Звучание которое мы слышим является. Динамический диапазон слуха
При передаче колебаний по воздуху, и до 220 кГц при передаче звука по костям черепа. Эти волны имеют важное биологическое значение, например, звуковые волны в диапазоне 300-4000 Гц соответствуют человеческому голосу. Звуки выше 20 000 Гц имеют малое практическое значение, так как быстро тормозятся; колебания ниже 60 Гц воспринимаются благодаря вибрационному чувству. Диапазон частот, которые способен слышать человек, называется слуховым или звуковым диапазоном ; более высокие частоты называются ультразвуком , а более низкие - инфразвуком .
Физиология слуха
Способность различать звуковые частоты сильно зависит от конкретного человека: его возраста , пола , подверженности слуховым болезням, тренированности и усталости слуха. Отдельные личности способны воспринимать звук до 22 кГц , а возможно - и выше.
Некоторые животные могут слышать звуки, не слышимые человеком (ультра- или инфразвук). Летучие мыши во время полёта используют ультразвук для эхолокации . Собаки способны слышать ультразвук, на чём и основана работа беззвучных свистков. Существуют свидетельства того, что киты и слоны могут использовать инфразвук для общения.
Человек может различать несколько звуков одновременно благодаря тому, что в ушной улитке одновременно может быть несколько стоячих волн .
Удовлетворительно объяснить феномен слуха оказалось необычайно сложной задачей. Человек, представивший теорию, объяснявшую бы восприятие высоты и громкости звука, почти наверняка гарантировал бы себе Нобелевскую премию.
Оригинальный текст (англ.)
Explaining hearing adequately has proven a singularly difficult task. One would almost ensure oneself a Nobel prize by presenting a theory explaining satisfactorily no more than the perception of pitch and loudness.
- Ребер, Артур С., Ребер (Робертс), Эмили С. The Penguin Dictionary of Psychology. - 3rd Edition. - Лондон : Penguin Books Ltd, . - 880 с. - ISBN 0-14-051451-1 , ISBN 978-0-14-051451-3
В начале 2011 г. в отдельных СМИ, связанных с научной тематикой, прошло краткое сообщение о совместной работе двух израильских институтов. В человеческом мозге выделены специализированные нейроны, позволяющие оценить высоту звука, вплоть до 0,1 тона. Животные, кроме летучих мышей, таким приспособлением не обладают, и для разных видов точность ограничена от 1/2 до 1/3 октавы. (Внимание! Данная информация требует уточнения!)
Психофизиология слуха
Проецирование наружу слуховых ощущений
Как бы ни возникали слуховые ощущения, мы относим их обыкновенно во внешний мир, и поэтому причину возбуждения нашего слуха мы всегда ищем в колебаниях, получаемых извне с того или другого расстояния. Эта черта в сфере слуха выражена гораздо слабее, нежели в сфере зрительных ощущений, отличающихся своей объективностью и строгой пространственной локализацией и, вероятно, приобретается также путём долгого опыта и контроля других чувств. При слуховых ощущениях способность к проецированию, объективированию и пространственной локализации не может достигнуть столь высоких степеней, как при зрительных ощущениях. Виной этому такие особенности строения слухового аппарата, как, например, недостаток мышечных механизмов, лишающий его возможности точных пространственных определений. Известно то огромное значение, какое имеет мышечное чувство во всех пространственных определениях.
Суждения о расстоянии и направлении звуков
Наши суждения о расстоянии, на котором издаются звуки, являются весьма неточными, в особенности если глаза человека закрыты и он не видит источника звуков и окружающие предметы, по которым можно судить об «акустике окружения» на основании жизненного опыта, либо акустика окружения нетипична: так, например, в акустической безэховой камере голос человека, находящегося всего в метре от слушающего, кажется последнему в разы и даже десятки раз более удалённым. Также знакомые звуки представляются нам тем более близкими, чем они громче, и наоборот. Опыт показывает, что мы менее ошибаемся в определении расстояния шумов, нежели музыкальных тонов. Способность суждения о направлении звуков у человека весьма ограничена: не имея подвижных и удобных для собирания звуков ушных раковин , он в случаях сомнений прибегает к движениям головы и ставит её в положение, при котором звуки различаются наилучшим образом, то есть звук локализируется человеком в том направлении, с которого он слышится сильнее и «яснее».
