Слуховые ощущения -- это воздействие звуковых волн на слуховой рецептор, которые представляют собой разрежение воздуха.

Звуковые волны различаются между собой амплитудой, частотой и продолжительностью колебаний. Слуховые ощущения вызываются периодическим и непериодическим колебательными процессами, которые выражаются в музыкальных звуках и шумах.

Свойства звука:

1) громкость. Зависит от силы и амплитуды колебания звуковой волны;

2) высота. Отражает частоту колебаний звуковой волны. Ухо человека воспринимает не все звуки. Вне пределов слышимости остаются ультразвуки и инфразвуки;

3) тембр. Каждый звук характеризуется особым характером и окраской. Тембр показывает

акустический состав звука.

Бинауральный характер слуха -- способность слуха определять направление, откуда происходит звук. Различают фазовый (направление звука обусловлено разностью времен прихода одинаковых фаз звуковой волны к обоим ушам) и амплитудный (направление звука обусловлено разностью громкостей, получающихся в обоих ушах) бинауральный эффект.

Осязание -- это ощущение прикосновения и давления. Орган осязания человека -- движущаяся рука, это орган труда и познания действительности. Она дает нам знание свойств материального мира. Основные свойства материального мира (твердость, упругость, непроницаемость) познаются движущей рукой и передаются ощущениями. Кожные ощущения -- это специфическое человеческое чувство работающей и движущейся руки. При познании материального мира совершаются двигательные процессы, которые переходят в ощупывания, т.е. в действенное познание предметов. Компоненты осязания идут от рецепторов, которые расположены в мышцах, связках и суставных сумках. При движении происходит раздражение рецепторов напряжением. Однако ощущение не сводится только к ощущениям давления или прикосновения. Такие осязательные ощущения, как прикосновение, мышечно-суставное давление, в сочетании с кожной чувствительностью отражают свойства, посредством которых познаются предметы окружающего нас мира. Взаимодействие ощущений давления и температуры дает нам ощущение влажности, а сочетание влажности с проницаемостью позволяет различать твердые и жидкие тела. Взаимодействие движущейся руки с материальными телами позволяет определить вязкость, шероховатость, гладкость и маслянистость. Осязание функционирует параллельно со зрением и под его контролем. У слепых осязание выступает отдельно от зрения. Обучение слепых основывается на осязании и движущейся руке.

ОБОНЯТЕЛЬНЫЕ ОЩУЩЕНИЯ

Вообще, ощущением называется простейший психический процесс отражения в коре головного мозга отдельных свойств предметов и явлений окружающего мира, которые воздействуют в данный момент на мозг человека через соответствующие органы чувств. Обонянием называется способность ощущать и различать пахучие вещества (например, запах пищи).

Обонятельные ощущения относятся к дискантным ощущениям, которые отражают запахи окружающих человека предметов. Органами обоняния являются обонятельные клетки, расположенные в верхней части носовой полости, а корковая часть обонятельного анализатора расположена в височной части. Раздражителями органа обоняния являются летучие вещества, которые обладают запахом. Это те вещества, которые могут проникать в обонятельную область как снаружи, т.е. через ноздри, так и из носоглотки. Следовательно, пахучие вещества в виде, например, пара, газа, тумана, пыли или дыма достигают рецепторов при вдыхании через нос или полость рта и распространяются через носоглотку в полость носа. В формировании обонятельного ощущения участвуют также рецепторы слизистой оболочки полости рта. К ним относятся тактильные, температурные, болевые рецепторы. Вещества, раздражающие только обонятельные рецепторы, называются ольфактивными, но существуют смешанные вещества, раздражающие также и другие рецепторы. Таким образом, обонятельный анализатор играет роль в определении свойств вещества, не только находящегося на том или ином расстоянии от человека, но и попавшего в рот человека.

