Как работает наш слух и из чего состоит ухо?

Нет ничего удивительного в том, что у человека принято считать самым совершенным чувственным органом слуховой аппарат. Внутри него содержится наивысшая концентрация нервных клеток (свыше 30 000 датчиков).

Строение и функции среднего уха

Ухо человека имеет очень сложную анатомическую конструкцию, которая позволяет улавливать звуковые волны, определять направление источника звука и правильно его идентифицировать.

Состоит оно из трех основных отделов: наружного, среднего и внутреннего уха. Каждый из которых имеет строго определенные функции и особое строение.

Среднее ухо человека выполняет в первую очередь преобразование звуковых волн в нервные импульсы. Это его основная, но не единственная функция.

Среднее ухо начинается сразу за барабанной перепонкой, располагающейся в конце слухового прохода и отделяющей его от наружного уха. В состав среднего уха входят три основных элемента:

  • барабанная полость;
  • сосцевидные отростки;
  • слуховая труба.

Барабанная перепонка представляет собой небольшой лоскуток тонкой соединительной ткани, которая принимает непосредственное участие в преобразовании звуковых волн, улавливаемых наружным ухом.

Барабанная полость среднего уха располагается в выемке височной кости. Внутри нее в непосредственной близости находятся три самых малюсеньких косточки человеческого скелета: молоточек, стремечко и наковальня.

Акустические волны заставляют колебаться барабанную перепонку, и эти колебания передаются на косточки. А стремечко через овальное окно посылает сигнал в жидкость, которой заполнено внутреннее ухо – перилимфу.

Интересно, что конструкция слуховых косточек позволяет не только передавать, но и значительно усиливать звук.

Поверхность стремечка на порядок меньше, чем площадь барабанной перепонки, а значит – она ударяет по овальному окну намного сильнее, давая человеку возможность слышать даже очень тихие звуки.

Защитные функции среднего уха

Функции среднего уха не сводятся только к звукопроводимости. Оно еще является надежным защитным барьером, ограждающим нежное внутреннее ухо от:

  • попадания влаги, частичек пыли и грязи;
  • проникания и размножения патогенных микроорганизмов;
  • слишком интенсивного воздействия звуковой волны;
  • резких перепадов атмосферного давления;
  • механического воздействия.

Полость среднего уха заполнена воздухом и соединяется с носоглоткой при помощи евстахиевой трубы.

В нормальных условиях с обеих сторон барабанной перепонки давление воздуха одинаковое.

Но если атмосферное давление резко изменяется в любую сторону, то это растягивает барабанную перепонку и может привести в ее разрыву.

Это явление называется баротравмой. То же самое возникает при резком погружении на большую глубину. Для предотвращения баротравмы погружение надо осуществлять медленно. А при взлете или посадке самолета – приоткрывать рот или часто делать глотательные движения.

Анатомия среднего уха позволяет частично компенсировать громкие звуки. В нем размещаются две очень маленькие мышцы, одна из которых контролирует натяжение барабанной перепонки, а другая – амплитуду колебания стремечка.

Заложенный природой защитный механизм обеспечивает рефлекторное сокращение этих мышц при слишком громких звуках. Движения стремечка ограничивается и чувствительность уха временно снижается. Для его срабатывания необходимо около 10 мс.

Поэтому при взрывах, выстрелах и других стремительных звуках он не успевает компенсировать шум.

Болезни среднего уха

Строение среднего уха таково, что при его заболеваниях в первую очередь страдает нормальная проводимость звука и резко снижается порог слуховой чувствительности. Причинами заболевания внутреннего уха чаще всего становятся травмы, переохлаждение или воздействие патогенных микроорганизмов.

Читайте также:  Лечение горла прополисом в домашних условиях

Причем вирусы и бактерии могут попасть в ухо не только через наружный слуховой проход, но и из полости рта или носа через евстахиеву трубу. Именно поэтому ОРВИ, грипп, краснуха, ангина часто осложняются отитами.

