как звук попадает в мозг
От звуковой волны до слуха
Автор: Редакция Мастерслух
Звук играет важнейшую роль в жизни большинства людей. Он позволяет нам общаться и получать информацию, наслаждаться звуками природы и слушать музыку. Звук также может предупредить нас об опасности.
Все звуки возникают в результате движений. Например, когда дует ветер, на деревьях возникает движение листвы. Листья передвигают молекулы воздуха, заставляя их колебаться. Эти колебания называются звуковыми волнами и могут восприниматься ухом человека.
Медленные колебания (низкие частоты) воспринимаются как низкие звуки (бас), в то время как быстрые колебания (высокие частоты) воспринимаются как высокие звуки (дискант).
Человеческое ухо является сложным и чувствительным органом, который состоит из трех главных частей:
Передвижение жидкости активизирует волосковые клетки во внутреннем ухе (этих «чувствительных клеток» около 20 000). При возбуждении волосковые клетки посылают импульсы по слуховому нерву в мозг, который воспринимает эти импульсы в качестве звука.
Таким причудливым и сложным путем ухо в состоянии улавливать звуковые волны, преобразовывать их сначала в колебания косточек, затем в движение жидкости и, в конечном счете, в нервные импульсы, которые воспринимаются мозгом. Даже малейшее повреждение этой сложной системы может негативно отразится на слухе.
Расскажите или сохраните себе:
Еще в разделе “О слухе”
Добрый доктор. Что нужно знать о визитах к сурдопедагогу
Консультация сурдопедагога: зачем она нужна, как проходит, сколько визитов к специалисту требуется и в каких случаях. Рассказывает сурдопедагог «МастерСлух» Наталья Васильева. Читать далее →
Звук, который всегда с тобой
Из-за чего возникает шум, гул и свист в ушах, что с ними делать, если они отравляют жизнь, и вообще – опасно ли это? Как определить причину и можно ли избавиться от неприятных слуховых ощущений навсегда? Читать далее →
Головокружение, шум в ушах, снижение слуха… Может быть, это болезнь Меньера?
Довольно редкая и несмертельная, она способна очень сильно ухудшить качество жизни и привести к глухоте. Как определить и лечить болезнь Меньера рассказывает сурдолог-оториноларинголог медцентра «МастерСлух» в Астрахани Евгения Григорьева. Читать далее →
Как мозг понимает то, что мы слышим?
Фильтрация звука происходит в несколько этапов. Сначала периферийные нейроны раскладывают весь поток звуковых волн на простые составляющие, затем другие нейроны работают как набор фильтров, которые сортируют звук по спектру — комплексной характеристике, в которой учитываются и амплитуда волны, и ее частота.
Процесс разложения всех звуков, которые слышит ухо — это восходящий путь. Есть еще и нисходящий — это распознавание осмысленных сигналов, например слов. Как оно происходит, менее понятно, чем то, как мозг обрабатывает входящие аудиоданные. Известно, например, что приобретенный недавно опыт помогает распознать в шуме звуки, которые человек, не имеющий соответствующего опыта, не слышит или не понимает. Значит, звук интерпретируется сквозь призму того, что человек слышал и понимал ранее.
Группа нейрологов из университета Беркли решила выяснить, как именно приобретенный опыт «настраивает» нейроны на распознавание звуков. Для этого участникам эксперимента давали прослушать специально подготовленную запись. Сначала человек слышал фразу на английском, на которую искусственно наложили много помех. Разобрать, что говорит диктор, было невозможно. Затем та же фраза проигрывалась уже без помех. В третий раз человек снова слышал искаженную запись, но в ней отчетливо различал слова. Во время прослушивания ученые фиксировали активность отдельных нейронов, ответственных за обработку звуковой информации, при помощи ЭЭГ.
Как мозг воспринимает звуки
Сохранить и прочитать потом —
Мозг как главный слуховой орган человека
Каждый день мы слышим огромное количество звуков: речь и пение, автомобили и самолеты, звон посуды и щелчки клавиш. Все они влияют на наше настроение, здоровье и нервную систему. Попробуем разобраться, почему одни звуки нравятся, а другие раздражают, как на них реагирует наш мозг, и почему одинаковые звуки вызывают разную реакцию у разных людей.
Фото Jonas Bodenhöfer / CC
У каждого свой шум
Здоровые, молодые люди слышат одинаково хорошо, но по-разному обрабатывают полученную информацию. Отношение к тем или иным звукам зависит от опыта человека и персональных когнитивных особенностей. Поэтому граница между звуком и шумом строго индивидуальна.
