Mis määrab heli tajumise kvaliteedi? Heli tajumine inimese kõrva poolt

Meie helide tajumise protsess sõltub sissetuleva heliteabe kvaliteedist ja meie psüühika seisundist.

Helidest ja sellest, mida me kuuleme.

Heli võib kujutada vibratsiooniallikast teatud kiirusega lineaarselt liikuva keskkonna laine tihenemisena. Kauguse kasvades kaotab laine oma "tiheduse", hääbudes järk-järgult. Heli sumbumine on pöördvõrdeline heliallika kauguse ruuduga. Heli levimise kiirus gaasides sõltub gaasi olemusest, keskkonna tihedusest, temperatuurist ja staatilisusest atmosfääri rõhk. Vedelatele ja gaasilistele keskkondadele – peamiselt olenevalt keskkonna olemusest. Niisiis jääb see väärtus õhus vahemikku 330–345 m/s, kui temperatuur muutub vahemikus 0–200 C, vees – umbes 1500 m/s, terases – 6000 m/s.

Kuulmisanalüsaatori ehitust käsitlev artikkel kirjeldab välis- ja keskkõrva kaudu kuulmisorganite helide tajumise põhimehhanismi ning transformatsioone. helilained sisse elektrilisteks impulssideks sisekõrv. Välja arvatud lennutee heli juhtivus sisekõrva retseptorrakkudesse, on heli tajumiseks ka luutee, kuna helilained mitte ainult ei sisene väliskuulmekanalisse, vaid vibreerivad ka kolju luid. See mehhanism on oluline selleks, et mõista, miks me kuuleme oma hääle heli moonutatuna. Luulise helijuhtivuse korral jõuavad retseptorrakkudeni vaid väikese vibratsiooni amplituudiga kõrged helid, seega kuuleme oma häält ümbritsevast kõrgemal.

Samuti on olemas mikrolaine kuulmisefekt, mis hõlmab mikrolainekiirguse auditoorset tajumist. Impulss- või moduleeritud mikrolainekiirgusega kokkupuutel toimub helide tajumine otse inimese kolju sees. Selle protsessi käigus tekivad lööklained, mida inimene tajub heliinformatsioonina, mida keegi teine ​​ei kuule. Ühtlasi avastati, et sobiva moduleeriva signaali valikuga on võimalik läbi mikrolainekiirguse edastada inimesele heliinformatsiooni üksikute sõnade või fraaside kujul.

Kuulmisaistingu selektiivsus helilist teavet.

Helid, mida kuuleme, on heliteave, mille aju dekodeerib ja teisendatakse subjektiivseteks heliideedeks või -piltideks. Meieni jõudvaid helisid on võimalik mõõta ja objektiivselt kirjeldada, kuid heli tajumine on individuaalne ja selektiivne See ei sõltu ainult meie kuulmisanalüsaatori töö kvaliteedist, vaid ka psühholoogilisest seisundist, meeleolust ja hetkevajadustest.

Tavaliselt ei kuule me kella tiksumist ega ventilaatori müra, kui oleme hõivatud millegagi, mis meid huvitab. Aga kui me kuulame, siis kuuleme oma hingamist. Ära tüüta meid valjud helid"Meie kõrvadest mööda", kuid huvitavad ja olulised, isegi väga vaiksed, võivad põhjustada tõsise emotsionaalse reaktsiooni. Meie kuuldeaparaadid on kuuldava teabe jaoks äärmiselt valivad. Selline subjektiivne helide tajumine tekib tänu omamoodi aju sisendfiltrile, mis pärsib meile mittevajalike helide tajumist. Heli filtreerimine, mis rohib välja kasutu rämpsposti, võimaldab meil esile tõsta seda, mis on tõeliselt oluline. Sel hetkel teavet.

Heliinfo filtreerimisel ilma teadvuse osaluseta on aga ka varjukülg. Mõned madala sagedusega ja aeglase rütmiga helimustrid mõjuvad sügavalt lihaste või vaimselt lõdvestavalt. Sellise muusika helide ja rütmide tajumine võib samuti luua tingimused keha mobiliseerimiseks, ilma et see mõjutaks seda teadliku kontrolli kaudu. Näiteks on iidsetest aegadest teada, et trummi rütm aitab sõduritel rumalalt kõndida ka väga väsinuna. Sellist usaldusväärset teavet kasutatakse šamaanide, hüpnotisööride või psühhoterapeutide soovituste mõju suurendamiseks.

Meieni saabuvate helilainete muundamine heliinformatsiooniks toimub aastal kuulmisanalüsaator, ja saabuvate signaalide lõplikku töötlemist saab teha mitmes aju kuulmiskeskuses, vahetades teavet teiste oluliste keskustega, eeskätt motoorika ja nägemiskeskusega. Samuti on võimalik kasutada mällu salvestatud heliinformatsiooni kuuldavat taju, et võrrelda ja tuvastada uus heliesitus.

Heliärrituse suuna määramine.

Et aru saada, kust heliinfo pärineb, peab krokodill keerama oma keha, kassil on vaja ainult kõrvu pöörata ja inimesel pole vaja üldse liigutusi teha.

Inimesel on stereofooniline helitaju, mis määrab heli horisontaalse suuna kahel põhilisel viisil: heli ühest kõrva sisenemise ja teise sisenemise vahelise viivituse ja mõlema kõrva helide intensiivsuse erinevuse järgi. Esimene heli tajumise mehhanism toimib kõige paremini sagedustel alla 3000 hertsi (Hz) ja teine ​​mehhanism kõrgematel sagedustel, kuna nendel sagedustel olev pea on heliteabele olulisem takistus.

Kui inimene vaatab otse heliallikasse, jõuab heliinformatsioon mõlemasse kõrva korraga, kuid kui üks kõrv on stiimulile lähemal kui teine, siis esimesest kõrvast tulevad helisignaalid sisenevad ajju mõni mikrosekund enne heliinfot, teiseks.

Eristada, kas heliallikas on inimese ees või taga, samuti ülal või all, saavutatakse peamiselt keeruka vormi abil kõrvad, mis muudab kõrva siseneva heli intensiivsust sõltuvalt sellest, millisest suunast see tuleb.

Inimene tajub heli läbi kõrva (joonis).

Väljas asub kraanikauss väliskõrv , läbides läbimõõduga kuulmekäiku D 1 = 5 mm ja pikkus 3 cm.

Järgmine on kuulmekile, mis helilaine mõjul vibreerib (resoneerib). Membraan on kinnitatud luude külge keskkõrva , edastades vibratsiooni teisele membraanile ja edasi sisekõrva.

Sisekõrv näeb välja nagu vedelikuga keeratud toru (“tigu”). Selle toru läbimõõt D 2 = 0,2 mm pikkus 3-4 cm pikk.

Kuna helilaines esinevad õhuvõnked on nõrgad, et ergutada vedelikku vahetult kõrvakõrvas, täidavad kesk- ja sisekõrva süsteem koos nende membraanidega hüdraulilise võimendi rolli. Sisekõrva trummikile pindala on väiksem kui keskkõrva membraani pindala. Heli rõhk kuulmekiledele on pöördvõrdeline pindalaga:

.

Seetõttu suureneb rõhk sisekõrvale märkimisväärselt:

.

