«Факты о том, как мы слышим».
Курсивом набран мой текст.
Обычным шрифтом заимствованный текст.
Попытки найти понимание в том, как мы воспринимаем мир, привели меня в физиологию, а в данном случае к тому, как мы слышим. По мере ознакомления становилось ясно, что то, как я это представлял себе, отличалось от фактов как одеяло от утюга. Одно общее, что при их использовании можно согреться.
То, что мы воспринимаем как звук, является звуковыми волнами, распространяющимися в пространстве. Воздушные звуковые волны по определению являются упругими, продольными, имеют сферическую волновую поверхность. Именно их и воспринимает ухо при взаимодействии с окружающим миром в обычных условиях. В особых условиях можно слушать колебания в гидравлической среде и твердых телах, что и делают охотники, выходя на промысел. Припадая к земле, слушают топот копыт стада.Колебания, проводимые через воздух, называются воздушными. Но ощущение звука создается также в том случае, если колеблющееся тело, например камертон, прямо соприкасается с черепом. При этом колебание передается через кости черепа - костное проведение звука. В повседневной жизни костное проведение играет роль только при слушании собственного голоса. Во всех остальных случаях возникший в воздухе звук достигает внутреннего уха через барабанную перепонку и косточки. Тем не менее, клиническая проверка костного проведения, как мы увидим, имеет большое диагностическое значение. Проводимый по воздуху звук должен быть передан из воздуха жидкости, наполняющей внутреннее ухо. В норме, когда звуковые волны переходят из воздуха в жидкость, большая часть звуковой энергии отражается от этой границы. Но совершенно очевидно, что для уха такое отражение было бы непродуктивным. Сложный механизм, состоящий из барабанной перепонки и аппарата косточек, природа "изобрела" для уменьшения потерь из-за отражения. Если пользоваться техническими терминами, то аппарат подстраивает акустический импеданс воздуха к импедансу внутреннего уха. В результате потери из-за отражения значительно уменьшаются, и большее количество звуковой энергии достигает внутреннего уха. Этот механизм в принципе аналогичен применению покрытия на линзах фотографических объективов, которое тоже служит для уменьшения отражения на границе между воздухом и стеклом. Подравнивание импеданса в среднем ухе производится главным образом двумя факторами. Во-первых, площадь барабанной перепонки значительно больше площади основания стремечка. При передаче данной силы по косточкам сама разница этих площадей создает усиление давления у овального окна по сравнению с давлением у барабанной перепонки. Во-вторых, отростки косточек так расположены в цепочке, что действуют как рычаги и еще больше усиливают давление.
Таким образом, по своему действию эта система сходна с трансформатором, хотя здесь участвуют другие факторы. Весь этот механизм улучшает слух приблизительно на 15-20 дБ.
К молоточку и стремечку прикреплены тонкие мышцы, так называемые мышцы слуховых косточек. Они отвечают на звуковые стимулы рефлекторными сокращениями, нарушающими передачу звука.
Итак, факт первый. На первом этапе восприятия, еще в механической системе, воспринимаемые волны уже претерпевают множество изменений.
Разделение звука по частотам.Не пытаясь физически точно описать здесь механику этих волн, мы обратимся к упрощенному описанию ситуации, такой, какой ее выявили опыты Бекеши (Bekesy) несколько десятилетий назад. Под действием звука основная мембрана колеблется вверх и вниз, как показано на увеличенных трехмерных изображениях. В действительности амплитуды колебаний очень малы-около 10??? м в пороговом диапазоне. Поскольку жесткость основной мембраны снижается от стремечка к геликотреме, скорость распространения волн постепенно уменьшается в этом направлении, а амплитуда волн сначала возрастает. Но дальше вследствие некоторых физических особенностей наполненных жидкостью каналов волны затухают и в конце концов исчезают совсем обычно до того, как достигнут геликотремы. Поэтому где-то между местом возникновения волны у стремечка и точкой, где она кончается, лежит точка максимального отклонения. Этот максимум для разных частот приходится на разные места, сдвигаясь в направлении стремечка при повышении частоты и помещаясь ближе к геликотреме для низких частот. Таким образом, наличие этих точек максимального смещения помещает каждую частоту на определенное место улиткового протока. Сенсорные клетки возбуждаются главным образом в местах максимумов, и тем самым каждая частота возбуждает "свои" сенсорные клетки. Такова вкратце "теория места".
Факт второй: В первичной обработке сигнала принимают участие сенсорные клетки, настроенные на определенные частоты. То, есть, говоря другими словами, первичное преобразование сигнала уже претерпевает изменения по отношению к идеальному. Ведь часть сигналов из восприятия выпадает, сколь велико бы не было количество нейронов, их не хватит на все частоты.
Микрофонный потенциал.