Шум нельзя определить как звук, вызывающий негативную реакцию, потому что к звуковым раздражителям можно со временем привыкнуть или даже привязаться. Большинству людей не нравится звук работающей газонокосилки, а у кого-то он ассоциируется с поездкой за город и запахом свежескошенной травы. Деревенского жителя будет напрягать звуковой фон кафе – хруст зерен в кофемолке, гул эспрессо-машины, голоса людей. В то же время, заядлые любители напитка не обращают на них внимания, или наоборот, ассоциируют их с чем-то позитивным. Хотя от усталости и их порой может раздражать эта какофония.
Также нельзя определить шум в противовес «сигналу», как это делается в электронике. Многие виды шума имеют важную информационную функцию. Звук проезжающих машин, безусловно являющийся шумом, даёт нам сигнал, чтобы мы были осторожными. А раздражение от громких звуков в середине частотного спектра, вроде скрежета ногтей по стеклу, и вовсе появилось эволюционно – оно помогало первобытным людям избегать хищных животных.
Дело в контексте
В попытке понять, какую роль в восприятии звуков играет контекстная информация, музыкологи Майкл Олер и Кристоф Рейтер провели исследование. Они записали скрип ногтей, царапающих меловую доску, и попросили две группы людей оценить результат. Одной группе рассказали, какой у звука источник, а другую уверили в том, что им проигрывают отрывок из музыкального произведения. Несмотря на то, что физиологические реакции слушателей были одинаковыми, люди, искавшие в записи музыкальную составляющую, оценили отрывок выше.
Результаты этого эксперимента не такие странные, как может показаться. Конечно, в процессе записи музыки звукорежиссеры удаляют или маскируют нежелательный шум – например, гул оборудования и дыхание вокалиста. Но звуки, вызывающие раздражение вне музыкального контекста, часто используются в качестве инструментов музыкальной выразительности. Их можно услышать на записях самых разных жанров — от академических композиций до танцевальных хитов. Исполнители стиля «нойз» и вовсе создают музыку без мелодии и гармонии, фокусируясь исключительно на тембральных характеристиках шума.
Шумовое загрязнение
Несмотря на то, что каждый определяет шум по-своему, шумовое загрязнение остаётся реальной угрозой жизнедеятельности человека — особенно в мегаполисах. Жители больших городов каждый день слышат звуки транспортных средств, систем вентиляции и ремонтных работ. Продолжительное нахождение в такой среде способствует повышению кровяного давления и увеличивает риск сердечного приступа.
Исследование, проведенное в Нью-Йорке, доказало, что шум за окном значительно влияет на эффективность образовательного процесса. Как правило, ученики «тихих» классов академически опережают своих ровесников.
Наконец, шум дезориентирует. Киты, сбитые с толку звуками морских радаров, выбрасываются на берег и умирают. Европейский речной угорь, и без того находящийся на гране исчезновения, теряет от шума способность реагировать на хищников. При достаточно высокой громкости, похожая реакция на шум может возникать и у людей.
Особенности восприятия
К некоторым звукам можно выработать гиперчувствительность – как по психологическим, так и по физиологическим причинам.
Чаще всего такие реакции связаны с плохими ассоциациями. Многие люди напрягаются при звуке рингтона, напоминающем о стрессовой работе. А песни, связанные с грустными событиями из прошлого, могут и вовсе испортить настроение.
Тем, кто хочет научиться спокойно реагировать на такие раздражители, психологи советуют самостоятельно разрушить эти ассоциации. Если, находясь в максимально комфортной обстановке, длительно прослушивать раздражающие звуки, связь между ними и дискомфортом исчезнет.
Но иногда такая гиперчувствительность связана с серьезными расстройствами, требующими врачебного вмешательства.
Если звуки вызывают у вас физическую боль и кажутся более громкими, чем есть на самом деле — у вас гиперакузия. Это состояние может быть как следствием травм головы и заболеваний внутреннего уха, так и симптомом серьезных неврологических проблем.
Если звуки чихания, дыхания, зевоты, кашля и чистки зубов вызывают у вас не просто раздражение, а тревогу, ярость и даже приступы панических атак — это может быть признаком мисофонии. Название этого неврологического недуга переводится с греческого как «ненависть к звукам».
Заболевание еще недостаточно изучено, поэтому есть несколько соперничающих гипотез о его происхождении. Согласно одной из них, мисофония — это признак посттравматического невроза или обсессивно-компульсивного расстройства. Другие же считают, что заболевание вызвано аномальным поведением мозга.