Sisekõrvas on kogu pikkuses venitatud teine ​​membraan (pikisuunaline), kõrva algusest kõva ja lõpus pehme. Selle pikisuunalise membraani iga sektsioon võib vibreerida oma sagedusega. Kõvas osas ergastatakse kõrgsageduslikke võnkumisi ja pehmes osas madala sagedusega võnkumisi. Mööda seda membraani on vestibulokohleaarne närv, mis tunneb vibratsioone ja edastab need ajju.

Heliallika madalaim vibratsioonisagedus 16-20 Hz kõrv tajub seda madala bassihelina. Piirkond kõrgeim kuulmistundlikkus haarab osa kesksagedusest ja osa kõrgsageduslikest alavahemikest ning vastab sagedusvahemikule alates 500 Hz enne 4-5 kHz . Inimhääl ja enamiku meile oluliste looduses toimuvate protsesside tekitatud helid on sagedusega samas intervallis. Sel juhul helid sagedustega alates 2 kHz enne 5 kHz kuulda kõrv helina või vilinana. Teisisõnu edastatakse kõige olulisem teave helisagedustel kuni ligikaudu 4-5 kHz.

Alateadlikult jagab inimene helid "positiivseteks", "negatiivseteks" ja "neutraalseteks".

Negatiivsed helid hõlmavad helisid, mis olid varem võõrad, kummalised ja seletamatud. Need tekitavad hirmu ja ärevust. Nende hulka kuuluvad ka madala sagedusega helid, näiteks madal trummipõrin või hundi ulgumine, kuna need tekitavad hirmu. Lisaks tekitavad hirmu ja õudust kuuldamatud madala sagedusega helid (infraheli). Näited:

20. sajandi 30. aastatel kasutati ühes Londoni teatris lavaefektina tohutut orelipilli. Selle toru infraheli pani kogu hoone värisema ja inimestes valitses õudus.

Inglismaa riikliku füüsikalabori töötajad viisid läbi katse, lisades klassikalise muusika tavapäraste akustiliste instrumentide helile ülimadalaid (infraheli) sagedusi. Kuulajad tundsid meeleolu langust ja hirmutunnet.

Moskva Riikliku Ülikooli akustika osakonnas uuriti rokk- ja popmuusika mõju Inimkeha. Selgus, et kompositsiooni “Sügavad inimesed” põhirütmi sagedus põhjustab kontrollimatut elevust, kontrolli kaotust enda üle, agressiivsust teiste suhtes või negatiivseid emotsioone enda suhtes. Esmapilgul eufooniline lugu "The Beatles" osutus kahjulikuks ja isegi ohtlikuks, sest selle põhirütm on umbes 6,4 Hz. See sagedus resoneerub sagedustega rind, kõhuõõnde ja on lähedane aju loomulikule sagedusele (7 Hz). Seetõttu hakkavad seda kompositsiooni kuulates kõhu ja rindkere kuded valutama ja vajuvad järk-järgult kokku.

Infraheli põhjustab vibratsiooni inimkeha erinevates süsteemides, eelkõige südame-veresoonkonna süsteemis. Sellel on kahjulik mõju ja see võib põhjustada näiteks hüpertensiooni. Võnkumised sagedusel 12 Hz võivad, kui nende intensiivsus ületab kriitilise läve, põhjustada surma kõrgemad organismid, sealhulgas inimesed. See ja teised infraheli sagedused tööstusmüras, maanteemüras ja muudes allikates.

Kommenteeri: Loomadel võib muusikasageduste ja loomulike sageduste resonants põhjustada ajufunktsiooni häireid. Kui kõlab "metallrokk", lõpetavad lehmad piima andmise, sead aga jumaldavad metalrocki.

Positiivsed on oja helid, mere hoovus või linnulaul; nad tekitavad rahu.

Pealegi pole rokk alati halb. Näiteks bandžol mängitav kantrimuusika aitab taastuda, kuigi mõjub tervisele halvasti juba haiguse alguses.

Positiivsed helid hõlmavad klassikalisi meloodiaid. Näiteks asetasid Ameerika teadlased enneaegsed imikud kastidesse, et nad saaksid kuulata Bachi ja Mozarti muusikat ning lapsed paranesid kiiresti ja võtsid kaalus juurde.

Kellahelin avaldab kasulikku mõju inimeste tervisele.

Igasugune heliefekt tugevneb hämaras ja pimeduses, kuna nägemise kaudu saadava teabe osakaal väheneb

Heli neeldumine õhus ja ümbritsevatel pindadel

Heli neeldumine õhus

Igal ajahetkel mis tahes ruumi punktis on heli intensiivsus võrdne otse allikast lähtuva otsese heli intensiivsuse ja ruumi ümbritsevatelt pindadelt peegelduva heli intensiivsuse summaga:

Kui heli levib atmosfääriõhus ja muus keskkonnas, tekivad intensiivsuse kaod. Need kaod tulenevad helienergia neeldumisest õhus ja ümbritsevatest pindadest. Vaatleme heli neeldumise kasutamist laineteooria .

Imendumine heli on helilaine energia pöördumatu muundumine teist tüüpi energiaks, peamiselt keskkonna osakeste soojusliikumise energiaks.. Heli neeldumine toimub nii õhus kui ka siis, kui heli peegeldub ümbritsevatelt pindadelt.

Heli neeldumine õhus millega kaasneb helirõhu langus. Laske helil liikuda mööda suunda r allikast. Siis olenevalt kaugusest r heliallika suhtes helirõhu amplituud väheneb vastavalt eksponentsiaalne seadus :

, (63)

Kus lk 0 – esialgne helirõhk kl r = 0

,

 – neeldumistegur heli. Valem (63) väljendab heli neeldumise seadus .

Füüsiline tähendus koefitsient  on see, et neeldumistegur on arvuliselt võrdne kauguse pöördarvuga, mille juures helirõhk väheneb e = 2,71 üks kord:

SI ühik:

.

Kuna helitugevus (intensiivsus) on võrdeline helirõhu ruuduga, siis sama heli neeldumise seadus võib kirjutada järgmiselt:

, (63*)

Kus I 0 – heli tugevus (intensiivsus) heliallika läheduses, st r = 0 :

.

Sõltuvusgraafikud lk heli (r) Ja I(r) on esitatud joonisel fig. 16.

Valemist (63*) järeldub, et heli intensiivsuse taseme jaoks kehtib võrrand:

.

. (64)

Seetõttu on neeldumisteguri SI ühik: neper meetri kohta

,

Lisaks saab seda sisse arvutada belah meetri kohta (b/m) või detsibellid meetri kohta (dB/m).

Kommenteeri: Heli neeldumist saab iseloomustada kaotustegur , mis on võrdne

, (65)

Kus  – heli lainepikkus, toode  – l ogaritmiline sumbumise koefitsient heli. Väärtus, mis on võrdne kahjukoefitsiendi pöördarvuga

,

helistas kvaliteeditegur .

Õhus (atmosfääris) heli neeldumise täielikku teooriat veel ei ole. Arvukad empiirilised hinnangud annavad neeldumiskoefitsiendile erinevaid väärtusi.

Esimese (klassikalise) heli neeldumisteooria lõi Stokes ja see põhineb viskoossuse (keskkonna kihtide vaheline sisehõõrdumine) ja soojusjuhtivuse (keskkonna kihtide vahelise temperatuuri ühtlustamise) mõju arvessevõtmisel. Lihtsustatud Stokesi valem on kujul:

, (66)

Kus  – õhu viskoossus,  – Poissoni suhe,  0 – õhutihedus 0 0 C juures,  – heli kiirus õhus. Tavatingimustes on see valem järgmine:

. (66*)

Stokesi valem (63) või (63*) kehtib aga ainult monatoomiline gaasid, mille aatomitel on kolm translatsioonivabadusastet, st millal  =1,67 .

