Слух

Слух

Мир наполнен звуками, самыми разнообраз­ными. Шум волн и стрекотание кузнечика, гром оркестра и голоса людей — все эти звуки «вле­тают» к нам в ухо. В ухе звук каким-то образом превращается в «пулеметную очередь» нервных импульсов, которые по слуховому нерву переда­ются в мозг. Как именно мозг расшифровывает эти импульсы и «узнает» звуки, ученым еще неясно. Но мы никогда не спутаем мяуканье кошки с телефонным звонком. Больше того, мы даже можем, прислушавшись, отличить мяу­канье нашей кошки от соседской.

Что такое звук, как он возникает и распро­страняется, какие звуки бывают по высоте, то­ну, тембру и громкости, мы рассказывать не будем. Раздел физики — акустика (см. т. 3 ДЭ) — специально занимается этими вопросами. Скажем только, что звук, или звуковая волна,— это чередующиеся разряжения и сгущения воздуха, распространяющиеся во все стороны от колеблющегося тела. Такие колебания воздуха с часто­той от 20 до 20 тыс. в секунду мы слышим.

20 тыс. колебаний в секунду— это самый высокий звук самого маленького деревянного инструмента в оркестре — флейты-пикколо, а 24 колебаниям соответствует звук самой низ­кой струны самого большого смычкового ин­струмента — контрабаса.

О том, что звук «влетает» в одно ухо, а «выле­тает» из другого, конечно, не может быть и речи. Оба уха выполняют одну и ту же работу, но друг с другом не сообщаются. Раньше к пого­ворке «в одно ухо влетает, из другого выле­тает» относились вполне серьезно. Существова­ла даже теория, по которой уши связаны общей камерой внутри головы, где звук каким-то об­разом сохраняется. Первой подлинно научной теорией слуха была теория замечательного не­мецкого естествоиспытателя, физика и физио­лога Германа Гельмгольца. Ее называют резо­нансной теорией.

Итак, звук, например звон часов, «влетел» в ухо. Ему предстоит мгновенное, но сложное путешествие. Ухо, которое мы видим, это лишь вход в настоящее ухо, то, которое является нашим органом слуха. До него нелегко добрать­ся. Давайте вместе со звоном часов совершим путешествие к рецепторам слуха, т. е. к тем клеткам, в которых звуковые волны пере­рабатываются в нервные импульсы.

Звон (звуковые волны, распространяющиеся через воздух) «влетает» в ушную раковину. Надо сказать, что ушные раковины у человека оста­лись разве что для красоты. В слухе они играют очень малую роль. А большинству животных они очень нужны. Уши, т. е. ушные раковины, у них большие (вспомните зайца или слона), и ими можно двигать. Это помогает животному улавливать направление, откуда раздается даже самый тихий шорох. Итак, звон, «влетев» в ухо, проскочил в слуховой ход, длиной около 2,7 см, и ударился в барабанную пе­репонку¹. Перепонка на конце слухового хода натянута сравнительно туго и закрывает проход наглухо. Слуховой проход можно срав­нить с органной трубой, закрытой с одного кон­ца. По краям мембраны находятся железы, вы­деляющие ушную серу. Она создает защитное покрытие, но если серы выделяется очень много, то может наступить временная потеря слуха.

Звон, ударяя в барабанную перепонку, заставляет ее колебаться, вибрировать. Чем сильнее звук, тем сильнее колеблется перепон­ка. Но если звук совсем слабый, еле-еле слы­шимый, то колебания эти удивительно малы. Ученые подсчитали: смещение мембраны может тогда быть равным 0,1 ангстрема!— это расстоя­ние меньше радиуса атома.

Человеческое ухо—уникальный по чувстви­тельности слуховой прибор. Порог слышимости натренированного уха лежит почти на границе флуктуации давления воздуха, т. е. тех колеба­ний атмосферного давления, которые возникают при абсолютной тишине и вызываются только беспорядочным тепловым движением молекул воздуха. Чтобы представить себе, как мало это давление воздуха, достаточно сказать, что при подъеме на высоту 8 мм (!) от поверхности земли давление изменяется примерно на такую же величину.

Но есть верхний предел, выше которого громкость звука не должна усиливаться, ина­че появляется ощущение давления и возни­кает сильная боль в ушах. Такое звуковое дав­ление мы уже можем почувствовать даже кон­чиками пальцев.

Но вернемся к звонку, который ударился в барабанную перепонку и заставил ее коле­баться. Перепонка эта закрывает вход в сред­нее ухо — небольшую полость, наполнен­ную воздухом и спрятанную в толще височной кости.