Известно три механизма, при помощи которых можно различить направление звука:
- Разница в средней амплитуде (исторически первый обнаруженный принцип): для частот выше 1 кГц, то есть таких, что длина звуковой волны меньше, чем размер головы слушающего, звук, достигающий ближнего уха, имеет бо́льшую интенсивность.
- Разница в фазе: ветвистые нейроны способны различать фазовый сдвиг до 10-15 градусов между приходом звуковых волн в правое и левое ухо для частот в примерном диапазоне от 1 до 4 кГц (что соответствует точности в определении времени прихода в 10 мкс).
- Разница в спектре: складки ушной раковины , голова и даже плечи вносят в воспринимаемый звук небольшие частотные искажения, по-разному поглощая различные гармоники, что интерпретируется мозгом как дополнительная информация о горизонтальной и вертикальной локализации звука.
Возможность мозга воспринимать описанные различия в звуке, слышимым правым и левым ухом, привело к созданию технологии бинауральной записи .
Описанные механизмы не работают в воде: определение направления по разности громкостей и спектра невозможно, так как звук из воды проходит практически без потерь напрямую в голову, и значит в оба уха, из-за чего громкость и спектр звука в обоих ушах при любом расположении источника звука с высокой точностью одинаковы; определение направления источника звука по фазовому сдвигу невозможно, так как из-за гораздо более высокой в воде скорости звука длина волны возрастает в несколько раз, а значит фазовый сдвиг многократно уменьшается.
Из описания приведённых механизмов понятна и причина невозможности определения расположения источников низкочастотного звука.
Исследование слуха
Слух проверяют с помощью специального устройства или компьютерной программы под названием «аудиометр ».
Определяют и частотные характеристики слуха, что важно при постановке речи у слабослышащих детей.
Норма
Восприятие частотного диапазона 16 Гц − 22 кГц с возрастом изменяется - высокие частоты перестают восприниматься. Уменьшение диапазона слышимых частот связано с изменениями во внутреннем ухе (улитке) и с развитием с возрастом нейросенсорной тугоухости.
Порог слышимости
Порог слышимости - минимальное звуковое давление, при котором звук данной частоты воспринимается ухом человека. Величину порога слышимости выражают в децибелах . За нулевой уровень принято звуковое давление 2·10 −5 Па на частоте 1 кГц. Порог слышимости у конкретного человека зависит от индивидуальных свойств, возраста, физиологического состояния.
Порог болевого ощущения
Порог болевого ощущения слуховой - величина звукового давления, при котором в слуховом органе возникают боли (что связано, в частности, с достижением предела растяжимости барабанной перепонки). Превышение данного порога приводит к акустической травме. Болевое ощущение определяет границу динамического диапазона слышимости человека, который в среднем составляет 140 дБ для тонального сигнала и 120 дБ для шумов со сплошным спектром.
Патология
См. также
- Слуховая галлюцинация
- Слуховой нерв
Литература
Физический энциклопедический словарь/Гл. ред. А. М. Прохоров. Ред. коллегия Д. М. Алексеев, А. М. Бонч-Бруевич, А. С. Боровик-Романов и др. - М.: Сов. энцикл., 1983. - 928 с., стр. 579
Ссылки
- Видеолекция Слуховое восприятие
| Системы органов человека | |
|---|---|
| Сердечно-сосудистая система (сердце , сосуды) Лимфатическая система Пищеварительная система Эндокринная система Иммунная система Сенсорная система (соматосенсорная система , зрительная система , обонятельная сенсорная система , слуховая сенсорная система , вкусовая сенсорная система) Покровная система Нервная система (центральная , периферическая) Опорно-двигательная система (костная система , мышечная система) мочеполовая система (репродуктивная система , мочевыделительная система) Дыхательная система |
Wikimedia Foundation . 2010 .
Синонимы :Смотреть что такое "Слух" в других словарях:
слух - слух, а … Русский орфографический словарь
слух - слух/ … Морфемно-орфографический словарь
Сущ., м., употр. часто Морфология: (нет) чего? слуха и слуху, чему? слуху, (вижу) что? слух, чем? слухом, о чём? о слухе; мн. что? слухи, (нет) чего? слухов, чему? слухам, (вижу) что? слухи, чем? слухами, о чём? о слухах восприятие органами… … Толковый словарь Дмитриева
Муж. одно из пяти чувств, коим распознаются звуки; орудие его ухо. Слух тупой, тонкий. У глухих и безухих животных слух заменяется чувством сотрясения. Идти на слух, искать по слуху. | Музыкальное ухо, внутренее чувство, постигающее взаимный… … Толковый словарь Даля
Слуха, м. 1. только ед. Одно из пяти внешних чувств, дающее возможность воспринимать звуки, способность слышать. Ухо – орган слуха. Острый слух. «До слуха его долетел хриплый крик.» Тургенев. «Желаю славы я, чтоб именем моим твой слух был поражен … Толковый словарь Ушакова
Органы слуха у человека позволяют воспринимать и анализировать все многообразие звуков внешнего мира. Благодаря слуху человек не только различает звуки, распознает их характер, но и овладевает способностью говорить.
Древние жители Месопотамии считали, что уши — хранители разума, так как человек воспринимает ими мудрые советы. Не так давно на месте бывшего Вавилона раскопали изображение божества с необыкновенно большими ушами. Именно таким образом вавилоняне выразили свое почтение к великой мудрости бога. Находка относится к периоду, от стоящему от наших дней на 2800 лет.
Надо отметить, что нынче посредством opганов слуха мы получаем значительно меньше информации, чем с помощью органов зрения. Это связано с тем, что основная масса информации в настоящее время закодирована в виде букв. Для чтения же (в особенности про себя) уши вообще не нужны. Поэтому правомочен тезис о том, что в доалфавитный период доминирующим органом ощущения и ориентации было ухо.
Установлено, что ухо человека способно воспринимать лишь определенные звуки — такие, которые вызываются колебаниями с частотой от 10-20 до 15000-20000 герц. Инфразвуки имеют частоту колебаний ниже 10-20 герц, поэтому человек их не слышит. Звуки с частотой колебания выше 20000 герц называются ультразвуками. Физическая энергия ультразвуков способна изменять течение обменных процессов в клетках и тканях организма и поэтому используется в лечебных целях.
Обычно люди слышат звуки частотой не выше 16, редко 20 тысяч колебаний в секунду. Однако сравнительно недавно ученые установили, что многие больные астмой обладают способностью слышать звуки очень высокой частоты — 25000 колебаний в секунду, а дети — даже 30000. Полагают, что причина итого явления кроется в повышении общей чувствительности организма больного и остром реакции на различные физические и химические раздражители.
Диапазон звуков, наиболее важных для распознавания речи, находится в пределах от 1 до 3 тысяч герц. В этих пределах чувствительность слуха человека максимальна.
Многим, особенно музыкантам-профессионалам, давно известно, что определенные ритмы, тембры звуков и тональности у некоторых людей вызывают цветовые ассоциации. Подобным «цветовым слухом» обладали известные композиторы Римский-Корсаков, Скрябин, Сметана.
Какая острота слуха нормальна? Слух принято считать нормальным, если человек воспринимает речь шепотом на расстоянии 6-7 метров.
С возрастом слух меняется. Наибольшая острота слуха наблюдается в возрасте 12-20 лет, а затем постепенно падает.
Откуда идет звук? Человек определяет это без труда. Интересна физиологическая основа этого явления. Звук представляет собой колебания воздуха. Эти колебания распространяются в воздушной среде со скоростью 300 метров в секунду. Если они доходят до человека справа, то правое ухо на тысячную долю секунды воспринимает их раньше, чем левое. Последовательность восприятия звука двумя органами слуха позволяет человеку безошибочно определить, откуда идет звук.