Sest 2-, 3- või mitmeaatomiliste molekulidega gaasid tähenduses  oluliselt rohkem, kuna heli ergastab molekulide pöörlemis- ja vibratsioonivabadusastmeid. Selliste gaaside (sh õhu) puhul on valem täpsem

, (67)

Kus T n = 273,15 K – jää sulamise absoluutne temperatuur (kolmikpunkt), lk n = 1,013 . 10 5 isa – normaalne atmosfäärirõhk, T Ja lk– tegelik (mõõdetud) temperatuur ja atmosfäärirõhk,  =1,33 kaheaatomiliste gaaside jaoks,  =1,33 kolme- ja mitmeaatomiliste gaaside jaoks.

Heli neeldumine pindade sulgemisel

Heli neeldumine pindade sulgemisel tekib siis, kui neilt peegeldub heli. Sel juhul peegeldub osa helilaine energiast ja põhjustab seisvate helilainete ilmnemise ning muu energia muundatakse takistusosakeste soojusliikumise energiaks. Neid protsesse iseloomustavad ümbritseva konstruktsiooni peegelduskoefitsient ja neeldumistegur.

Peegelduskoefitsient heli takistusest on mõõtmeteta suurus, mis võrdub laineenergia osa suhtegaW negatiivne , mis peegeldub takistuselt kogu laine energialeW pad takistusele kukkumine

.

Heli neeldumist takistuse poolt iseloomustab neeldumistegur – mõõtmeteta suurus, mis võrdub laineenergia osa suhtegaW neelavad takistusest haaratud(ja muudetakse barjääriaine siseenergiaks), kogu laineenergialeW pad takistusele kukkumine

.

Keskmine neeldumistegur kõigi ümbritsevate pindade heli on võrdne

,

, (68*)

Kus  i – materjali helineeldumistegur i th takistus, S i – ala i takistused, S- takistuste kogupindala, n- erinevate takistuste arv.

Sellest väljendist võime järeldada, et keskmine koefitsient neeldumine vastab ühele materjalile, mis võib katta kõik ruumi piirete pinnad, säilitades samal ajal täielik heli neeldumine (A ), võrdne

. (69)

Heli täieliku neeldumise füüsiline tähendus (A): see on arvuliselt võrdne 1 m2 suuruse avatud ava helineeldumisteguriga.

.

Heli neeldumise mõõtühikut nimetatakse sabin:

.

Sektsiooni kohta

See jaotis sisaldab artikleid, mis on pühendatud nähtustele või versioonidele, mis ühel või teisel viisil võivad olla huvitavad või kasulikud seletamatute asjade uurijatele.
Artiklid on jagatud kategooriatesse:
Informatiivne. Sisaldab teadlastele kasulikku teavet alates erinevaid valdkondi teadmisi.
Analüütiline. Need sisaldavad versioonide või nähtuste kohta kogunenud teabe analüüsi, samuti läbiviidud katsete tulemuste kirjeldusi.
Tehniline. Koguge teavet selle kohta tehnilisi lahendusi, mis võib leida rakendust seletamatute faktide uurimisel.
Tehnikad. Sisaldab grupiliikmete poolt faktide ja nähtuste uurimisel kasutatud meetodite kirjeldusi.
Meedia. Sisaldab teavet meelelahutustööstuse nähtuste kajastamise kohta: filmid, multikad, mängud jne.
Tuntud väärarusaamad. Teadaolevate seletamatute faktide paljastused, mis on kogutud ka kolmandate osapoolte allikatest.

Artikli tüüp:

Teave

Inimese tajumise iseärasused. Kuulmine

Heli on vibratsioon, st. perioodiline mehaaniline häire elastses keskkonnas - gaasilises, vedelas ja tahkes olekus. Selline häire, mis kujutab endast mingit füüsikalist muutust keskkonnas (näiteks tiheduse või rõhu muutus, osakeste nihkumine), levib selles helilaine kujul. Heli võib olla kuuldamatu, kui selle sagedus on väljaspool tundlikkuse vahemikku inimese kõrv, kas see levib läbi keskkonna, näiteks tahke aine, millel ei ole kõrvaga otsest kontakti, või hajub selle energia keskkonnas kiiresti. Seega on meie jaoks tavaline heli tajumise protsess vaid üks akustika pool.

Helilained

Helilaine

Helilained võivad olla võnkeprotsessi näited. Igasugune võnkumine on seotud süsteemi tasakaaluseisundi rikkumisega ja väljendub selle omaduste kõrvalekaldes tasakaaluväärtustest koos järgneva naasmisega algse väärtuse juurde. Helivibratsioonide puhul on see karakteristikuks rõhk keskkonna punktis ja selle kõrvalekalle on helirõhk.

Kaaluge pikka õhuga täidetud toru. Sellesse sisestatakse vasakpoolsesse otsa kolb, mis sobib tihedalt seintega. Kui kolbi järsult paremale liigutada ja seiskuda, surutakse selle vahetus läheduses olev õhk hetkeks kokku. Seejärel suruõhk paisub, surudes sellega külgneva õhu paremale ja algselt kolvi lähedale tekkinud surveala liigub läbi toru ühtlase kiirusega. See survelaine on helilaine gaasis.
See tähendab, et elastse keskkonna osakeste järsk nihkumine ühes kohas suurendab rõhku selles kohas. Tänu osakeste elastsetele sidemetele kandub rõhk üle naaberosakestele, mis omakorda mõjutavad järgmisi ning suurenenud rõhu ala näib liikuvat elastses keskkonnas. Kõrgrõhualale järgneb ala madal vererõhk ja seega moodustub rida vahelduvaid kokkusurumis- ja hõrenemispiirkondi, mis levivad keskkonnas laine kujul. Sel juhul toimib iga elastse keskkonna osake võnkuvad liigutused.

Gaasi helilainet iseloomustavad liigne rõhk, liigne tihedus, osakeste nihkumine ja nende kiirus. Helilainete puhul on need kõrvalekalded tasakaaluväärtustest alati väikesed. Niisiis, ülerõhk, mis on seotud lainega, on palju väiksem kui gaasi staatiline rõhk. Vastasel juhul on meil tegemist teise nähtusega – lööklaine. Tavakõnele vastavas helilaines on ülerõhk vaid umbes miljondik atmosfäärirõhust.

Oluline fakt on see, et helilaine ei kanna ainet minema. Laine on vaid ajutine õhku läbiv häire, mille järel õhk naaseb tasakaaluolekusse.
Lainete liikumine ei ole muidugi omane ainult helile: valgus- ja raadiosignaalid liiguvad lainetena ning veepinnal on lained kõigile tuttavad.