Для проверки этой теории ученые провели эксперимент. Участников подключили к аппарату для мозговой томографии и заставили слушать разные звуки — как нейтральные, так и те, к которым они ранее проявляли гиперчувствительность. Оказалось, что у людей с мисофонией иначе работает зона мозга, которая обеспечивает взаимодействие эмоций и физических ощущений. Поэтому определенные звуки вызывают у них чрезмерно сильную реакцию.
Слышать, но не ушами
К возрасту 44 лет Людвиг Ван Бетховен полностью оглох — вероятнее всего, он стал жертвой отосклероза, состояния, при котором вибрации барабанной перепонки не достигают внутреннего уха. Но это не помешало ему сочинять музыку. Во время работы глухой композитор брал в зубы деревянную трость и прикладывал её к корпусу фортепиано. Таким образом вибрации инструмента передавались через челюсть непосредственно к внутреннему уху, что позволяло Бетховену слышать собственную игру.
Сейчас принцип костной проводимости активно используется для создания слуховых аппаратов. А несколько лет назад его стали применять и в других сферах. Aftershokz производит серию наушников, работающих по принципу костной проводимости. Такой гаджет позволяет лучше контролировать ситуацию, когда важно слышать, что происходит вокруг. Например, во время занятий спортом.
А в Ростехе рассказали о разработке специальной военной радиогарнитуры, оперирующей по тому же принципу. Она крепится на висках, позволяя солдатам принимать сообщения, и при этом оставаться бдительными.
Цветные звуки и звуковые цвета
Некоторые люди способны слышать под воздействием визуальных стимулов. Такой дар называется синестезией. Органы чувств синестетиков самопроизвольно «обмениваются» сигналами. Многие из них даже не осознают, что ощущают мир иначе, чем остальные. Есть несколько видов синестезии, связанных со слухом.
Люди с хроместезией обрабатывают цвета как звуки, и наоборот. Например, участник «Могучей Кучки» Николай Римский-Корсаков «видел» цвета при прослушивании музыки.
Люди с кинестетико-слуховой синестезией слышат звуки при колебаниях, вспышках или движении объектов, даже если эти объекты не производят никаких звуков. Акустико-тактильная синестезия распространена меньше других разновидностей. При ней звуки связаны с ощущениями в разных частях тела.
Нейробиологические исследования так и не смогли установить, почему синестетики так воспринимают мир. Но это не делает состояние вымышленным – некоторые виды эпилепсии также не сопровождаются заметными изменениями мозга.
Мы слушаем музыку не ушами, а мозгом. Вот, как это работает
Мы любим слушать музыку. Люди, кажется, создают мелодии с тех пор, как научились издавать звуки. Но звук, мелодия и весь симфонический оркестр — ничто без принимающей стороны. На самом деле музыку слышат не уши, а мозг. Два невролога, Аре Бреан и Гейр Ульве Скейе, написали об этом книгу «Музыка и мозг». С её помощью попробуем разобраться в том, как устроено восприятие звуков в нашем организме.
Ушная раковина
Когда энергия от удара по струнам достигает нашей головы, она попадает во внешнее ухо или в ушную раковину. Этот нарост на внешней стороне черепа улавливает и усиливает звуковые сигналы, особенно те, которые ближе к верхней границе частотного диапазона. Поэтому мы так легко выделяем человеческие голоса в какофонии звуков. Из ушной раковины волны попадают в наружный слуховой проход, где в несколько раз усиливаются.
Барабанная перепонка
Когда звуковые волны доходят до барабанной перепонки, она начинает двигаться, как кожа на барабане, когда по нему бьют палочками. Это, в свою очередь, запускает движение косточки на внутренней стороне барабанной перепонки, — молоточка. Молоточек прикреплён ещё к одной косточке, которую называют наковальней. А наковальня крепится к последней слуховой косточке — стремечку. Таким образом, вся энергия переходит с барабанной перепонки в крошечное стремечко и возрастает во много раз.
Улитка
Стремечко прикреплено к овальному окну, напрямую связанному с улиткой. Улитка — это система каналов, наполненных жидкостью. Она разделена на три полости, которые называются барабанная лестница, средняя лестница и лестница преддверия. Когда барабанная перепонка в слуховом канале колеблется под воздействием звуковой волны, стремечко бьёт по овальному окну. Так энергия переходит в волны жидкости во внутреннем ухе. От стремечка ударная волна идёт через первый канал, барабанную лестницу, к самой вершине улитки — а затем в следующий канал, лестницу преддверия, к круглому окну.