Следует отметить, что обоняние у одного и того же человека может колебаться в достаточно широких пределах. При длительном контакте пахучих веществ со слизистой оболочкой наблюдается адаптация, т.е. понижение обонятельной чувствительности. Время адаптации у разных людей к различным запахам неодинаково. С повышением концентрации веществ оно уменьшается, поэтому люди, имеющие дело с сильно пахучими веществами, достаточно быстро привыкают к ним и престают их ощущать. Но полная адаптация к одному запаху не исключает чувствительности к другим.

У современного человека обонятельный анализатор развит хуже, чем у отдаленных его предков, так как у здорового человека ориентировочную функцию выполняют прежде всего зрение и слух. Но при поражении зрения и слуха обоняние наряду с оставшимися неповрежденными анализаторами приобретает особо важное значение. Например, слепоглухие пользуются обонянием, как зрячие пользуются зрением, т.е. определяют по запахам знакомые места и узнают знакомых людей.

Слух обеспечивает головной мозг богатством звуков, обилием информации, недоступной другим органам чувств. Слух собирает информацию, поступающую от всего, что окружает тело. Зрение, при всех его достоинствах, ограничено стимулами, находящимися перед глазами. Звуковые волны – ритмичные движения молекул воздуха создаются любым вибрирующим объектом: музыкальным инструментом, голосовыми связками и т.д. Другие среды – жидкости и твердые тела тоже могут передавать звук, но в вакууме звук не распространяется. Частота звуковых волн (количество волн в секунду) соответствует воспринимаемой высоте звука (повышенному или пониженному тону). Амплитуда звуковой волны соответствует количеству энергии, содержащемуся в ней, – ощущаемая громкость звука.

Ушная раковина действует подобно воронке, концентрирующей звуки. Попадая в ухо, звуковые волны наталкиваются на барабанную перепонку – тонкую мембрану внутри звукового прохода. Звуковые волны приводят барабанную перепонку в движение, она заставляет вибрировать слуховые косточки, соединяющие ее с улиткой – органом, образующим внутреннее ухо. Средне ухо заполнено вязкой жидкостью, а на его поверхности расположены нервные окончания – волосковые нервные клетки - именно они кодируют полученную информацию в нервный импульс и передают в мозг.

Для понимания механизма слуховых ощущений огромное значение имеет метод наблюдения клинического случая, а именно исследования расстройств слуха. Выделяют два вида глухоты. Глухота проводимости имеет место, когда ухудшена передача звуков от барабанной перепонки к внутреннему уху. Например, могут быть повреждены или обездвижены из-за болезни или травмы барабанные перепонки или слуховые косточки. Во многих случаях этот вид глухоты можно исправить при помощи слухового аппарата, который делает звуки более громкими и четкими. Нервная глухота является следствием повреждения волосковых клеток или слухового нерва. Слуховые аппараты в этом случае не помогают, т.к. сигналы блокируются и не достигают головного мозга. Особенно интересен такой вид нервной глухоты, как глухота раздражимости – имеет место, когда очень громкие звуки повреждают волосковые клетки в улитке. Как частный случай рассматривается охотничья глухота. Она возникает, если охотники не защищают органы слуха от звука выстрела. Слух сохраняется для всех звуков, кроме выстрела – он не воспринимается. Этот феномен позволил предположить, что за восприятие определенных звуков отвечают определенные рецепторы – волосковые нервные окончания.