В улитковом протоке регистрируется большой положительный потенциал (~ + 80 мВ). По отношению к тому же уровню сосудистая полоска и кортиев орган обладают отрицательными потенциалами. Положительный эндокохлеарный потенциал поддерживается химическими процессами в сосудистой полоске. Все эти потенциалы наблюдаются в отсутствие звука, поэтому их называют стоячими (т е постоянными) потенциалами.
Когда звук попадает в ухо, возникают добавочные потенциалы, так называемые микрофонные потенциалы и потенциалы действия слухового нерва. Термин микрофонный потенциал (который можно регистрировать, например, у круглого окна) возник потому, что этот потенциал ведет себя подобно выходному потенциалу микрофона, т е близко воспроизводит колебания звукового давления. Микрофонный потенциал следует за стимулом 1) практически без латентного периода, 2) не имеет рефрактерного периода или 3) измеримого порога и 4) не подвержен утомлению. По всем этим четырем свойствам он отличается от большинства биологических потенциалов и, в частности, от потенциалов действия. Вероятно, микрофонный потенциал представляет собой регистрируемую внеклеточно сумму рецепторных потенциалов всех возбужденных волосковых клеток. Как полагают, акустический стимул вызывает одновременное изменение проводимости мембраны рецепторной клетки в результате сгибания цилий. Вследствие крутого градиента потенциала (связанного со стоячими потенциалами) между пространством с эндолимфой и внутренней частью рецепторной клетки, составляющего не меньше 150 мВ, изменение проводимости мембраны сопровождается быстрыми токами ионов внутрь или наружу, что в свою очередь создает рецепторный потенциал. Такой механизм обычно называется "гипотезой батареи".Здесь возникает непонятность. Микрофонный потенциал, согласно множеству источников по физиологии проводиться не может на частотах свыше 1000 герц, а у иных людей и на частотах значительно ниже. Поскольку восприятие все-таки есть, то напрашивается вывод в том, что мозг тут тоже как-то корректирует работу воспринимающего тракта системы.
Ниже вариант объяснения из другого источника:Импульсы, которые генерируются нервными клетками, очень короткие: их продолжительность составляет 0.0008— 0.001 с. После прохождения импульса аксон становится бездеятельным на время около 0.001 с. Из этого следует, что максимальная теоретически возможная частота им¬пульсов в одиночном нервном волокне составляет всего 1000 импульсов в секунду. Неудивительно поэтому, что теория восприятия высоты тона, основанная на опенке ча¬стоты разряда в одиночном нервном волокне, встречает существенные затруднения. Не спасает положения и принцип множественного потока, ибо нет таких данных, которые позволяли бы утверждать, что даже группы нейронов могут следовать за частотой тонов выше 2000 Гц. А ведь частотный предел слуха человека в 10 раз выше!
Частота восприятия слуха человека и большинства млекопитающих лежит в диапазонах частот выше 10000 Гц, причем для некото¬рых мелких животных, например грызунов и летучих мышей, он простирается до 80—150 кГц. В 1948 г, «телефон¬ная» теория была заменена теорией «залпов», выдвину¬той Е. Уивером и С. Бреем, первооткрывателями так на¬зываемого микрофонного эффекта улитки внутреннего уха (1930 г.). Они высказали предположение о том, что для определения высоты тона существенной является не ча¬стота разряда в одиночном нервном волокне, а суммарная частота разряда в ансамбле нейронов. «Залп» ансамбля может воспроизводить частоты звука, значительно более высокие, нежели те, которые доступны одиночному нерв¬ному волокну. Более поздние исследования (1965 г.), вы¬полненные на одиночных нервных волокнах с примене¬нием малых вычислительных машин, принадлежащие группе американских авторов во главе с Н. Киангом, по¬казали, что в разряде даже одиночного нейрона, а именно в его межимпульсных интервалах, могут находить отра¬жение частоты до 5000 Гц.
Источник: И.А. Вартанян «Звук – слух – мозг». 1981г.
Каждое волокно в слуховом нерве начинается от узкой ограниченной области улитки, в некоторых случаях от одной внутренней волосковой клетки. Поскольку отдельные участки улитки связаны с отдельными частотами, каждое нервное волокно оптимально возбуждается звуком определенной частоты. Эта частота называется характеристической частотой данного волокна. Таким образом, волокно в слуховом нерве подвергается возбуждению легче всего, когда ухо стимулируется звуком частоты, характеристичной для данного волокна . Чистые тоны очень низкой интенсивности возбуждают специфические одиночные волокна нерва. Если же ухо стимулируется тонами, частоты которых не являются характеристическими, то оно может быть активировано только при достаточном увеличении интенсивности. Длительность стимула кодируется длительностью активации, а интенсивность-степенью активации. При повышении уровня звукового давления не только усиливается возбуждение данных волокон (увеличивается частота их разряда), но в активность вовлекаются также дополнительные волокна (с частотами, близкими к характеристической). Итак, можно сказать, что на уровне первичных афферентных волокон звуковой стимул разлагается на свои частотные компоненты.
Обработка сигнала мозгом.