Среди самых распространенных заболеваний среднего уха медики отмечают:

  • острый и хронический отиты;
  • баротравмы;
  • механические травмы;
  • врожденные патологии;
  • тугоухость 1-4 степени.

Особенно опасен гнойный отит, который при отсутствии правильного лечения может привести к воспалению мозговых оболочек (менингиту) и даже общему заражению крови (сепсису).

Гной скапливается за барабанной перепонкой и давит на нее, причиняя сильную боль.

Иногда происходит ее частичная перфорация, а в некоторых случаях – полный разрыв, который может привести к частичной или полной потере слуха.

К сожалению, среднее ухо строение имеет такое, что заболевания проявляются уже на той стадии, когда развился воспалительный процесс.

Основными симптомами болезни этого органа являются: резкая стреляющая боль, повышение температуры тела, часто покраснение козелка, головная боль, периодические головокружения.

При отитах из уха может выделяться гной или желтоватый экссудат с неприятным запахом. При появлении этих симптомов необходимо сразу же обратиться к врачу. Промедление и неправильное лечение грозит очень серьезными последствиями.

Анна Александрова

Функция слухового нерва

Для наличия такого органа чувств как слух необходимо, чтобы звук трансформировался с помощью перемещения жидкости во внутреннее ухо. Поскольку жидкости намного плотнее воздуха, без такой трансформации внутри уха мы бы воспринимали все звуки значительно тише. 

Звук поступает через наружное ухо, идет вниз по ушному каналу и доходит до барабанной перепонки. Затем вибрации напрямую передаются молоточку. Цепная реакция продолжается, когда молоточек отправляет сигнал наковальне. В течение всего процесса постепенного перемещения сигнала от относительно большой площади поверхности барабанной перепонки до маленького основания наковальни шаг за шагом этот сигнал усиливается.

После этого вибрация передается жидкости во внутреннем ухе. В раковине улитке находится большое количество маленьких волосков, которые действуют как сенсорные рецепторы. У них два основных предназначения: они еще больше усиливают звуковую волну, а также позволяют различать звуковые частоты. Благодаря всей этой цепочки реакций мы можем понимать речь и воспринимать разные звуки и слова.   

Восприятие звуков и ориентации

Толчки барабанной перепонки вызываются благодаря движению эндолимфы. Перелимфа, что передвигается по лестницам также влияет на восприятие звука. Колебания раздражают волосковые клетки кортиева органа, что и преобразует слышимые звуковые сигналы непосредственно в нервные импульсы.

Головной мозг человека получает информацию и анализирует ее. Исходя из полученных сведений, человек слышит звук.

За положение тела в пространстве отвечает вестибулярный аппарат. Грубо говоря, он действует подобно строительному уровню, используемому рабочими. Этот орган помогает поддерживать равновесие тела. Преддверие и полукружные каналы обладают очень сложным систематическим строением, внутри их расположены специальные рецепторы, именуемые гребешками.

Именно гребешки воспринимают движения головы и реагируют на них. Этом они напоминают волосковые клетки, находящиеся в улитке. Раздражение происходит благодаря наличию желеобразной субстанции в гребешках.

При необходимости ориентации в пространстве, рецепторы в преддверных мешочках приходят в активность. Линейное ускорение тела побуждает эндолимфу двигаться, что и вызывает раздражение рецепторов. Затем, информация о начале движения поступает в головной мозг человека. Теперь уже там происходит анализ полученных сведений. В том случае, если информация, полученная от глаз и от вестибулярного аппарата, различается, человек испытывает головокружение.

Читайте также:  Острый и хронический риносинусит: симптомы и лечение

Для правильного функционирования внутреннего уха необходимо соблюдать гигиену. Именно своевременная очистка слухового прохода от серы позволит сохранить слух в хорошем состоянии.

