduppsättning av frekvenser 125 Hz - 8 kHz [8] [9] . De erhållna egenskaperna hos användarens hörsel, i framtiden, kan användas för att justera hörapparaten , gjord i form av en applikation för en smartphone [10] .

Norma

Uppfattningen av frekvensområdet 16 Hz - 20 kHz förändras med åldern - höga frekvenser uppfattas inte längre. En minskning av området för hörbara frekvenser är förknippad med förändringar i innerörat (snäckan) och utvecklingen av sensorineural hörselnedsättning med åldern .

Tröskel för hörsel

Hörseltröskeln  är det lägsta ljudtryck vid vilket ett ljud med en given frekvens uppfattas av det mänskliga örat. Hörseltröskeln uttrycks i decibel . Ljudtrycket på 2⋅10 −5 Pa vid en frekvens på 1 kHz togs som nollnivå. Hörseltröskeln för en viss person beror på individuella egenskaper, ålder och fysiologiskt tillstånd.

Tröskel för smärta

Smärttröskeln för hörsel  är värdet av ljudtrycket vid vilket smärta uppstår i hörselorganet (vilket är särskilt förknippat med uppnåendet av töjbarhetsgränsen för trumhinnan). Att överskrida denna tröskel resulterar i akustiskt trauma. Smärtkänslan definierar gränsen för det dynamiska området för mänsklig hörbarhet, som i genomsnitt är 140 dB för en tonsignal och 120 dB för brus med ett kontinuerligt spektrum.

Orsaker till hörselnedsättning

Forskare har funnit att höga ljud skadar hörseln. Till exempel musik på konserter eller bullret från maskiner i produktion. En sådan kränkning uttrycks i det faktum att en person i en bullrig miljö ofta känner ett hum i öronen och inte skiljer på tal. Charles Lieberman från Harvard studerar detta fenomen . Detta fenomen kallas "dold hörselnedsättning".

Ljud kommer in i öronen, förstärks och omvandlas till elektriska signaler med hjälp av hårceller . Förlusten av dessa celler orsakar hörselnedsättning. Det kan vara relaterat till högt ljud, vissa mediciner eller ålder. Denna förändring avslöjar standardtestet, audiogrammet. Lieberman noterar dock att det finns andra orsaker till hörselnedsättning som inte är relaterade till förstörelsen av hårceller , eftersom många människor med bra audiogramavläsningar klagar över hörselnedsättning. Studier har visat att förlusten av synapser (kopplingar mellan hårceller) är mer än hälften av orsaken till hörselnedsättning som inte visas på audiogrammet. För närvarande har ingen sådan medicin ännu uppfunnits som kan bli av med detta problem, så forskare rekommenderar att man undviker platser med höga ljudnivåer [11] .

Patologi

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Reber AS, Reber ES, 2001 .
  2. ↑ Ananiev, 1961 .
  3. ↑ Oppenheim, 1979 , sid. 373.
  4. ↑ Gelfand, Stanley A. Essentials of audiology . — 3:a. - New York: Thieme, 2009. - ISBN 978-1-60406-044-7 .
  5. ↑ Uzlova O.S. Möjligheter med modern rättsmedicinsk otoskopi  // Vestnik MGOU. Serien "Jurisprudence" : tidskrift. - 2012. - Nr 2 . - S. 58-62 .
  6. ↑ Daniel Schacter. Sensation and Perception // Psykologi  / Daniel Schacter, Daniel Gilbert, Daniel Wegner. — Worth Publishers, 2011. —  S. 158–159 . - ISBN 978-1-4292-3719-2 .
  7. ↑ William Yost. Audition // Handbook of Psychology: Experimentell psykologi / Alice F. Healy ; Robert W. Proctor. - John Wiley and Sons, 2003. - S. 130. - ISBN 978-0-471-39262-0 .
  8. ↑ Masalski, Marcin; Grysiński, Tomasz; Kręcicki, Tomasz. Hörseltester baserade på biologiskt kalibrerade mobila enheter: Jämförelse med rentonsaudiometri // JMIR  mHealth  and uHealth : journal. - 2018. - 10 januari ( vol. 6 , nr 1 ). — ISSN 2291-5222 . - doi : 10.2196/mhealth.7800 . — PMID 29321124 .
  9. ↑ Ljus, Tess; Pallawela, Danuk. Validerade smartphone-baserade appar för öron- och hörselbedömningar: En recension  //  JMIR Rehabilitation and Assistive Technologies : journal. - 2016. - 23 december ( vol. 3 , nr 2 ). — ISSN 2369-2529 . - doi : 10.2196/rehab.6074 . — PMID 28582261 .
  10. ↑ Vashkevich M. I., Azarov I. S., Petrovsky A. A., Cosinusmodulerade fastransformerande filterbanker: implementering och tillämpning i hörapparater. - Moskva, Hotline-Telecom, 2014. - 210 s.
  11. ↑ Hör nu detta: Högt ljud kan orsaka mer skada än vi trodde STAT News, 14 mars 2017

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
 Mänskliga organsystem