Nii et heli on laiemas mõttes- elastsed lained, mis levivad mis tahes elastses keskkonnas ja tekitavad selles mehaanilisi vibratsioone; V kitsamas mõttes- nende vibratsioonide subjektiivne tajumine loomade või inimeste eriliste meeleorganite abil.
Nagu iga laine, iseloomustab heli amplituud ja sagedusspekter. Tavaliselt kuuleb inimene õhu kaudu edastatavaid helisid sagedusvahemikus 16-20 Hz kuni 15-20 kHz. Heli, mis jääb alla inimese kuuldavuse ulatuse, nimetatakse infraheliks; kõrgem: kuni 1 GHz, - ultraheli, alates 1 GHz - hüperheli. Kuuldavatest helidest tuleks esile tõsta ka foneetilised, kõnehelid ja foneemid (mis moodustavad suuline kõne) ja muusikahelid (mis moodustavad muusika).

Piki- ja põikhelilaineid eristatakse sõltuvalt laine levimissuuna ja levikeskkonna osakeste mehaaniliste võngete suuna suhtest.
Vedelas ja gaasilises keskkonnas, kus tiheduses olulisi kõikumisi ei esine, on akustilised lained olemuselt pikisuunalised, st osakeste vibratsiooni suund ühtib laine liikumise suunaga. IN tahked ained, lisaks pikisuunalistele deformatsioonidele tekivad ka elastsed nihkedeformatsioonid, mis põhjustavad põik- (nihke)lainete ergastamist; sel juhul võnguvad osakesed laine levimise suunaga risti. Pikisuunaliste lainete levimiskiirus on palju suurem kui nihkelainete levimiskiirus.

Õhk ei ole kõikjal heli jaoks ühtlane. On teada, et õhk on pidevas liikumises. Selle liikumise kiirus erinevates kihtides ei ole sama. Maapinnalähedastes kihtides puutub õhk kokku oma pinna, hoonete, metsadega ja seetõttu on selle kiirus siin väiksem kui tipus. Tänu sellele ei liigu helilaine üleval ja all võrdselt kiiresti. Kui õhu liikumine ehk tuul on heli kaaslane, siis ülemised kihidõhk, tuul ajab helilainet tugevamini kui madalamates. Kui puhub vastutuul, levib heli ülaosas aeglasemalt kui alt. See kiiruse erinevus mõjutab helilaine kuju. Lainemoonutuse tagajärjel ei liigu heli otse. Tagattuule korral paindub helilaine levimisjoon allapoole ja vastutuulega ülespoole.

Teine põhjus heli ebaühtlaseks levimiseks õhus. See on selle üksikute kihtide erinev temperatuur.

Ebaühtlaselt kuumutatud õhukihid, nagu tuul, muudavad heli suunda. Päeval paindub helilaine ülespoole, sest alumistes kuumemates kihtides on heli kiirus suurem kui ülemistes kihtides. Õhtul, kui maa ja koos sellega ka läheduses asuvad õhukihid kiiresti jahtuvad, muutuvad ülemised kihid soojemaks kui alumised, helikiirus neis on suurem ja helilainete levimisjoon paindub allapoole. Seetõttu on õhtuti selgest ilmast paremini kuulda.

Pilvi vaadeldes võib sageli märgata, kuidas need erinevatel kõrgustel ei liigu mitte ainult erineva kiirusega, vaid vahel ka eri suundades. See tähendab, et maapinnast erinevatel kõrgustel võib tuul olla erineva kiiruse ja suunaga. Ka helilaine kuju sellistes kihtides muutub kihiti. Tulgu näiteks heli vastutuult. Sel juhul peaks heli levimisjoon painduma ja tõusma. Kui aga teele satub aeglaselt liikuva õhu kiht, muudab see taas suunda ja võib uuesti maapinnale naasta. Just siis ruumis alates kohast, kus laine tõuseb kõrgusele kuni kohani, kus see maapinnale naaseb, tekib "vaikuse tsoon".

Helitaju organid

Kuulmine on bioloogiliste organismide võime tajuda helisid oma kuulmisorganitega; erifunktsioon kuuldeaparaat, erutatud helivibratsioonidest keskkond, näiteks õhk või vesi. Üks viiest bioloogilisest meelest, mida nimetatakse ka akustiliseks tajuks.

Inimese kõrv tajub helilaineid pikkusega umbes 20 m kuni 1,6 cm, mis vastab 16 - 20 000 Hz (võnkumised sekundis), kui vibratsioon edastatakse õhu kaudu, ja kuni 220 kHz, kui heli edastatakse läbi luude. kolju. Nendel lainetel on oluline bioloogiline tähtsus Näiteks helilained vahemikus 300-4000 Hz vastavad inimhäälele. Üle 20 000 Hz helidel pole praktilist tähtsust, kuna need aeglustuvad kiiresti; alla 60 Hz vibratsiooni tajutakse läbi vibratsioonitaju. Sageduste vahemikku, mida inimene on võimeline kuulma, nimetatakse kuulmis- ehk helivahemikuks; kõrgemaid sagedusi nimetatakse ultraheliks ja madalamaid infraheliks.
Helisageduste eristamise võime sõltub suuresti inimesest: tema vanusest, soost, vastuvõtlikkusest kuulmishaigustele, treenitusest ja kuulmisväsimusest. Üksikisikud on võimelised tajuma heli kuni 22 kHz ja võib-olla ka kõrgemal.
Inimene suudab korraga eristada mitut heli tänu sellele, et kõrvitsas võib korraga olla mitu seisulainet.

Kõrv on keeruline vestibulaar-kuulmisorgan, mis täidab kahte funktsiooni: tajub heliimpulsse ja vastutab keha asendi eest ruumis ja tasakaalu säilitamise võime eest. See paarisorgan, mis paikneb kolju oimusluudes, väliselt piiratud kõrvade poolt.

Kuulmis- ja tasakaaluorganit esindavad kolm sektsiooni: välimine, keskmine ja sisekõrv, millest igaüks täidab oma spetsiifilisi funktsioone.

Väliskõrv koosneb suust ja väliskuulmekäigust. Auricle on komplekskujuline elastne kõhr, mis on kaetud nahaga, selle Alumine osa, mida nimetatakse lobe'iks, on nahavolt, mis koosneb nahast ja rasvkoest.
Auricle elusorganismides töötab helilainete vastuvõtjana, mis seejärel edastatakse kuuldeaparaadi sisemusse. Aurikli väärtus inimestel on palju väiksem kui loomadel, seega on see inimestel praktiliselt liikumatu. Kuid paljud loomad suudavad kõrvu liigutades määrata heliallika asukoha palju täpsemalt kui inimesed.

Inimese kõrvaklapi kurrud toovad kuulmekäiku sisenevasse heli sisse väikseid sagedusmoonutusi, olenevalt heli horisontaalsest ja vertikaalsest lokaliseerimisest. Nii saab aju Lisainformatsioon heliallika asukoha selgitamiseks. Seda efekti kasutatakse mõnikord akustikas, sealhulgas ruumilise heli tunde tekitamiseks kõrvaklappide või kuuldeaparaatide kasutamisel.
Kõrva funktsioon on helide püüdmine; selle jätk on väliskuulmekanali kõhr, mille pikkus on keskmiselt 25-30 mm. Kuulmekanali kõhreline osa läheb luusse ja kogu väliskuulmekäik on vooderdatud nahaga, mis sisaldab rasu- ja väävlinäärmeid, mis on modifitseeritud higinäärmed. See käik lõpeb pimesi: seda eraldab keskkõrvast kuulmekile. Kõrvakorpuse püütud helilained tabavad kuulmekile ja põhjustavad selle vibratsiooni.

Omakorda kandub kuulmekile vibratsioon edasi keskkõrva.