Каждый из нас начинает жизнь примерно с 32000 волосковых клеток. Однако мы начинаем терять их уже в момент рождения. К 65 годам даже при бережном отношении к рецепторам слуха утрачивается почти 40% волосковых нервных окончаний. Если вы работаете в шумной обстановке или наслаждаетесь громкой музыкой, увлекаетесь мотоциклами и подобными развлечениями, вам может грозить глухота раздражимости (нервная). Волосковые клетки толщиной примерно с паутинку, они очень хрупкие и легко повреждаются. После их гибели их ничто не заменит. Угроза потери слуха зависит от громкости звука и от того, как долго он на вас воздействует. Ежедневное воздействие 85 децибелов и более может привести к хронической глухоте. Даже кратковременные воздействия звука громкостью 120 децибелов (рок-концерт) могут вызвать временное смещение порога (частичную обратимую потерю слуха). Кратковременное воздействие 150 дц. Реактивный самолет – может вызвать хроническую глухоту. Музыка и шум способны причинить вред, а танцы увеличивают этот риск, направляя кровяной поток от внутреннего уха к конечностям. Стереонаушники плеера также представляют опасность, достигая громкости примерно в 115 дц. Если вы слышите звук, идущий из наушников человека, находящегося радом, то скорее всего громкость причиняет необратимый вред ушам пользователя. Воздействие громких звуков, вызывающее шум в ушах, делает очень вероятным повреждение волосковых клеток. Если звуки, вызывающие это повреждение, будут повторяться, то вероятна хроническая тугоухость. Исследование людей, которые регулярно ходят на шумные концерты, показало, что 44% из них страдают от шума в ушах и у большинства отмечается частичная потеря слуха.

5.2.4. Ощущения обоняния и вкуса. Если вы не дегустатор, парфюмер или повар, то вы можете посчитать, что обоняние и вкус – второстепенные ощущения. Разумеется, человек может прожить без двух химических органов чувств, рецепторов, которые реагируют на молекулы химических веществ. Тем не менее, обоняние и вкус время от времени предотвращают отравления и делают нашу жизнь более приятной.

Рецепторы запаха реагируют главным образом на молекулы газообразных веществ. Когда воздух попадает к нам в нос, он проходит примерно поверх 5 миллионов нервных волокон, внедренных в покров носовых путей. Переносимые воздухом молекулы, проходя мимо оголенных нервных волокон, посылают нервные сигналы, которые направляются в головной мозг. Вопрос о том, как именно продуцируются определенные запахи, сегодня остается открытым. Одну из подсказок дает расстройство, называемое аносмией – обонятельная слепота. Аносмия позволяет предположить, что обонятельные волокна имеют рецепторы, чувствительные к специфическим запахам. Имеется по меньшей мере 100 видов рецепторов запаха. Каждый обонятельный рецептор чувствителен только к какой-то части структуры молекулы, посылая сигналы о выявлении определенных видов молекул, рецепторы дают возможность мозгу распознавать молекулярные отпечатки, указывающие на определенный запах. Эту теорию запаха называют теорией замка и ключа, т.к. можно предположить, что определенные обонятельные рецепторы воспринимают специфичные, только им предназначенные молекулы запаха по принципу мозаики. Запахи также частично идентифицируются местонахождением в носу рецепторов, активизирующих запах. И наконец, число активизированных рецепторов сообщает мозгу, насколько резок запах. Один широкомасштабный тест показал, что ощущать запахи неспособен один человек из 100. Люди с полной аносмией, как правило, обнаруживают, что обоняние далеко не второстепенное чувство. Если вы дорожите обонянием, то следите за тем, что вы вдыхаете. Опасность для обонятельных нервов представляют химические вещества, такие как аммиак, фотопроявители, средства для укладки волос, а также инфекции, аллергии и удары по голове, которые могут вызвать разрыв нервных волокон.

Существует по крайней мере четыре базовых ощущения вкуса: сладкого, соленого, кислого и горького. Мы наиболее чувствительны к горькому и кислому, менее к соленому, и в наименьшей степени к сладкому. Возможно этот порядок существует для предотвращения отравлений, поскольку горькие и кислые продукты бывают чаще всего несъедобными. Но, если существует 4 вкуса, то откуда такое богатство привкусов. Привкусы кажутся особенно разнообразными потому, что мы примешиваем к вкусу ощущения структуры материала, температуры, запаха и даже боли (обжигающий перец). Особенно влияет на вкус запах. Маленькие кусочки картофеля и яблок могут показаться совершенно одинаковыми на вкус, когда заложен нос. Рецепторы вкуса – вкусовые почки расположены главным образом на верхней стороне языка по его краям. Однако в небольшом количестве они находятся внутри ротовой полости. Когда растворенная пища попадает на вкусовые почки, она отправляет нервный импульс в головной мозг. Вкусовая чувствительность связана с тем, сколько вкусовых почек имеется на вашем языке, их может быть от 500 до 10 000. В последнем случае людям достаточно положить в кофе половину обычного количества сахара. Во многом подобно обонянию, сладкие и горькие вкусовые ощущения основываются на замково-ключевом соответствии между молекулами и имеющими замысловатую форму рецепторами.

5.2.5. Соместетические ощущения. Такие повседневные виды деятельности, как ходьба или бег, были бы невозможны без ощущений, идущих от тела, которые включают в себя кожные ощущения (прикосновение, давление, боль и температура), кинестетические ощущения (рецепторы в мышцах и суставах, определяющие положение движение тела) и вестибулярные ощущения (репторы внутреннего уха, отвечающие за равновесие, тяготение и ускорение).

Вестибулярная система известна, прежде всего, морской болезнью и другими разновидностями укачивания. Наполненные жидкостью мешочки вестибулярной системы (отолитовые органы) чувствительны к движению, ускорению и тяготению. Сильное гравитационное воздействие способно вызвать передвижение массы жидкости, которое в свою очередь сообщает раздражение волосковым рецепторным клеткам, позволяя ощущать силу тяготения. Вот почему инфекция внутреннего уха способна вызвать сильное головокружение. Наилучшим объяснением укачивания является теория сенсорного конфликта. Согласно ей, головокружение и тошнота имеют место, когда ощущения вестибулярной системы не соответствуют информации, получаемой от глаз и тела. На твердой поверхности информация, идущая от вестибулярной системы, органа зрения и кинестетической системы обычно совпадает, но в автомобиле, самолете, лодке эти сигналы могут иметь значительное расхождение. Многие яды также нарушают согласованность сведений вестибулярной системы и органов зрения и тела. Поэтому в процессе эволюции человечество научилось реагировать на сенсорный конфликт рвотными позывами, способствующими удалению яда.

Кожные рецепторы продуцируют по меньшей мере пять ощущений: легкого касания, давления, боли, холода и тепла. Рецепторы определенной формы специализируются на различных ощущениях, однако четкой специфики нет, так рецепторы температуры при очень сильном воздействии становятся рецепторами боли. В целом на поверхности тела находятся 200 тысяч нервных окончаний, реагирующих на температуру, 500 тысяч – на прикосновение и давление, 3 миллиона на боль. Количество рецепторов на каждом участке кожи различно. В среднем под коленом на кв. см. поверхности тела приходится около 232 болевых точек, на подушке большого пальца 60, на кончике носа –44. Фактически существует два вида боли – предаваемая большими нервными волокнами, она отличается резкостью, отчетливостью и быстродействием, ее передает предупреждающая система тела. И боль, передаваемая малыми нервными волокнами, – замедленная, ноющая, тупая, отличается широким распространением и очень неприятна – боль напоминающей системы. Она напоминает головному мозгу, что телу нанесено повреждение. Она вызывает сильную боль даже когда напоминание уже бесполезно – при неизлечимой форме рака, например.

Одной из важнейших характеристик сенсорных анализаторов является возможность адаптации. Чувствительность многих ощущений меняется на несколько порядков. Наименьшая степень адаптации свойственна боли, т.к. свидетельствует о нарушениях в организме, и быстрая адаптация к ней может грозить гибелью.

Звуковые волны , действующие на слуховой рецептор, представляют собой сгущения и разряжения воздуха в результате колебания издающих звуки предметов. Эти колебания концентрируются наружным ухом и через слуховой проход воздействуют на барабанную перепонку. Колебания барабанной перепонки передаются через систему косточек среднего уха во внутреннее ухо, в котором находится улитка. Улитка заполнена жидкостью. В результате периодических колебаний воздуха возникают колебательные движения жидкости в улитке. Эти колебания и воздействуют на слуховой рецептор – орган Корти. Основной частью этого органа является мембрана, состоящая из 24 тыс. волокон. Длина этих волокон возрастает от основания улитки к вершине. Предполагается, что эти волокна отвечают на внешние звуковые воздействия по принципу резонанса. Резонирующее колебание того или иного волокна трансформируется в нервный импульс, который соответствующим образом интерпретируется в височной области коры головного мозга.