Слуховая рецепция

Под слуховой рецепцией понимают трансформацию механической энергии звуковых колебаний в электрофизиологические нервные импульсы, являющиеся закодированным выражением адекватного раздражителя звукового анализатора. Рецепторы спирального органа и другие элементы улитки служат генератором биотоков, именуемых улитковыми потенциалами. Существует несколько типов этих потенциалов: токи покоя, токи действия, микрофонный потенциал, суммационный потенциал.

Токи покоя регистрируются в отсутствие звукового сигнала и делятся на внутриклеточный и эндолимфатический потенциалы. Внутриклеточный потенциал регистрируется в нервных волокнах, в волосковых и опорных клетках, в структурах базилярной и рейснеровой (ретикулярной) мембран. Эндолимфатический потенциал регистрируется в эндолимфе улиткового протока.

Токи действия — это интерферированные пики биоэлектрических импульсов, генерируемые только волокнами слухового нерва в ответ на звуковое воздействие. Информация, содержащаяся в токах действия, находится в прямой пространственной зависимости от места раздражаемых на основной мембране нейронов (теории слуха Гельмгольца, Бекеши, Дэвиса и др.). Волокна слухового нерва группируются по каналам, т. е. по признаку их частотной пропускной способности. Каждый канал способен передавать только сигнал определенной частоты; таким образом, если в данный момент на улитку действуют низкие звуки, то в процессе передачи информации участвуют только «низкочастотные» волокна, а высокочастотные в это время находятся в состоянии покоя, т. е. в них регистрируется только спонтанная активность. При раздражении улитки длительным однотонным звуком частота разрядов в отдельных волокнах уменьшается, что связано с феноменом адаптации или утомлением.

Микрофонный эффект улитки является результатом ответа на звуковое воздействие только наружных волосковых клеток. Действие ототоксических веществ и гипоксия приводят к угнетению или исчезновению микрофонного эффекта улитки. Однако в метаболизме этих клеток присутствует и анаэробный компонент, поскольку микрофонный эффект сохраняется на протяжении нескольких часов после смерти животного.

Суммационный потенциал обязан своим происхождением реакции на звук внутренних волосковых клеток. При нормальном гомеостатическом состоянии улитки суммационный потенциал, регистрируемый в улитковом протоке, сохраняет оптимальный отрицательный знак, однако незначительная гипоксия, действие хинина, стрептомицина и ряда других факторов, нарушающих гомеостаз внутренних сред улитки, нарушают соотношение величин и знаков улитковых потенциалов, при котором суммационный потенциал становится положительным.

К концу 50-х гг. XX в. было установлено, что в ответ на звуковое воздействие в различных структурах улитки возникают определенные биопотенциалы, которые дают начало сложному процессу восприятия звуков; при этом акционные потенциалы (токи действия) возникают в рецепторных клетках спирального органа. В клиническом отношении представляется весьма важным факт высокой чувствительности этих клеток к дефициту кислорода, изменению уровня углекислоты и сахара в жидких средах улитки, нарушению ионного равновесия. Указанные изменения могут приводить к парабиотическим обратимым или необратимым патоморфологическим изменениям рецепторного аппарата улитки и к соответствующим нарушениям слуховой функции.

Отоакустическая эмиссия. Рецепторные клетки спирального органа помимо своей основной функции обладают еще одним удивительным свойством. В покое или при действии звука они приходят в состояние высокочастотной вибрации, в результате чего образуется кинетическая энергия, распространяющаяся как волновой процесс через ткани внутреннего и среднего уха и поглощающаяся барабанной перепонкой. Последняя под влиянием этой энергии начинает излучать наподобие диффузора громкоговорителя очень слабый звук в полосе 500-4000 Гц. Отоакустическая эмиссия является не процессом синаптического (нервного) происхождения, а результатом механических колебаний волосковых клеток спирального органа.