В среднем ухе находятся три малюсенькие косточки — молоточек, наковальня и стремечко. Костяной молоточек, при­жимаясь к барабанной перепонке, передает ее колебания сначала на наковальню (правда, молоточек и наковальня хотя и соединены меж­ду собой суставом, но связаны так тесно, что колеблются фактически вместе), а затем уси­ленные колебания передаются на костяное стремечко. Стремечко тогда давит на перепонку овального окна. Барабанной перепонкой заго­рожен вход в среднее ухо, а выход из него затя­нут наглухо перепонками двух «окон».

Одно «окно» называется овальным — в него «стучится» стремечко, другое — круглым. При вибрации барабанной перепонки одновременно со слуховыми косточками — молоточком, нако­вальней и стремечком — приводится в колеба­тельное движение и воздух в полости среднего уха. Эти движения непосредственно передаются перепонке круглого «окна», и та тоже начинает колебаться.

Что же происходит за этими двумя «окнами», куда ведут два «туннеля», закрытые перепон­ками «окон»?

«Скоро сказка сказывается, да не скоро дело делается»,— говорят обычно. Но в рассказе о слухе все происходит как раз наоборот. Очень долго приходится рассказывать, как устроено ухо — наружное, среднее и внутреннее (самое главное, о нем речь впереди), как звук доби­рается до сокровенных слуховых клеток, спря­танных в глубине внутреннего уха, буквально за «семью замками». А «дело делается» очень быстро: практически мгновенно, через сотую долю секунды, мы слышим звук, влетевший в ушную раковину.

Дальше пойдет рассказ о внутреннем ухе.

Звон часов добрался пока еще воздушным путем до овального и круглого «окна», за ними— жидкость. Она заполняет каналы, расположен­ные дальше. Анатомы назвали эти каналы «лест­ницами», ведут они в ушной лабиринт. Этот лабиринт находится в толстой височной кости.

Костный лабиринт яв­ляется капсулой для другого лабиринта — пе­репончатого. Щель между этими двумя лабиринтами заполнена особой жид­костью—перилимфой. Внутри перепончато­го лабиринта — другая жидкость — эндолимфа. В лабиринте находятся сразу два органа: один из них — орган слуха — улитка, другой— вестибулярный аппарат, о котором мы расскажем в главе об органе равновесия.

Итак, через круглое и овальное «окно» звон уже через жидкости добрался до улитки.

Улитка — это спирально извитой костный канал, имеющий у человека два с половиной оборота, или завитка. Внутри весь улитковый канал разделен пополам, причем разделен очень странным образом: до середины канала от одной стенки отходит костяная пластинка, к ней при­креплена тонкая перепонка — мембрана, кото­рая уже доходит до другой стенки. Анатомы назвали эту мембрану основной, и пра­вильно назвали, ибо она в слухе играет важней­шую роль. Обе половинки канала заполнены жидкостью.

На основной мембране расположен кор­тиев орган. Более ста лет назад молодей итальянский исследователь анатом Корти рас­смотрел внутри костной улитки образование, в котором заканчивались волокна слухового нерва. И он совершенно правильно решил, что здесь, внутри костного «домика» улитки, кото­рая лежит в толстой височной кости, находится орган слуха.

Позднее выяснилось, что клетки в кортиевом органе, собственно воспринимающие зву­ковые волны, это особые слуховые волосковые клетки, на которые передаются звуковые коле­бания. Но до самого последнего времени до­браться до этих клеток было практически невозможно. Уж слишком глубоко они спря­таны, слитком нежны и малы: у человека — не более 0,1 мм (а чаще и короче), а у некоторых животных — до 0,001 мм. И только недавно совет­ским ученым Я. А. Винникову и Л. К. Титовой удалось изолировать улитку у животного и добиться, чтобы при этом она оставалась живой. Их метод позволяет раздражать улитку звуком и тонкими со­временными способами исследо­вать физиологию и биохимию ее основной мембраны, волосковых и других клеток; кортиев ор­ган, таким образом, стал досту­пен экспериментатору.

Вот мы и добрались вместе со звуком до кортиева органа. В нем каким-то еще до конца неизвестным образом механические звуковые коле­бания превращаются в нервные импульсы, кото­рые по 25—30 тыс. волокон слухового нерва «бегут» в мозг.

¹ Барабанная перепонка имеет овальную форму, ее площадь 66 м², а толщина всего 0,1 мм.