Keskkõrv
Keskkõrva põhiosa on Trummiõõs- väike ruum, mille maht on umbes 1 cm³, mis asub ajalises luus. Kuulmeluu on kolm: malleus, incus ja jalus – need edastavad helivibratsiooni väliskõrvast sisekõrva, võimendades neid samaaegselt.

Kuulmeluud kui inimese luustiku väikseimad killud kujutavad endast vibratsiooni edasi andvat ketti. Malleuse käepide on tihedalt sulandunud kuulmekilega, malleuse pea on ühendatud õõnsusega ja see omakorda oma pika protsessiga klappidega. Klappide põhi sulgeb vestibüüli akna, ühendades seeläbi sisekõrvaga.
Keskkõrva õõnsus on ninaneelu kaudu ühendatud eustakia toru, mille kaudu ühtlustub keskmine õhurõhk kuulmekile sees ja väljaspool. Välisrõhu muutumisel jäävad kõrvad mõnikord kinni, mis enamasti laheneb refleksiivse haigutusega. Kogemus näitab, et kõrvakinnisust lahendab sel hetkel veelgi tõhusamalt neelamisliigutused või puhumine pigistatavasse ninna.

Sisekõrv
Kuulmis- ja tasakaaluorgani kolmest osast on kõige keerulisem sisekõrv, mida oma keerulise kuju tõttu nimetatakse labürindiks. Luulabürint koosneb vestibüülist, sisekõrvast ja poolringikujulistest kanalitest, kuid kuulmisega on otseselt seotud ainult lümfivedelikega täidetud kõrv. Tigu sees on membraanne kanal, samuti vedelikuga täidetud, mille alumisel seinal on karvarakkudega kaetud kuulmisanalüsaatori retseptor aparaat. Juukserakud tuvastavad kanalit täitva vedeliku vibratsiooni. Iga juukserakk on häälestatud konkreetsele helisagedus, kus rakud on häälestatud madalatele sagedustele, mis asuvad sisekõrva ülaosas ja kõrged sagedused võtavad vastu sisekõrva alumises osas olevad rakud. Millal juukserakud sureb vanuse tõttu või muul põhjusel, kaotab inimene võime tajuda vastava sagedusega helisid.

Tajumise piirid

Inimkõrv kuuleb nominaalselt helisid vahemikus 16 kuni 20 000 Hz. Ülemine piir kipub vanusega vähenema. Enamik täiskasvanuid ei kuule helisid üle 16 kHz. Kõrv ise ei reageeri sagedustele alla 20 Hz, kuid neid on tunda kompimismeelte kaudu.

Tajutavate helide tugevusvahemik on tohutu. Kuid kõrva trummikile on tundlik ainult rõhu muutused. Helirõhutaset mõõdetakse tavaliselt detsibellides (dB). Alumine lävi kuuldavus on defineeritud kui 0 dB (20 mikropaskalit) ja kuuldavuse ülemise piiri määratlus viitab pigem ebamugavustunde lävele ja seejärel kuulmiskahjustusele, põrutusele jne. See piir sõltub sellest, kui kaua me heli kuulame. Kõrv talub lühiajalist helitugevuse suurenemist kuni 120 dB ilma tagajärgedeta, kuid pikaajaline kokkupuude helidega üle 80 dB võib põhjustada kuulmislangust.

Põhjalikum uurimustöö madalam limiit kuulmisuuringud on näidanud, et minimaalne lävi, mille juures heli jääb kuuldavaks, sõltub sagedusest. Seda graafikut nimetatakse absoluutseks kuulmisläveks. Keskmiselt on selle suurima tundlikkusega piirkond vahemikus 1 kHz kuni 5 kHz, kuigi tundlikkus väheneb vanusega üle 2 kHz.
On olemas ka viis heli tajumiseks ilma kuulmekile osaluseta – nn mikrolaine kuulmisefekt, kui moduleeritud kiirgus mikrolainevahemikus (1 kuni 300 GHz) mõjutab kõrvitsat ümbritsevat kudet, põhjustades inimesel erinevat tajumist. helid.
Mõnikord võib inimene kuulda helisid madala sagedusega piirkonnas, kuigi tegelikkuses selle sagedusega helisid polnud. See juhtub seetõttu, et basilaarmembraani vibratsioonid kõrvas ei ole lineaarsed ja selles võivad tekkida vibratsioonid kahe kõrgema sageduse sageduse erinevusega.

Sünesteesia

Üks ebatavalisemaid psühhoneuroloogilisi nähtusi, mille puhul stiimuli tüüp ja aistingute tüüp, mida inimene kogeb, ei lange kokku. Sünesteetiline taju väljendub selles, et lisaks tavalistele omadustele võivad tekkida täiendavad lihtsamad aistingud või püsivad “elementaarsed” muljed - näiteks värv, lõhn, helid, maitsed, tekstureeritud pinna omadused, läbipaistvus, maht ja kuju, asukoht ruumis ja muud omadused, mida ei saada meelte kaudu, vaid eksisteerivad ainult reaktsioonide kujul. Sellised lisaomadused võivad ilmneda üksikute sensoorsete muljetena või isegi ilmneda füüsiliselt.

Esineb näiteks kuulmissünesteesia. See on mõne inimese võime "kuulda" helisid liikuvate objektide või sähvatuste jälgimisel, isegi kui nendega ei kaasne tegelikke helinähtusi.
Tuleb meeles pidada, et sünesteesia on pigem inimese psühhoneuroloogiline tunnus ja mitte psüühikahäire. Seda ümbritseva maailma tajumist on tunda tavaline inimene teatud ravimite kasutamise kaudu.

Üldist sünesteesiateooriat (teaduslikult tõestatud universaalne idee selle kohta) veel ei ole. Praegu on palju hüpoteese ja selles valdkonnas tehakse palju uuringuid. Juba on ilmunud algsed klassifikatsioonid ja võrdlused ning välja on kujunenud teatud ranged mustrid. Näiteks meie, teadlased, oleme juba avastanud, et sünesteetidel on eriline tähelepanu – justkui “eelteadlik” – iseloom nendele nähtustele, mis neis sünesteesiat põhjustavad. Sünesteetidel on veidi erinev aju anatoomia ja radikaalselt erinev aju aktiveerimine sünesteetiliste "stiimulitega". Ja Oxfordi ülikooli (Ühendkuningriik) teadlased viisid läbi rea katseid, mille käigus leidsid, et sünesteesia põhjuseks võivad olla üleerututavad neuronid. Ainus, mida saab kindlalt väita, on see, et selline taju saadakse ajufunktsiooni, mitte teabe esmase tajumise tasemel.

Järeldus

Rõhulained liiguvad läbi väliskõrva, trummikile ja keskkõrva luude, et jõuda vedelikuga täidetud, kohleaarsesse sisekõrva. Vedelik, võnkudes, tabab membraani, mis on kaetud pisikeste karvade, ripsmetega. Kompleksse heli sinusoidsed komponendid põhjustavad vibratsiooni membraani erinevates osades. Koos membraaniga vibreerivad ripsmed erutavad nendega seotud närvikiude; neisse ilmub rida impulsse, milles on "kodeeritud" komplekslaine iga komponendi sagedus ja amplituud; need andmed edastatakse elektrokeemiliselt ajju.

Kogu helide spektrist eristatakse peamiselt kuuldavat vahemikku: 20 kuni 20 000 hertsi, infraheli (kuni 20 hertsi) ja ultraheli - alates 20 000 hertsist ja rohkem. Inimene ei kuule infraheli ja ultraheli, kuid see ei tähenda, et need teda ei mõjuta. On teada, et infrahelid, eriti alla 10 hertsi, võivad mõjutada inimese psüühikat ja põhjustada depressiivsed seisundid. Ultraheli võib põhjustada astenovegetatiivseid sündroome jne.
Helivahemiku kuuldav osa jaguneb madala sagedusega helideks - kuni 500 hertsi, kesksageduslikuks - 500-10 000 hertsi ja kõrgsageduslikuks - üle 10 000 hertsi.

See jaotus on väga oluline, kuna inimese kõrv ei ole selle suhtes võrdselt tundlik erinevad helid. Kõrv on kõige tundlikum keskmise sagedusega helide suhteliselt kitsale vahemikule vahemikus 1000 kuni 5000 hertsi. Madalama ja kõrgema sagedusega helide puhul langeb tundlikkus järsult. See toob kaasa asjaolu, et inimene on võimeline kuulma helisid, mille energia on umbes 0 detsibelli kesksagedusalas ja ei kuule madala sagedusega helisid 20-40-60 detsibelli. See tähendab, et sama energiaga helisid kesksagedusalas võib tajuda valjuna, madala sagedusega aga vaiksena või üldse mitte kuulda.

Seda helitunnust ei kujundanud loodus juhuslikult. Selle olemasoluks vajalikud helid: kõne, loodushääled, on peamiselt kesksagedusalas.
Helide tajumine halveneb oluliselt, kui samal ajal kostab teisi helisid, sageduselt või harmoonilise koostisega sarnaseid helisid. See tähendab ühelt poolt, et inimese kõrv ei taju hästi madala sagedusega helisid ning teisest küljest, kui ruumis on kõrvalist müra, siis võib selliste helide tajumine veelgi häirida ja moonduda.

Kuulmisanalüsaator tajub õhuvõnkumisi ja muudab nende vibratsioonide mehaanilise energia impulssideks, mida ajukoores tajutakse heliaistingudena.

Kuulmisanalüsaatori tajuv osa hõlmab välis-, kesk- ja sisekõrva (joon. 11.8.). Väliskõrva esindavad auricle (helikollektor) ja väline kuulmekäik, mille pikkus on 21-27 mm ja läbimõõt 6-8 mm. Välis- ja keskkõrva eraldab kuulmekile – membraan, mis on halvasti painduv ja nõrgalt veniv.

Keskkõrv koosneb omavahel ühendatud luude ahelast: malleus, incus ja stapes. Malleuse käepide on kinnitatud trummikile külge, stangede alus ovaalse akna külge. See on omamoodi võimendi, mis võimendab vibratsiooni 20 korda. Keskkõrvas on ka kaks väikest lihast, mis kinnituvad luude külge. Nende lihaste kokkutõmbumine viib vibratsiooni vähenemiseni. Rõhku keskkõrvas tasakaalustab Eustachia toru, mis avaneb suuõõnde.

Sisekõrv on ühendatud keskkõrvaga ovaalne aken, mille külge on kinnitatud jalus. Sisekõrvas on kahest analüsaatorist koosnev retseptor – tajuv ja kuuldav (joon. 11.9.). Kuulmisretseptori aparaati esindab kohlea. 35 mm pikkune ja 2,5 pöörisega sisekõrv koosneb luu- ja kileosast. Luuosa on jagatud kahe membraaniga: peamine ja vestibulaarne (Reisner) kolmeks kanaliks (ülemine - vestibulaarne, alumine - trummikile, keskmine - trummikile). Keskmist osa nimetatakse kohleaarseks läbipääsuks (membraanseks). Tipus on ülemine ja alumine kanal ühendatud helikotremaga. Sisekõrva ülemine ja alumine kanal on täidetud perilümfiga, keskmised endolümfiga. Perilümf sarnaneb ioonse koostisega plasmaga, endolümf sarnaneb rakusisese vedelikuga (100 korda rohkem K ioone ja 10 korda rohkem Na ioone).

Põhimembraan koosneb nõrgalt venitatud elastsetest kiududest, nii et see võib vibreerida. Põhimembraanil - keskmises kanalis - on heli tajuvad retseptorid - Corti organ (4 rida juukserakke - 1 sisemine (3,5 tuhat rakku) ja 3 välist - 25-30 tuhat rakku). Ülal on tektoraalmembraan.

Heli vibratsiooni mehhanismid. Välist kuulmekäiku läbivad helilained vibreerivad kuulmekile, mis paneb ovaalse akna luud ja membraani liikuma. Perilümf võngub ja võnkumised hääbuvad tipu suunas. Perilümfi vibratsioon kandub edasi vestibulaarsele membraanile ning viimane hakkab vibreerima endolümfi ja põhimembraani.

Kõrvas registreeritakse: 1) Kogupotentsiaal (Corti organi ja keskmise kanali vahel - 150 mV). Seda ei seostata helivibratsiooni juhtivusega. See on tingitud redoksprotsesside tasemest. 2) Tegevuspotentsiaal kuulmisnärv. Füsioloogias on teada ka kolmas - mikrofoni - efekt, mis koosneb järgmisest: kui elektroodid sisestatakse kõrvakalli ja ühendatakse mikrofoniga, olles seda eelnevalt võimendanud ja hääldatakse kassi kõrvas. erinevaid sõnu, siis esitab mikrofon samu sõnu. Mikrofoonilise efekti tekitab karvarakkude pind, kuna karvade deformatsioon põhjustab potentsiaalsete erinevuste ilmnemist. See efekt aga ületab seda tekitanud helivibratsioonide energia. Seega on mikrofoni potentsiaal mehaanilise energia keeruline muundamine elektrienergiaks ja sellega seotud metaboolsed protsessid juukserakkudes. Mikrofoonilise potentsiaali asukoht on juukserakkude juuksejuurte piirkond. Sisekõrva mõjuvad helivibratsioonid avaldavad endokohleaarsele potentsiaalile mikrofoonilist mõju.

Kogupotentsiaal erineb mikrofoni potentsiaalist selle poolest, et see ei peegelda mitte helilaine kuju, vaid selle mähisjoont ja tekib siis, kui kõrva mõjuvad kõrgsageduslikud helid (joon. 11.10.).

Kuulmisnärvi aktsioonipotentsiaal tekib juukserakkudes toimuva elektrilise ergastuse tulemusena mikrofoniefekti ja summapotentsiaali näol.

Juukserakkude vahel ja närvilõpmed Seal on sünapsid ja toimuvad nii keemilised kui ka elektrilised ülekandemehhanismid.

Erineva sagedusega heli edastamise mehhanism. Pikka aega domineeris füsioloogias resonaatorisüsteem. Helmholtzi teooria: erineva pikkusega keeled on venitatud põhimembraanile nagu harf, neil on erinev vibratsioonisagedus. Heliga kokku puutudes hakkab vibreerima see osa membraanist, mis on häälestatud antud sagedusega resonantsile. Pingestatud niitide vibratsioon ärritab vastavaid retseptoreid. Seda teooriat aga kritiseeritakse, kuna paelad ei ole pinges ja nende vibratsioonid hõlmavad igal hetkel liiga palju membraanikiude.

Väärib tähelepanu Bekesi teooria. Kõrvas esineb resonantsnähtust, kuid resoneerivaks substraadiks ei ole mitte põhimembraani kiud, vaid teatud pikkusega vedelikusammas. Mida kõrgem on heli sagedus, seda lühem on Bekeshe sõnul võnkuva vedelikusamba pikkus. Madalsageduslike helide mõjul suureneb võnkuva vedelikusamba pikkus, hõivates suurema osa põhimembraanist ja mitte üksikud kiud ei vibreeri, vaid märkimisväärne osa neist. Iga helikõrgus vastab teatud arvule retseptoritele.

Praegu on kõige levinum erineva sagedusega heli tajumise teooria "Koha teooria”, mille kohaselt ei ole välistatud tajuvate rakkude osalemine kuulmissignaalide analüüsis. Eeldatakse, et peamembraani erinevates osades paiknevatel karvarakkudel on erinev labiilsus, mis mõjutab helitaju, ehk räägime karvarakkude häälestamisest erineva sagedusega helidele.

Põhimembraani erinevate osade kahjustused põhjustavad elektrinähtuste nõrgenemist, mis tekivad siis, kui neid ärritavad erineva sagedusega helid.

Resonantsi teooria kohaselt reageerivad põhiplaadi erinevad osad oma kiudude vibreerimisega erineva kõrgusega helidele. Heli tugevus sõltub kuulmekile poolt tajutavate helilainete vibratsiooni suurusest. Mida tugevam on heli, seda suurem on helilainete vibratsioon ja vastavalt ka kuulmekile helikõrgus sõltub helilainete vibratsiooni sagedusest. kuulmisorgan tajub kõrgemate toonide kujul (peened, kõrged häälehelid) Helilainete madalama sagedusega vibratsioone tajub kuulmisorgan madalate toonide kujul (bass, karmid helid ja hääled) .

Kõrguse, heli intensiivsuse ja heliallika asukoha tajumine algab siis, kui helilained sisenevad väliskõrva, kus nad vibreerivad kuulmekile. Kuulmekile vibratsioon läbi süsteemi kuulmisluud keskkõrva kanduvad ovaalse akna membraanile, mis põhjustab vestibulaarse (ülemise) skalaali perilümfi vibratsiooni. Need vibratsioonid kanduvad helikotrema kaudu edasi scala tympani perilümfile (alumine) ja jõuavad ümmarguse aknani, nihutades selle membraani keskkõrva õõnsuse suunas. Perilümfi vibratsioonid kanduvad üle ka membraanse (keskmise) kanali endolümfile, mis paneb võnkuma peamembraani, mis koosneb üksikutest klaverikeeltena venitatud kiududest. Heli kokkupuutel hakkavad membraanikiud vibreerima koos nendel asuvate Corti elundi retseptorrakkudega. Sel juhul puutuvad retseptorrakkude karvad kokku tektoriaalse membraaniga ja karvarakkude ripsmed deformeeruvad. Esiteks ilmub retseptori potentsiaal ja seejärel aktsioonipotentsiaal (närviimpulss), mis seejärel kantakse mööda kuulmisnärvi ja edastatakse kuulmisanalüsaatori teistesse osadesse.

Inimese kuulmisanalüsaator on spetsiaalne süsteem helivibratsioonide tajumiseks, kuulmisaistingu kujundamiseks ja helipiltide tuvastamiseks. Analüsaatori perifeerse osa abiseade on kõrv (joonis 15).

On väliskõrv, mis hõlmab auriklit, väliskuulmekäiku ja kuulmekile; keskkõrv, mis koosneb omavahel ühendatud kuulmisluude süsteemist - haamer, incus ja staples ning sisekõrv, mis hõlmab kõrvlit, kus asuvad helivibratsiooni tajuvad retseptorid, samuti vestibüül ja poolringikujulised kanalid. Poolringikujulised kanalid on perifeerne retseptori osa vestibulaarne analüsaator, millest tuleb eraldi juttu.

Väliskõrv on konstrueeritud nii, et see varustab kuulmekile helienergiaga. Kõrvade abil toimub selle energia suhteliselt väike kontsentratsioon ja väline kuulmekäik tagab hoolduse. püsiv temperatuur ja niiskus kui heliedastusseadme stabiilsust määravad tegurid.

Kuulmetõri on umbes 0,1 millimeetri paksune õhuke vahesein, mis koosneb sisse jooksvatest kiududest erinevaid suundi. Kuulmekile funktsioon kajastub hästi selle nimes – see hakkab vibreerima, kui sellele langevad väliskuulmekäigust tuleva õhu helivõnked. Samal ajal võimaldab selle struktuur edastada peaaegu moonutusteta kõiki helivahemiku sagedusi. Kuulmisluu süsteem tagab vibratsiooni edasikandumise kuulmekilest kõrvakallile.

Helivõnke tajumist tagavad retseptorid paiknevad sisekõrvas – kõrvas (joonis 16). See nimi on seotud selle moodustise spiraalse kujuga, mis koosneb 2,5 pöördest.

Sisekõrva keskmises kanalis, põhimembraanil, asub Corti elund (nimetatud itaalia anatoomi Corti järgi, 1822-1888). Selles elundis asub kuulmisanalüsaatori retseptori aparaat (joonis 17).

Kuidas tekib heliaisting? Küsimus, mis köidab siiani teadlaste suurt tähelepanu. Esimest korda (1863) esitas väga veenva tõlgenduse sisekõrvas toimuvatest protsessidest saksa füsioloog Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz, kes töötas välja nn resonantsi teooria. Ta märkas, et kõri peamembraani moodustavad ristisuunas kulgevad kiud. Selliste kiudude pikkus pikeneb sisekõrva tipu suunas. Siit on selge analoogia selle oreli ja harfi loomingu vahel, milles saavutatakse erinev tonaalsus. erinevad pikkused stringid Helmholtzi sõnul satub helivibratsiooniga kokkupuutel resonantsi konkreetne kiud, mis vastutab antud sageduse tajumise eest. Teooria, mis oli oma lihtsuses ja täielikkuses väga kütkestav, kuid millest tuli paraku loobuda, kuna selgus, et peamembraanis oli liiga vähe keeli - kiude, et reprodutseerida kõiki inimesele kuuldavaid sagedusi, venitati ka neid keeli. lõdvalt ja pealegi olid need üksikud kõikumised ei ole võimalikud. Need raskused resonantsiteooria jaoks osutusid ületamatuteks, kuid andsid tõuke edasistele uuringutele.

Kõrval kaasaegsed ideed, helivibratsiooni edasikandumise ja taasesituse määravad kõrvuti kõigi keskkondade sagedus-resonantsomadused. Väga geniaalsete katsete abil avastati, et millal madalad sagedused võnkumised (100-150 hertsi, võib-olla veidi kõrgem, kuid mitte üle 1000 hertsi), laineprotsess katab kogu põhimembraani, kõik sellel membraanil asuvad Corti elundi retseptorid on erutatud. Helilainete sageduse kasvades osaleb võnkeprotsessis vaid osa põhimembraanist ja mida vähem, seda kõrgem on heli. Sel juhul nihkub resonantsi maksimum kõri põhja poole.