Некоторую роль при этом играет и отражающая способность черепа: звук, идущий справа, достигает левого уха ослабленным. Если источник звука находится на одинаковом расстоянии от обоих ушей спереди или сзади, то определить направление звука невозможно. Вот почему «аукаться» в лесу следует неоднократно, поворачивая голову в разные стороны. Иначе молено пойти в обратном направлении.
Каждый из нас не раз слышал эхо. Как оно возникает? Эхо — это отражение волны воздуха. Если отражающая звук скала находится от нас на расстоянии меньше 30 метров, то эхо не возникает. На реке Рейн есть местность, где эхо повторяет слово 20 раз. Во Франции у города Верден стоят две башни на расстоянии 60 метров друг от друга, и если стать между ними и крикнуть, то молено услышать отголоски 12 раз.
Знаменито «Ухо Дионисия» — высеченный у Сиракуз и действительно похожий на человеческое ухо гигантский грот, где эхо достигает такой силы, что шорох разорванного у входа бумаленого листа отдается из глубины пушечным выстрелом.
Звук можно не только слышать, но и увидеть. В Англии один человек, стоявший на холме, вдруг увидел длинную узкую тень, мчавшуюся к нему через долину. Когда она добежала до него, человек ощутил сильный толчок и услышал звук сильного взрыва. Как оказалось, в нескольких милях от него взорвался пороховой склад, и взрывная волна сжала воздух до такой плотности, что он стал отбрасывать тень.
Кстати, артиллеристам во время выстрела рекомендуется открывать рот. Почему? Громкий звук порождает мощную воздушную волну, которая с большой силой давит на барабанные перепонки. В результате, если не открыть рот, могут пострадать и перепонки, и косточки среднего уха, и улитковый аппарат.
Ушная раковина, как рефлектор, собирает звуковые волны и направляет их по наружному слуховому проходу к барабанной перепонке. Под действием этих волн барабанная перепонка вибрирует и передает вибрацию на систему крошечных косточек среднего уха - молоточек, наковальню и стремечко. Те, в свою очередь, через овальное окошечко - перилимфе - в канал преддверия. Слуховые косточки одновременно уменьшают амплитуду колебаний звуковых волн и увеличивают их силу. Волна давления звука передается на перилимфу, вызывая выбухание круглого окна. Таким образом колебания барабанной перепонки приводят в колебательные движения перилимфу верхнего и нижнего канала. Так как мембрана, отделяющая лестницу преддверья от протока улитки, очень тонка, то в колебание вовлекаются также эндолимфа и основная мембрана, на которой располагаются волосковые слуховые клетки. При этом волоски касаются покровной пластинки, деформируются и в рецепторах возникает рецепторный потенциал - возбуждение.
Возбуждение от волосковых клеток кортиева органа передается через слуховой нерв, ганглиозные клетки которого находятся в спиральном узле улитки. Остальные нейроны располагаются в ткани мозга. Большинство слуховых путей перекрещивается. В слуховой зоне коры головного мозга нервные импульсы трансформируются в слуховые ощущения.
Человек воспринимает звуки с частотой от 16 до 22000 Гц (колебаний в секунду). Звуки речи имеют частоту от 150 до 2500 Гц. С возрастом порог восприятия уменьшается и человек слышит звуки, частота которых доходит до 15 000 Гц. Поэтому у стариков и пожилых людей слух значительно ослаблен и они слышат не все звуки.
Собаки воспринимают звуки с частотой до 38000 Гц, кошки - до 70000 Гц.
К наружному уху относятся ушная раковина, слуховой проход и барабанная перепонка, которая закрывает внутренний конец слухового прохода. Слуховой проход имеет неправильную изогнутую форму. У взрослого человека длина его составляет около 2,5 см, а диаметр около 8 мм. Поверхность слухового прохода покрыта волосками и содержит железы, выделяющие ушную серу, которая необходима для поддержания влажности кожи. Слуховой проход обеспечивает также постоянную температуру и влажность барабанной перепонки.