В улитке есть чувствительные органы, реагирующие на частоты колебаний жидкости во внутреннем ухе. Вместе они называются кортиев орган. Каждый из них состоит из двух слоёв волосковых клеток, прикреплённых к желеобразной мембране. Параллельно ей вдоль всего канала идёт базилярная мембрана. Когда колебания жидкости смещают относительно друг друга базилярную и текториальную мембраны, волосковые клетки в Кортиевом органе движутся. Это открывает ионные каналы волосковых клеток и стимулирует соответствующие нервные клетки — они подают электрический сигнал. Нервные клетки всех волосковых клеток Кортиева органа образуют слуховой нерв — он передаёт сигналы дальше.
Интересный факт
Звук нашего голоса достигает ушей не только снаружи, но и через вибрации в черепе. Они передаются в жидкость во внутреннем ухе. Это объясняет, почему собственный голос кажется нам странным в записи, ведь мы воспринимаем его уже только через воздух — как и все остальные звуки.
Слуховой нерв
Превратившись в улитке в электрические импульсы, звуковые волны передаются в мозг по слуховому нерву. Сигналы принимает определённый отдел в противоположном полушарии мозга — первичная слуховая кора. То есть, если звук идёт из правого уха, принимать его будет кора в левом полушарии. Слуховой нерв заканчивается в стволе головного мозга.
От ствола головного мозга нервные волокна идут не только по «основному пути» — к слуховой коре в височной доле противоположного полушария, но и напрямую к слуховой коре того же полушария. Это важно для локализации источника звука: мозг понимает, что источник звука расположен ближе к тому уху, от которого сигналы доходят быстрее. Этот удивительный механизм позволяет различить источники, угол между которыми составляет всего два градуса. У всех сигналов разная сила звука и высота тона, и благодаря этому мозг понимает, спереди или сзади от него находится источник звука, движется он или стоит на месте.
Интересный факт
В мозгу существуют связи между входящими звуковыми сигналами и зонами, отвечающими за движения глаз. Они отвечают за то, чтобы взгляд автоматически направлялся туда, откуда приходит неожиданный звук.
А что дальше?
Дальше мозг расшифровывает тоны, тембры и частоты. Анализирует полученные данные и выдаёт ту информацию, которую мы слышим. Он также передаёт сигналы назад улитке, чтобы та контролировала силу звука: благодаря этому мы не теряем слух, стоя на рок концерте или около турбины самолёта. На этом работа мозга не заканчивается, и музыка в нём создаёт больше, чем вы можете себе представить. Но об этом — в книге.
5 медицинских открытий, которые до сих пор спасают нам жизнь
Группы крови, инсулин и бактерия, вызывающая гастрит
2021, ООО «Альпина Диджитал»
Все права защищены
Строение, функции и особенности органа слуха человека
Полезные статьи и актуальная информация от специалистов по слуху «Аудионика»
Ухо человека – сложный орган, который помогает поддерживать связь с внешним миром и дает человеку информацию о его расположении и перемещении в пространстве. Оно состоит из трех отделов: наружного, среднего и внутреннего. Уникальное строение органа слуха обеспечивает: прием, передачу звука и преобразование энергии колебания в нервный импульс.
Строение органа слуха
Звуки окружают человека с самого рождения. Выделяются 3 отдела органа слуха:
Наружное ухо – видимая часть органа. Оно представлено ушной раковиной и наружным слуховым проходом. Раковина – хрящ воронковидной формы, покрытый кожей. На ее поверхности находятся разные образования: ямки, завитки, возвышенности. Они помогают улучшать качество звука, делают его более громким и направляют в слуховой проход.
К раковине присоединяются волокна ушных мышц. В процессе эволюции человек утратил возможность «шевелить ушами», чтобы точнее локализовать звуки, эти мышцы работают у редких «счастливчиков». Кожный покров раковины имеет сальные и потовые железы.
Описывая строение органа слуха, анатомы указывают, что наружная часть канала имеет хрящевые стенки, а контактирующая со средним ухом – костные. Структуры среднего и внутреннего уха располагаются в теле височной кости.
Среднее ухо представлено полостью, объем которой составляет чуть более 1 кубического сантиметра. В ней расположены три маленькие слуховые косточки, которые соединены между собой в цепочку:
Они названы так по своему сходству с предметами обихода. Стремечко соединяется с окном преддверия. Среднее ухо также связано с носоглоткой посредством евстахиевой трубы.
Внутреннее ухо – самое причудливое образование органа слуха человека. Оно состоит из:
Что такое орган слуха и равновесия
Ухо человека отвечает не только за восприятие и дальнейшую передачу звуковой информации. Внутреннее ухо относится к органу слуха и равновесия. Это сложное образование, в котором волна механических колебаний, как морской прибой, распространяется в лимфатической жидкости и колышет отростки нервных клеток, формируя электрический импульс. Этот сигнал несет информацию о громкости, продолжительности, высоте звука в мозг.
Другая часть внутреннего уха – орган равновесия (вестибулярный аппарат). Он состоит из: преддверия, находящихся в нем трех полукружных каналов, маточки и мешочка. Преддверие – полость округлой формы с диаметром около 5 мм. Оно находится между каналами и улиткой. Каналы взаимно перпендикулярны и в месте соединения с преддверием имеют расширения – ампулы. Каналы заполнены эндолимфатической жидкостью.
Маточка и мешочек – поля нервных клеток, которые воспринимают различные раздражения. Смена положения тела регистрируется рецепторами маточки и вызывает рефлекторную реакцию мышц, помогая человеку сохранять равновесие. Вибрация улавливается окончаниями мешочка.
От органа в головной мозг идет преддверно-улитковый нерв.
Функции органа слуха
Говоря о функциях органа слуха, физиологи описывают их в соответствии с анатомическими образованиями. Так для каждого отдела есть свои специфические задачи:
Функции слуха эволюционно тесно связаны с оповещением об опасности и коммуникациями в сообществе. Чтобы надолго сохранить способность слышать долго, необходимо соблюдать простые правила профилактики снижения слуха.
Особенности органа слуха
Органы слуха у человека парные. Что это означает? Человек может слушать одновременно правым и левым ухом. Бинауральный слух дает больше информации о звуке и усиливает его при определенных условиях.
Если источник механических колебаний находится на одинаковом расстоянии от правого и левого уха, громкость сигнала увеличивается на 50%. Значит, при одностороннем нарушении компенсация с помощью слухового аппарата даже небольшой мощности существенно улучшает качество жизни.
Это помогает избегать опасности (например, приближающегося автомобиля) и выделять полезные звуки из всего фонового шума, беседуя с одним человеком в шумном помещении.
При возникновении любых проблем со слухом, необходимо срочно пройти диагностику слуха на профессиональном оборудовании. Если обратиться за помощью вовремя, то появляется шанс на полное восстановление слуха.
Удивительные возможности слуха человека
Особые возможности связаны с адаптацией органа слуха и коркового отдела анализатора при травме, одновременном воздействии нескольких звуковых волн способностью «достраивать» разговор на основе имеющегося опыта.
Развитие височных областей коры мозга происходит постепенно в ответ на сигналы извне. Физиология органа слуха такова, что при повреждении коркового отдела анализатора окружающие нейроны могут взять на себя «обязанности» погибших клеток. Это явление носит название нейропластичность. Ее запас особенно велик у детей в раннем возрасте, что говорит о важности слуховой стимуляции для развития мозга и слуха.
Взрослые люди не обладают такой способностью, но опыт общения позволяет им восполнять информацию, которая теряется при разговоре – например, при плохой телефонной связи, беседе в шуме. Это достигается за счет усиленной работы нейронов височных областей и приводит к быстрому утомлению.
А как реагирует ухо на очень громкие звуки? Доказано, что после воздействия таких сигналов у человека развивается временное снижение слуховой чувствительности. Это так называемое постстимульное утомление. Для полного восстановления требуется до 16 часов. Такой механизм должен защищать орган слуха от повреждения, но люди, долго слушающие громкую музыку, непроизвольно «делают погромче» и вредят здоровью.
Звуки-фантомы – еще один феномен, описывающий работу органа слуха. Порой человек «слышит» низкие звуки, хотя в действительности их нет. Особенность колебаний мембраны улитки приводит к «появлению» звуков низкой частоты, в то время как источника сигнала отсутствует. Такие колебания, особенно громкие, обладают интересной способностью маскировать звуки высокой частоты до их полного исчезновения.
Органы слуха – сложные и хрупкие образования. Внимательное отношение к их состоянию позволит сохранить здоровье и предотвратить развитие ряда тяжелых заболеваний.
Орлова Наталья Михайловна
Более 7000 подобранных и настроенных аппаратов. Участник Международного семинара аудиологов в Дании.