Kuid me pole veel kaalunud küsimust, kuidas mehaaniliste vibratsioonide energia protsessiks muundub närviline erutus. Kuulmisanalüsaatori retseptori aparaati esindavad omapärased karvarakud, mis on tüüpilised mehhanoretseptorid, st mille jaoks mehaaniline energia, antud juhul võnkeliikumine, toimib piisava stiimulina. Karvarakkude eripäraks on karvade olemasolu nende ülaosas, mis on otseses kontaktis sisemembraaniga. Corti elundis on üks rida (3,5 tuhat) sisemisi ja 3 rida (12 tuhat) väliseid juukserakke, mis erinevad tundlikkuse taseme poolest. Põnevuse pärast sisemised rakud on vaja rohkem energiat ja see on üks kuulmisorgani mehhanisme, et tajuda helistiimuleid laias intensiivsuse vahemikus.

Kui põhimembraani ja koos sellega ka Corti organi liigutuste tagajärjel toimub võnkeprotsess kohleas, tekib sisemembraani puudutavate karvade deformatsioon. See deformatsioon on lähtepunkt nähtuste ahelas, mis viib retseptorrakkude ergutamiseni. Spetsiaalse eksperimendi käigus avastati, et kui helisignaali esitamise ajal suunata biovoolud karvarakkude pinnalt ja seejärel neid võimendades viia valjuhääldisse, leiame heli üsna täpse reprodutseerimise. signaal. See reprodutseerimine kehtib kõikide sageduste, sealhulgas inimhääle kohta. Kas see pole mitte päris lähedane analoogia mikrofoniga? Siit tulenebki nimi – mikrofoni potentsiaal. On tõestatud, et see bioelektriline nähtus esindab retseptori potentsiaali. Sellest järeldub, et juukseretseptori rakk peegeldab üsna täpselt (teatud intensiivsuse piirini) retseptori potentsiaali parameetrite kaudu heli kokkupuute parameetreid - sagedust, amplituudi ja kuju.

Korti organi struktuuridele vahetult lähenevate kuulmisnärvi kiudude elektrofüsioloogilise uuringu käigus registreeritakse närviimpulsid. On tähelepanuväärne, et selliste impulsside sagedus sõltub mõjuvate helivibratsioonide sagedusest. Samal ajal, kuni 1000 hertsi, langevad need praktiliselt kokku. Kuigi kõrgemaid sagedusi närvis ei registreerita, säilib teatav kvantitatiivne seos helistiimuli ja aferentsete impulsside sageduste vahel.

Seega oleme tutvunud inimkõrva omadustega ja kuulmisanalüsaatori retseptorite töömehhanismidega õhus esineva helivibratsiooniga kokkupuutel. Kuid edastamine on võimalik mitte ainult õhu kaudu, vaid nn luu juhtivus. IN viimasel juhul vibratsioonid (näiteks häälehark) kanduvad edasi kolju luude kaudu ja sisenevad seejärel keskkõrvast mööda otse kõrvu. Kuigi sel juhul on akustilise energia tarnimise meetod erinev, jääb selle koostoime mehhanism retseptorrakkudega samaks. Tõsi, ka kvantitatiivsed seosed on mõnevõrra erinevad. Kuid mõlemal juhul edastatakse erutus, mis algselt tekkis retseptoris ja kannab teatud teavet, mööda närvistruktuure kõrgematesse kuulmiskeskustesse.

Kuidas kodeeritakse teavet selliste helivibratsiooni parameetrite kohta nagu sagedus ja amplituud? Esiteks sageduse kohta. Ilmselgelt pöörasite tähelepanu ühele omapärasele bioelektrilisele nähtusele – kõrvakõrva mikrofoonilisele potentsiaalile. See viitab ju sisuliselt sellele, et märkimisväärses vahemikus vastavad retseptori potentsiaali kõikumised (ja need peegeldavad retseptori tööd nii tajumisel kui ka järgneval edastamisel) sageduselt peaaegu täpselt helivibratsioonidele. Kuid nagu juba märgitud, on kuulmisnärvi kiududes, st nendes kiududes, mis tajuvad retseptoritelt teavet, sagedus närviimpulsid ei ületa 1000 vibratsiooni sekundis. Ja see on oluliselt väiksem kui tajutavate helide sagedused tegelikud tingimused. Kuidas see probleem kuulmissüsteemis lahendatakse? Varem, kui vaatasime Corti oreli tööd, märkisime, et madalatel helisagedustel vibreerib kogu põhimembraan. Järelikult on kõik retseptorid erutatud ja vibratsiooni sagedus kandub muutumatul kujul edasi kuulmisnärvi kiududele. Kõrgetel sagedustel osaleb võnkeprotsessis vaid osa põhimembraanist ja sellest tulenevalt ka ainult osa retseptoritest. Nad edastavad põnevuse vastavale osale närvikiud, kuid rütmi ümberkujundamisega. Sellisel juhul vastab teatud osa kiududest teatud sagedusele. Seda põhimõtet nimetatakse ruumilise kodeerimise meetodiks. Seega saadakse sagedusteave sagedus-ruumilise kodeerimise teel.

Siiski on hästi teada, et valdav enamus meie poolt tajutavatest tõelistest helidest, sealhulgas kõnesignaalid, ei ole regulaarsed siinusvõnked, vaid protsessid, millel on palju rohkem keeruline kuju. Kuidas on sel juhul tagatud teabe edastamine? 19. sajandi alguses töötas väljapaistev prantsuse matemaatik Jean Baptiste Fourier välja originaalse matemaatilise meetodi, mis võimaldas perioodiline funktsioon esitatakse sinusoidsete komponentide rea summana (Fourier' seeria). Range matemaatilised meetodid on tõestatud, et nendel komponentidel on perioodid, mis on võrdsed T, T/2, T/3 ja nii edasi, ehk teisisõnu nende sagedused on põhisageduse kordsed. Ja saksa füüsik Georg Simon Ohm (keda kõik tunnevad tema elektrotehnika seadusest väga hästi) esitas 1847. aastal idee, et just selline lagunemine toimub Corti organis. Nii ilmus veel üks Ohmi seadus, mis peegeldab väga olulist heli tajumise mehhanismi. Tänu oma resonantsomadustele lagundab põhimembraan keeruka heli komponentideks, millest igaüks tajub vastav neuroretseptori aparaat. Seega kannab ergastuse ruumiline muster informatsiooni kompleksse helivibratsiooni sagedusspektri kohta.

Heli intensiivsuse, st vibratsiooni amplituudi kohta teabe edastamiseks on kuulmisanalüsaatoril mehhanism, mis erineb ka teiste aferentsete süsteemide toimimisest. Kõige sagedamini edastatakse teavet intensiivsuse kohta närviimpulsside sageduse kaudu. Kuid kuulmissüsteemis, nagu äsja käsitletud protsessidest järeldub, on see meetod võimatu. Selgub, et sel juhul kasutatakse ruumilise kodeerimise põhimõtet. Nagu juba märgitud, on sisemised karvarakud madalama tundlikkusega kui välimised karvarakud. Seega vastavad erinevad heliintensiivsused nende kahe tüübi ergastatud retseptorite erinevatele kombinatsioonidele, st ergastuse ruumilise mustri spetsiifilisele vormile.

Kuulmisanalüsaatoris on konkreetsete detektorite küsimus (samuti väljendatud visuaalne süsteem) jääb siiski lahtiseks, ka siin on mehhanisme, mis võimaldavad tuvastada üha keerukamaid tunnuseid, mis lõppkokkuvõttes päädib ergastusmustri kujunemisega, mis vastab teatud subjektiivsele kuvandile, mille tunneb ära vastav “standard”.