- Среднее ухо
Среднее ухо – это заполненная воздухом полость за барабанной перепонкой. Эта полость соединяется с носоглоткой посредством евстахиевой трубы – узкого хрящевого канала, который обычно находится в закрытом состоянии. Глотательные движения открывают евстахиеву трубу, что обеспечивает поступление воздуха в полость и выравнивание давления по обе стороны барабанной перепонки для ее оптимальной подвижности. В полости среднего уха находятся три миниатюрные слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремя. Одним концом молоточек соединен с барабанной перепонкой, другой его конец связан с наковальней, которая, в свою очередь соединена со стременем, а стремя с улиткой внутреннего уха. Барабанная перепонка постоянно колеблется под действием улавливаемых ухом звуков, а слуховые косточки передают ее колебания во внутреннее ухо.
- Внутреннее ухо
Во внутреннем ухе содержится несколько структур, но к слуху отношение имеет только улитка, получившая свое название из-за спиральной формы. Улитка разделена на три канала, заполненные лимфатическими жидкостями. Жидкость в среднем канале отличается по составу от жидкости в двух других каналах. Орган, непосредственно ответственный за слух (Кортиев орган), находится в среднем канале. Кортиев орган содержит около 30000 волосковых клеток, которые улавливают колебания жидкости в канале, вызванные движением стремени, и генерируют электрические импульсы, которые по слуховому нерву передаются к слуховой зоне коры головного мозга. Каждая волосковая клетка реагирует на определенную звуковую частоту, причем высокие частоты улавливаются клетками нижней части улитки, а клетки, настроенные на низкие частоты, располагаются в верхней части улитки. Если волосковые клетки по каким-либо причинам гибнут, человек перестает воспринимать звуки соответствующих частот.
- Слуховые проводящие пути
Слуховые проводящие пути – это совокупность нервных волокон, проводящих нервные импульсы от улитки к слуховым центрам коры головного мозга, в результате чего возникает слуховое ощущение. Слуховые центры расположены в височных долях головного мозга. Время, потраченное на прохождение слухового сигнала от внешнего уха к слуховым центрам мозга, составляет около 10 миллисекунд.
Как устроено ухо человека (рисунок предоставлен фирмой Siemens)
Восприятие звука
Ухо последовательно преобразует звуки в механические колебания барабанной перепонки и слуховых косточек, затем в колебания жидкости в улитке и, наконец, в электрические импульсы, которые по проводящим путям центральной слуховой системы передаются в височные доли мозга для распознавания и обработки.
Мозг и промежуточные узлы слуховых проводящих путей извлекают не только информацию о высоте и громкости звука, но и другие характеристики звука, например, интервал времени между моментами улавливания звука правым и левым ухом – на этом основана способность человека определять направление, по которому приходит звук. При этом мозг оценивает как информацию, полученную от каждого уха в отдельности, так и объединяет всю полученную информацию в единое ощущение.
В нашем мозгу хранятся «шаблоны» окружающих нас звуков – знакомых голосов, музыки, опасных звуков и т.д. Это помогает мозгу в процессе обработки информации о звуке быстрее отличить знакомые звуки от незнакомых. При снижении слуха мозг начинает получать искаженную информацию (звуки становятся более тихими), что приводит к ошибкам в интерпретации звуков. С другой стороны, нарушения в работе мозга в результате старения, травмы головы или неврологических болезней и расстройств могут сопровождаться симптомами, похожими на симптомы снижения слуха, например, невнимательность, отрешенность от окружения, неадекватная реакция. Для того чтобы правильно слышать и понимать звуки, необходима согласованная работа слухового анализатора и мозга. Таким образом, без преувеличения можно сказать, что человек слышит не ушами, а мозгом!
Если вы слышите какие-то звуки, которых не слышат другие люди, это вовсе не значит, что у вас слуховые галлюцинации и пора к психиатру. Возможно, вы относитесь к категории так называемых «хамеров». Термин происходит от английского слова «hum» («гул, гудение, жужжание»).
Странные жалобы
Впервые на феномен обратили внимание в 50-х годах прошлого столетия: люди, проживающие в разных концах планеты, жаловались на то, что постоянно слышат некий равномерный гудящий звук. Чаще всего об этом рассказывали жители сельской местности. Они утверждали, что непонятный звук усиливается в ночное время (видимо, потому что в это время снижается общий звуковой фон). У тех, кто слышал его, нередко наблюдались и побочные эффекты – головная боль, тошнота, головокружение, носовые кровотечения и бессонница.
В 1970 году на загадочный шум пожаловались сразу 800 британцев. Подобные эпизоды происходили также в Нью-Мексико и Сиднее.
В 2003 году специалист по акустике Джефф Левенталь обнаружил, что странные звуки способны слышать лишь 2% всех жителей Земли. Преимущественно это люди в возрасте от 55 до 70 лет. В одном случае хамер даже покончил жизнь самоубийством, так как не мог выносить непрекращающийся гул.
«Это своего рода пытка, иногда просто хочется закричать, - так описывала свои ощущения Кэти Жак из Лидса (Великобритания). - Трудно уснуть, потому что я слышу этот пульсирующий звук непрерывно. Начинаешь ворочаться и еще больше думаешь об этом».
Откуда шум?
Отыскать источник шума исследователи пытались давно. В начале 1990-х сотрудники Лос-Аламосской национальной лаборатории университета Нью-Мексико пришли к выводу, что хамеры слышат звуки от движущегося транспорта и заводов. Но эта версия спорна: ведь, как уже говорилось выше, большинство хамеров проживают в сельской местности.
По другой версии, никакого гула на самом деле нет: это иллюзия, порожденная больным мозгом. И наконец, самая интересная гипотеза предполагает, что некоторые люди проявляют высокую чувствительность к низкочастотным электромагнитным излучениям или сейсмической активности. То есть они слышат «гул Земли», на который большинство людей внимания не обращает.
Парадоксы слуха
Дело в том, что среднестатистический человек способен воспринимать звуки в диапазоне от 16 герц до 20 килогерц, если звуковые колебания передаются по воздуху. При передаче звука по костям черепа диапазон возрастает до 220 килогерц.
Например, колебания человеческого голоса могут варьироваться в пределах 300-4000 герц. Звуки выше 20 000 герц мы воспринимаем уже хуже. А колебания ниже 60 герц воспринимаются нами как вибрации. Высокие частоты называются ультразвуком, низкие – инфразвуком.
Не все люди одинаково реагируют на различные звуковые частоты. Это зависит от множества индивидуальных факторов: возраста, пола, наследственности, наличия слуховых патологий и проч. Так, известно, что есть люди, способные воспринимать звуки высокой частоты - до 22 килогерц и выше. В то же время животные порой способны слышать акустические колебания в диапазоне, недоступном человеку: летучие мыши используют ультразвук для эхолокации во время полетов, а киты и слоны предположительно общаются между собой при помощи инфразвуковых колебаний.[С-BLOCK]
В начале 2011 года израильские ученые выяснили, что в человеческом мозге имеются особые группы нейронов, которые позволяют оценить высоту звука вплоть до 0,1 тона. У большинства видов животных, за исключением летучих мышей, таких «приспособлений» не имеется. С возрастом из-за изменений во внутреннем ухе люди начинают хуже воспринимать высокие частоты и развивается нейросенсорная тугоухость.
Но, видимо, не все так просто с нашим мозгом, раз кто-то с годами перестает слышать даже обычные звуки, а кто-то, напротив, начинает слышать то, что недоступно слуху окружающих.[С-BLOCK]
Чем же можно помочь хамерам, ведь они так страдают от своего «дара»? Ряд специалистов считают, что излечить их могла бы так называемая когнитивно-поведенческая терапия. Но сработать она может лишь в том случае, если проблема связана исключительно с психическим состоянием человека. А если нет?
Джефф Левенталь отмечает, что на сегодняшний день феномен хамеров является одной из тайн, разгадка которых пока не найдена.