Читайте также:  Кровь из носа и головная боль: причины и последствия

Как устроено ухо человека

Наружное, среднее и внутреннее — основные отделы уха

Как устроено ухо человека

Височная кость человека является костным вместилищем органа слуха. Он состоит из трех основных отделов: наружного, среднего и внутреннего. Первые два служат для проведения звуков, третий содержит звукочувствительный аппарат и аппарат равновесия.

Как устроено ухо человека

Строение наружного уха

Как устроено ухо человека

Наружное ухо представлено ушной раковиной, наружным слуховым проходом, барабанной перепонкой. Ушная раковина улавливает и направляет звуковые волны в слуховой проход, но у человека она почти утратила свое основное назначение.

Как устроено ухо человека

Наружный слуховой проход проводит звуки к барабанной перепонке. В его стенках имеются сальные железы, выделяющие так называемую ушную серу. Барабанная перепонка находится на границе между наружным и средним ухом. Это круглая по форме пластинка размером 9*11мм. Она принимает звуковые колебания.

Как устроено ухо человека

Строение среднего уха

Как устроено ухо человека

Среднее ухо расположено между наружным слуховым проходом и внутренним ухом. Оно состоит из барабанной полости, которая расположена непосредственно за барабанной перепонкой, в которая через евстахиеву трубу сообщается с носоглоткой. Барабанная полость имеет объем около 1

Как устроено ухо человека

Она содержит три слуховых косточки, соединенных между собой:

Как устроено ухо человека
  • Молоточек;
  • наковальня;
  • стремечко.
Как устроено ухо человека

Эти косточки передают звуковые колебания с барабанной перепонки к овальному окну внутреннего уха. Они уменьшают амплитуду и увеличивают силу звука.

Как устроено ухо человека

Строение внутреннего уха

Как устроено ухо человека

Внутреннее ухо, или лабиринт, представляет собой систему полостей и каналов, заполненных жидкостью. Функцию слуха здесь выполняет только улитка — спирально закрученный канал (2,5 завитка). Остальные части внутреннего уха обеспечивают сохранение равновесия тела в пространстве.

Как устроено ухо человека

Звуковые колебания от барабанной перепонки посредством системы слуховых косточек через овальное отверстие передаются жидкости, заполняющей внутреннее ухо. Вибрируя, жидкость раздражает рецепторы, расположенные в спиральном (кортиевом) органе улитки.

Как устроено ухо человека

Спиральный орган — это звуковоспринимающий аппарат, расположенный в улитке. Он состоит из основной мембраны (пластинки) с опорными и рецепторными клетками, а также из нависающей над ними покровной мембраны. Рецепторы (воспринимающие) клетки имеют удлиненную форму. Их один конец фиксирован на основной мембране, а противоположный содержит 30-120 волосков разной длины. Эти волоски омываются жидкостью (эндолимфой) и соприкасаются с нависающей над ними покровной пластинкой.

Как устроено ухо человека

Звуковые колебания от барабанной перепонки и слуховых косточек передаются жидкости, заполняющей улитковые каналы. Эти колебания вызывают колебания основной мембраны вместе с волосковыми рецепторами спирального органа.

Во время колебаний волосковые клетки касаются покровной мембраны. В результате этого в них возникает разность электрических потенциалов, приводящая к возбуждению волокон слухового нерва, которые отходят от рецепторов. Получается своего рода микрофонный эффект, при котором механическая энергия колебаний эндолимфы превращается в электрическую нервного возбуждения. Характер возбуждений зависит от свойств звуковых волн. Высокие тона улавливаются узкой частью основной мембраны, у основания улитки. Низкие тона регистрируются широкой частью основной мембраны, у вершины улитки.

От рецепторов кортиева органа возбуждение распространяется по волокнам слухового нерва в подкорковые и корковые (в височной доле) центры слуха. Вся система, включающая звукопроводящие части среднего и внутреннего уха, рецепторы, нервные волокна, центры слуха в головном мозге, составляет слуховой анализатор.