Слуховые ощущения отражают высоту, силу и тембр звука . Высота звука определяется числом колебаний источника звука в 1 с. Орган слуха чувствителен к звукам в пределах от 20 до 20 тыс. колебаний в секунду. Но наибольшая слуховая чувствительность лежит в пределах 2000–3000 Гц. Интенсивность слухового ощущения – громкость – зависит от интенсивности звука.

Порог слухового ощущения отдельного человека значительно изменяется в зависимости от различных обстоятельств на протяжении небольшого промежутка времени. С возрастом происходит понижение чувствительности к звукам высокой частоты.

Осязательные (кожные) ощущения подразделяются на тактильные (ощущение прикосновения и давления), ощущение боли, ощущение тепла и ощущение холода. Каждый из этих видов кожных ощущений имеет свои рецепторы.

Тактильные ощущения – ощущения прикосновения и давления. Тактильные рецепторы наиболее многочисленны на кончиках пальцев и языка. Если на спине две точки прикосновения воспринимаются раздельно лишь на расстоянии 5 см, то на кончике пальцев и языка они воспринимаются как раздельные на расстоянии 1 мм. В коре головного мозга наиболее широко представлены рецепторы пальцев рук.

Температурные ощущения возникают от раздражения терморецепторов кожи. Существуют отдельные рецепторы для ощущения тепла и холода. По поверхности тела эти рецепторы располагаются неравномерно: в одних местах больше, в других меньше. Например, к холоду и боли наиболее чувствительна кожа спины и шеи, а к горячему – кончики пальцев и языка.

Болевые ощущения вызываются механическими, температурными и химическими воздействиями, которые достигают интенсивности, способной к разрушению организма. Болевые ощущения в значительной мере связаны с подкорковыми центрами, которые регулируются корой головного мозга. Они поддаются в некоторой степени торможению через вторую сигнальную систему.

Различные участки кожного покрова имеют разную температуру. Присущая данному участку кожи температура является физиологическим нулем. Ощущение тепла или холода возникает в зависимости от соотношения температуры воздействия с постоянной температурой данного участка кожи.

Слуховые ощущения являются отражением воздействующих на слуховой рецептор звуковых волн, т.е. продольных колебаний частиц воздуха, распространяющихся во все стороны от колеблющегося тела, которое служит источником звука.

Все звуки, которые воспринимает человеческое ухо, могут быть разделены на две группы: музыкальные (звуки пения, звуки музыкальных инструментов и др.) и шумы (всевозможные скрипы, шорохи, стуки и т.д.). Строгой границы между этими группами звуков нет, так как музыкальные звуки содержат шумы, а шумы могут содержать элементы музыкальных звуков. Человеческая речь, как правило, одновременно содержит звуки обеих групп.

Основными качествами слуховых ощущений являются: а) громкость, б) высота, в) тембр, г) длительность, д) пространственное определение источника звука. Каждое из этих качеств слуховых ощущений отражает определенную сторону физической природы звука.

В ощущении громкости отражается амплитуда колебаний. Амплитудой колебаний является наибольшее отклонение звучащего тела от состояния равновесия или покоя. Чем больше амплитуда колебания, тем сильнее звук, и, наоборот, чем меньше амплитуда, тем звук слабее.

Сила звука и громкость — понятия неравнозначные. Сила звука объективно характеризует физический процесс независимо от того, воспринимается он слушателем или нет; громкость — качество воспринимаемого звука. Если расположить громкости одного и того же звука в виде ряда, возрастающего в том же направлении, что и сила звука, и руководствоваться воспринимаемыми ухом ступенями прироста громкости (при непрерывном увеличении силы звука), то окажется, что громкость вырастает значительно медленнее силы звука.

Для измерения силы звука существуют специальные приборы, дающие возможность измерять ее в единицах энергии. Единицами измерения громкости звука являются децибелы.

Громкость обычной человеческой речи на расстоянии 1 метра составляет 16-22 децибел, шум на улице (без трамвая) — до 30 децибел, шум в котельной — 87 децибел.

В ощущении высоты звука отражается частота колебаний звуковой волны (а, следовательно, и длины ее волны). Длина волны обратно пропорциональна числу колебаний и прямо пропорциональна периоду колебаний источника звука.

Высота звука измеряется в герцах, т.е. в количестве колебаний звуковой волны в секунду. Чем больше частота, тем более высоким кажется нам воспринимаемый сигнал. Человек способен воспринимать звуковые колебания, частота которых находится в пределах от 20-20 000 герц, причем у отдельных людей чувствительность уха может давать различные индивидуальные отклонения.

речевых и музыкальных звуков (по Р. Шошолю, 1966)

Верхняя граница слуха у детей — 22 000 герц. К старости эта граница понижается до 15 000 герц и ниже. Поэтому пожилые люди часто не слышат высоких звуков, например стрекотание кузнечиков.

У животных верхняя граница слуха значительно выше, чем у человека (у собаки она доходит до 38 000 Гц.) При повышении интенсивности высоких звуков возникает ощущение неприятного щекотания в ухе (осязание звука), а затем чувство боли.

В ощущении тембра звука отражается форма звуковой волны. В самом простом случае форма звукового колебания будет соответствовать синусоиде. Такие звуки получили название «простых». Их можно получить только с помощью специальных приборов. Близким и простому звуку является звучание камертона — прибора, используемого для настройки музыкальных инструментов. Окружающие нас звуки состоят из различных звуковых элементов, поэтому форма их звучания, как правило, не соответствует синусоиде. Но тем не менее музыкальные звуки возникают при звуковых колебаниях, имеющих форму строгой периодической последовательности, а у шумов — наоборот.

Таким образом, сочетание простых звуков в одном сложном придает своеобразие форме звукового колебания и определяет тембр звучания. Тембр звучания зависит от степени слияния звуков. Чем проще форма звукового колебания, тем приятнее звучание. Поэтому принято выделять приятное звучание — консонанс и неприятное звучание — диссонанс.

Тембром называется то специфическое качество, которое отличает друг от друга звуки одной и той же высоты и интенсивности, издаваемые разными источниками (рояль, скрипка, флейта). Очень часто о тембре говорят как об «окраске» звука.

Тембровая окраска приобретает особенное богатство благодаря так называемому вибрато (К.Сишор, 1935), придающему звуку человеческого голоса, скрипки большую эмоциональную выразительность. Вибрато отражает периодические изменения (пульсации) высоты, интенсивности и тембра звука. Вибрато специально изучалось К.Сишором с помощью фотоэлектрических снимков. По его данным, вибрато, будучи выражением чувства в голосе, не дифференцировано для различных чувств. Вибрато играет значительную роль в музыке и пении; оно представлено и в речи, особенно эмоциональной. Хорошее вибрато порождает впечатление приятной гибкости, полноты, мягкости и богатства.

Продолжительность действия звука и временные отношения между отдельными звуками отражаются в виде той или иной длительности слуховых ощущений.

Слуховое ощущение относит звук к его источнику, звучащему в определенной среде, т.е. определяет местоположение звука. В лаборатории Павлова было обнаружено, что после рассечения мозолистого тела собаки исчезает способность определения местоположения источника звука. Таким образом, пространственная локализация звука определяется парной работой больших полушарий.

Каждое слуховое ощущение представляет собой взаимосвязь между основными качествами слуха, которые отражают взаимосвязь акустических и временно-пространственных свойств предметов и среды распространения исходящих от них звуковых волн.

Звук является объектом слухового ощущения. Он оценивается человеком субъективно. Все субъективные характеристики слухового ощущения связаны с объективными (физическими) характеристиками звуковой волны.

Воспринимаемые звуки человек различает их по тембру, высоте, громкости.

Тембр – « окраска» звука и определяется его гармоническим спектром. Различные акустические спектры соответствуют разному тембру, даже в том случае, когда основной тон у них одинаков. Тембр – это качественная характеристика звука.

Высотатона – субъективная оценка звукового сигнала, зависящая от частоты звука и его интенсивности. Чем больше частота, главным образом, основного тона, тем больше высота воспринимаемого звука. Чем больше интенсивность, тем ниже высота воспринимаемого звука.

Громкость – также субъективная оценка, характеризующая уровень интенсивности.

Громкость главным образом зависит от интенсивности звука. Однако восприятие интенсивности зависит от частоты звука. Звук большей интенсивности одной частоты может восприниматься как менее громкий, чем звук меньшей интенсивности другой частоты.

Опыт показывает, что для каждой частоты в области слышимых звуков

(16 – 20 . 10 3 Гц) имеется так называемый порог слышимости. Это минимальная интенсивность, при которой ухо еще реагирует на звук. Кроме того, для каждой частоты имеется так называемый порог болевых ощущений, т.е. то значение интенсивности звука, которое вызывает боль в ушах. Совокупности точек, отвечающих порогу слышимости, и точек, соответствующих порогу болевых ощущений, образуют на диаграмме (L,ν) две кривые (рис.1), которые пунктиром экстраполированы до пересечения.

Кривая порога слышимости (а), кривая порога боли (б).

Область, ограниченная этими кривыми, называется областью слышимости. Из приведенной диаграммы, в частности, видно, что менее интенсивный звук, соответствующий точке А, будет восприниматься более громким, чем звук более интенсивный, соответствующий точке В, так как точка А более удалена от порога слышимости, чем точка В.

4. Закон Вебера-Фехнера .

Громкость может быть оценена количественно путем сравнения слуховых ощущений от двух источников.

В основе создания шкалы уровней громкости лежит психофизический закон Вебера-Фехнера. Если увеличивать раздражение в геометрической прогрессии (т.е. в одинаковое число раз), то ощущение этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии (т.е. на одинаковое значение).

Применительно к звуку это формулируется так: если интенсивность звука принимает ряд последовательных значений, например, а I 0 , а 2 I 0,

а 3 I 0 ,….(а - некоторый коэффициент, а > 1) и т.д., то им соответствуют ощущения громкости звука Е 0 , 2 Е 0 , 3 Е 0 ….. Математически это означает, что уровень громкости звука пропорционален десятичному логарифму интенсивности звука. Если действуют два звуковых раздражителя с интенсивностями I и I 0, причем I 0 – порог слышимости, то согласно закону Вебера-Фехнера уровень громкости Е и интенсивность I 0 связаны следующим образом:

Е= k lg (I / I 0),

где k – коэффициент пропорциональности.

Если бы коэффициент k был постоянным, то следовало бы, что логарифмическая шкала интенсивностей звука соответствует шкале уровней громкостей. В этом случае уровень громкости звука так же, как и интенсивность, выражалась бы в белах или децибелах. Однако сильная зависимость k от частоты и интенсивности звука не позволяет измерение громкости свести к простому использованию формулы: Е= k lg(I / I 0).

Условно считают, что на частоте 1 кГц шкалы уровней громкости и интенсивности звука полностью совпадают, т.е. k = 1 и Е Б = lg (I / I 0). Чтобы различить шкалы громкости и интенсивности звука, децибелы шкалы уровней громкости называют фонами (фон).

Е ф = 10 k lg(I / I 0)

Громкость на других частотах можно измерить, сравнивая исследуемый звук

со звуком частотой 1 кГц.

Кривые равной громкости. Зависимость громкости от частоты колебаний в системе звуковых измерений определяется на основании экспериментальных данных при помощи графиков (рис. 2), которые называются кривыми равной громкости. Эти кривые характеризуют зависимость уровня интенсивности L от частоты ν звука при постоянном уровне громкости. Кривые равной громкости называют изофонамим.

Нижняя изофона соответствует порогу слышимости (Е = 0 фон). Верхняя кривая показывает верхний предел чувствительности уха, когда слуховое ощущение переходит в ощущение боли (Е = 120 фон).

Каждая кривая соответствует одинаковой громкости, но разной интенсивности, которые при определенных частотах вызывают ощущение этой громкости.

Звуковые измерения . Для субъективной оценки слуха применяется метод пороговой аудиометрии.

Аудиометрия – метод измерения пороговой интенсивности восприятия звука для разных частот. На специальном приборе (аудиометре) определяется порог слухового ощущения на разных частотах:

L п = 10 lg (I п /I 0),

где I п – пороговая интенсивность звука, которая приводит к возникновению слухового ощущения у испытуемого. Получают кривые – аудиограммы, которые отражают зависимость порога восприятия от частоты тона, т.е. это спектральная характеристика уха на пороге слышимости.

Сравнивая аудиограмму пациента (рис. 3, 2) с нормальной кривой порога слухового ощущения (рис. 3, 1), определяют разность уровней интенсивности ∆L=L 1 –L 2 . L 1 – уровень интенсивности на пороге слышимости нормального уха. L 2 - уровень интенсивности на пороге слышимости исследуемого уха. Кривая для ∆L (рис3, 3) называется потерей слуха.

Аудиограмма в зависимости от характера заболевания имеет вид, отличный от аудиограммы здорового уха.

Шумомеры – приборы для измерения уровня громкости. Шумомер снабжен микрофоном, который превращает акустический сигнал в электрический. Уровень громкости регистрируется стрелочным или цифровым измерительным прибором.

5. Физика слуха: звукопроводящая и звукопринимающая части слухового аппарата. Теории Гельмгольца и Бекеши.

Физика слуха связана с функциями наружного (1,2 рис.4), среднего (3, 4, 5, 6 рис.4) и внутреннего уха (7-13 рис. 4).

Схематическое представление основных элементов слухового аппарата человека: 1 – ушная раковина, 2 – наружный слуховой проход, 3 – барабанная перепонка, 4, 5, 6 – система косточек, 7 – овальное окно (внутреннего уха), 8 – вестибулярная лестница, 9 – круглое окно, 10 – барабанная лестница, 11 – геликотрема, 12 - улитковый канал, 13 - основная (базилярная) мембрана.

По выполняемым функциям в слуховом аппарате человека можно выделить звукопроводящую и звукопринимающую части, основные элементы которых представлены на рис.5.

1 – ушная раковина, 2 – наружный слуховой проход, 3 – барабанная перепонка, 4– система косточек, 5 – улитка, 6 – основная (базилярная мембрана, 7 – рецепторы, 8 – разветвление слухового нерва.

Основная мембрана весьма интересная структура, она обладает частотно-избирательными свойствами. На это обратил внимание еще Гельмгольц, который представлял основную мембрану аналогично ряду построенных струн пианино. По Гельмгольцу, каждый участок базилярной мембраны резонировал на определенную частоту. Лауреат Нобелевской премии Бекеши установил ошибочность этой резонансной теории. В работах Бекеши было показано, что основная мембрана является неоднородной линией передачи механического возбуждения. При воздействии акустическим стимулом по основной мембране распространяется волна. В зависимости от частоты эта волна по-разному затухает. Чем меньше частота, тем дальше от овального окна (7 рис.4) распространяется волна по основной мембране, прежде чем она начнет затухать. Так, например, волна с частотой 300 Гц до начала затухания распространяется приблизительно на 25 мм от овального окна, а волна с частотой 100 Гц достигает своего максимума вблизи 30 мм.

Согласно современным представлениям восприятие высоты тона определяется положением максимума колебаний основной мембраны. Эти колебания, воздействуя на рецепторные клетки кортиева органа, вызывают возникновение потенциала действия, который по слуховым нервам передается в кору головного мозга. Головной мозг окончательно обрабатывает поступающие сигналы.