Хотя в вентральном кохлеарном ядре клетки ведут себя так же, как и нейроны слухового нерва, в дорсальном кохлеарном ядре их ответы заметно отличаются. В определенных условиях происходит торможение этих нейронов входными слуховыми сигналами. Торможение создается обширными реципрокными связями между нейронами.
При отведении от клеток еще более высоких уровней ответы на чистые тоны часто вообще отсутствуют. Эти клетки отвечают на сложные звуковые паттерны, например на амплитудно- или частотно-модулированные звуки, т.е. звуки с непрерывно меняющейся интенсивностью или частотой. Другие нейроны реагируют только на начало или только на конец звукового стимула и т. п. Часто клетка активируется одними частотами и тормозится другими. В общем можно сказать, что чем выше уровень, на котором находится нейрон в слуховом пути, тем более сложные звуки вызывают его возбуждение. Раньше думали, что частотная избирательность нейронов, отвечающих на чистые тоны, усиливается на высших уровнях, но в действительности это не так. На высших уровнях настройка нейронов не намного острее, чем на уровне слухового нерва, собственно говоря, многие клетки в слуховой коре могут быть активированы очень широкой полосой частот. В то же время в некоторых участках слуховой коры имеется тонотопическая карта улитки.
Так, например, при стимуляции уха последовательностью коротких импульсов давления (щелчков) с интервалами в 5 мс, как и следовало ожидать, слышится тон в 200 Гц. Но если предварительно профильтровать звук так, чтобы пропускались частоты только выше определенного уровня (скажем, 600 Гц), то в стимуле уже не будет частоты 200 Гц. Однако субъективно воспринимаемый тон по-прежнему будет 200 Гц. Это явление еще не получило убедительного объяснения, но его нельзя объяснить одной только теорией места. По-видимому, мозг "воссоздает" недостающую основную частоту информации, которая содержится в сохранившихся обертонах.Здесь можно добавить практически те же самые слова: снова при обработке сигнала на этом этапе вносятся новые искажения.
Выводы.
При восприятии внешнего звукового импульса, он проходит огромную обработку и подвергается в итоге неоднократному изменению. Мы не слышим звук. Мы слышим то, что получилось в мозге, в результате его обработки. Мозг создает звуковую картину несколько похожую на картину восприятия глазами.
Похожесть в том, что:
1. Есть поле зрения и поле слуха.
2. В том и этом внимание среднего человека может выделять интересующие фрагменты, которые воспринимаются очень ясно, другие в это время неактивны.
3. Стереоскопический эффект соответствует объемному слуху.
4. От того и от другого сознание может отвлекаться, впадая в ступор, размышления или фантазии.
5. К обоим можно применить термины автоматическое и сознательное восприятие.
6. И в то и в другое при обработке вносится огромное количество искажений.
7. В итоге и в том и в другом случае мы имеем возбужденное состояние мозга, которое похоже на компьютер. То есть, переходя к дискретным элементам, огромное количество триггеров-нейронов, одни из которых активны, другие нет.
8. В обоих случаях, очевидно, что есть еще нечто, воспринимающее картину в целом. Мозг только фиксирует. Я ощущаю это, как нечто извне, под действием которого мозгу становится светло, ясно и тепло. Это сознание. Без него картина не воспринимается. С уменьшением его интенсивности видео и звуковые образы блекнут и переходят на бессознательный уровень восприятия. Оно не является продуктом мозга. Это легко проверить простейшим сосредоточением и наблюдательностью. При повышении внимательности видно как нечто собирается извне, и восприятие становится ярче.
9. Мозг не играет первую роль, он нечто, которое попадает в поле действии сознания.
10. Звуковой и зрительный образы восприятия далеки от реальности настолько, что их можно назвать иллюзией.
11. Эта иллюзия и есть продукт нашего сознания. Это и есть мы сами. Картина, собранная нами это наша интерпретация окружающего мира. Наружи другая вселенная. Можно пощупать, но истолковать по-своему, можно увидеть, но цвет, яркость и искажения интерпретационных оболочек не дадут верного представления.Основной источник заимствованного материала:
Интернет-версия учебника «ЛЕКЦИИ ПО ФИЗИОЛОГИИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ» http://www.distedu.ru/edu4/p_17
Александр Сизов.
г. Санкт-Петербург, июнь 2007 г.
Другие статьи на этом сайте:
Остеохондроз. Опыт исцеления позвоночника.
Одержимость. Естесственный способ выхода.
Изменить характер человека.
Зависимость. Вредные привычки. Навязчивые мысли.
Преодоление и выходы.Кризисы и болезни при духовном развитии.
Остановка кровотечений без медицинских средств.
Заговариваем боль интересным разговором.
За порогом болевых ощущений.
Практические упражнения по управлению болью и развитию воли.
Защита от воздействий психотронного оружия.
Седьмое чувство.
Факты о том, как мы слышим.
Бизнес и магия
Новые технологии бизнеса с применение новых поколений ароматизаторов - адекватеров:
