Передача и восприятие звуковых колебаний

Когда ушная раковина собирает звуковые волны, они отражаются в ее складках, затем проникают в наружное слуховое отверстие и ударяются о барабанную перепонку, вызывая ее колебания. Эта перепонка начинает колебаться с определенной частотой и высотой. Цепь из косточек среднего уха усиливает это колебательное движение и передает его через мембрану овального окна на перилимфу и эндолимфу улитки внутреннего уха. Эти колебания приводят в движение основную мембрану, где расположен кортиев орган. При этом волоски рецепторных клеток касаются покровной мембраны, изгибаются и деформируются и благодаря этому в рецепторах возникает возбуждение, которое передается волокнам слухового нерва.Здесь механическая энергия звуковых волн превращается в электрическую энергию благодаря тому, что волокна слухового нерва возбуждают спиральный орган, расположенный в улитке, и передают слуховое ощущение в височную зону коры больших полушарий. В слуховой зоне коры мозга нервные импульсы трансформируются в слуховые ощущения.

Звук – это колебания молекул, из которых состоит упругая среда, распространяющиеся в виде продольной волны давления. Одним из видов такой среды является воздух. Колебания среды могут быть вызваны различными колеблющимися телами, например камертоном или раструбом громкоговорителя, которые передают энергию окружающей среде, сообщая ускорение ближайшим молекулам. Последние передают энергию молекулам, расположенным чуть дальше, и т.д. Этот процесс распространяется в виде волны со скоростью (в воздухе) примерно 335 м/с. В результате колебаний молекул в среде образуются зоны с большей или меньшей их плотностью. Соответственно давление в этих зонах выше или ниже среднего. Амплитуда этих изменений давления называется звуковым давлением. Звуковое давление может быть измерено с помощью специальных микрофонов. Звуковое давление выражают в Н/м²(паскаль).

1. Громкость (сила) звука зависит от амплитуды (высоты) колебаний в звуковой волне.

За единицу громкости звука принят 1 Бел (в честь Александра Грэхема Белла, изобретателя телефона).

На практике громкость измеряют в децибелах (дБ). дБ = 0,1Б.

2. Колебания упругого тела создают звуковые волны, распространяющиеся в окружающей среде. Важная характеристика звука – количество колебаний (частота) в единицу времени(секунду). Чем больше количество колебаний в единицу времени, тем выше воспринимается человеком звук. Частота или тональность звука выражается в герцах (Гц); один герц равен одному колебанию в секунду.

3. Распространение звука происходит не мгновенно, а с конечной скоростью. Для распространения звука обязательно нужна среда — воздух, вода, металл и т.д. Звук в вакууме распространяться не может, т.к. здесь нет упругой среды, и поэтому не могут возникнуть упругие механические колебания. В каждой среде звук распространяется с разной скоростью. Скорость звука в воздухе - приблизительно 340 м/с.Скорость звука в воде — 1500 м/с.Скорость звука в металлах, в стали — 5000 м/с.

4. Высота звука зависит от частоты колебаний: чем больше частота колебаний источника звука, тем выше издаваемый им звук.Если сравнить звук мужского голоса с женским, то он будет значительно ниже. Также и звуки баса будут ниже звуков тенора.

Человек способен воспринимать звуки с частотой колебаний в пределах от 20 до 16 000 Гц (16 кГц). Частоты выше 16 кГц называются ультразвуковыми, а ниже 20 Гц – инфразвуковыми. Чем больше амплитуда звуков, тем больше слышимость. Пределы слышимости для человека простираются от 20 Гц до 16 кГц и от 4 до 130 фон.

6. Слуховая чувствительность – зона наибольшей остроты слуха (слуховая чувствительность) от 1000 до 4000 герц (диапазон голоса человека, речи).

Всего ухо человека различает по высоте (она зависит от числа волн в 1 сек) – 4 000 -4 500 различных звуков.

7. Адаптация. Если из окружающей среды длительно поступают сильные звуки. То чувствительность слухового анализатора снижается – адаптация к звуку, а при длительном пребывании в тишине – адаптация к тишине. Чем сильнее звук, тем выраженнее адаптация.

Барабанная перепонка включается в звуковые колебания и передает их энергию по цепи косточек среднего уха перилимфе вестибулярной лестницы. Звук, передаваемый по этому пути, распространяется в воздушной среде – это воздушная проводимость.

Ощущение звука возникает и тогда, когда колеблющийся предмет, например камертон, помещен непосредственно на череп; в этом случае основная часть энергии передается через кости черепа – это костная проводимость. Для возбуждения внутреннего уха необходимо движение жидкости внутреннего уха. Звук, передаваемый через кости, вызывает такое движение двумя путями:

1. Области сжатия и разрежения, проходящие по костям черепа, перемещают жидкость из объемистого вестибулярного лабиринта в улитку и обратно («компрессионная теория»).

2. Косточки среднего уха обладают некоторой массой, и поэтому колебания косточек из-за инерции задерживаются по сравнению с колебаниями костей черепа.

Спинной мозг иннервирует скелетную мускулатуру и внутренние органы. Спинной мозг имеет вид тяжа диаметром около 1-го см. Спинной мозг имеет сегментарное строение, то есть каждый сегмент спинного мозга иннервирует органы и мышцы своего, а также верхнего и нижнего по отношению к нему соседних сегментов.

Спинной мозг состоит из серого (содержит тела вставочных нейронов, тела и дендриты двигательных нейронов) и белого (содержит аксоны нейронов, образующих нисходящие и восходящие пути) вещества.

Серое вещество образует задние, боковые и передние рога. В задних рогах содержатся вставочные нейроны, на которых оканчивается афферентный путь, несущий информация от рецепторов. Афферентные волокна отдельных сегментов, собираясь вместе формируют задние корешки. Перерезка последних приводит к потере чувствительности участка кожи, которая иннервируется данным сегментом. В боковых рогах спинного мозга располагаются вставочные нейроны вегетативных рефлексов. В передних рогах серого вещества располагаются тела двигательных нейронов (мотонейронов). Их аксоны формируют эфферентный путь, несущий нервные импульсы (команды) к рабочим органам. Перерезка передних корешков определенного сегмента спинного мозга приводит к потере двигательной активности мышц, иннервируемых данным сегментом спинного мозга.

Белое вещество состоит из нервных волокон, формирующих восходящие и нисходящие пути спинного мозга. С помощью этих путей спинной мозг осуществляет проводниковую функцию.

Управление работой рабочих органов (мышц, внутренних органов, сосудов) спинной мозг осуществляет через рефлекторные дуги, которые, обычно, состоят из трех видов нейронов: афферентного, вставочного и эфферентного (двигательного). В составе рефлекторной дуги выделяют пять звеньев: рецептор, афферентное звено, центральное звено, центральное звено, эфферентное звено, эффектор (рабочий орган).

Передача регуляторных команд от нервной системы (нервных клеток) на рабочие органы происходит посредством нервных импульсов, передаваемых по рефлекторным дугам. Важную роль при передаче нервного импульса от одной нервной клетки к другой нервной клетке (по рефлекторной дуге), а также от нервной клетки к клеткам рабочих органов, играют медиаторы (ацетилхолин, норадреналин, адреналин, дофамин – возбуждающие; ГАМК, глицин - тормозные), осуществляющие эту передачу через специальные контакты – синапсы.

Таким образом, нервная система (как соматическая, так и вегетативная) управляет работой других органов с помощью нервных импульсов, передаваемых по рефлекторным дугам (нервный путь регуляции функций органов и систем организма), а эндокринная система, например, осуществляет такое управление с помощью гормонов, доставляемых к клеткам рабочих органов через кровь (гуморальный путь регуляции функций органов и систем организма). К гуморальному пути регуляции относится и регуляция с помощью метаболитов (аминокислот, глюкозы и т.п.) и простых соединений, например, углекислого газа.

Спинной мозг выполняет рефлекторную и проводниковую функции.

Рефлекторная функция спинного мозгапозволяет реализовать все двигательные рефлексы тела (коленный рефлекс, локтевой рефлекс, болевой рефлекс - отдергивание руки от источника боли), сократительную активность межреберных дыхательных мышц, сокращения диафрагмы, локомоторные рефлексы (перемещение тела в пространстве), сохранение позы и т.п. Эти рефлексы осуществляются с участием соматической нервной системы и соматических мышц.

Так как в спинном мозге располагаются нервные центры многих вегетативных рефлексов (симпатических и парасимпатических), то большая часть из них также осуществляются с участием спинного мозга. Например, рефлекторная регуляция тонуса кровеносных сосудов, рефлекторная регуляция сократительной активности сердца, рефлекторная регуляция температуры тела, регуляция сократительной активности желудочно-кишечного тракта, рефлексы мочеиспускания и дефекации, рефлекторная регуляция процессов всасывания и выделения и т.п.

Проводниковая функция спинного мозгаобеспечивает:

а) связь различных сегментов (отделов) спинного мозга между собой,

б) связь головного мозга с остальными частями центральной нервной системы,

в) соединение рецепторов (кожи, сухожилий, мышц) с ЦНС (восходящие пути, афферентные пути),

г) соединение ЦНС с исполнительными (рабочими) органами (нисходящие пути, эфферентные пути).

Проводниковая функция спинного мозга осуществляется с помощью восходящих и нисходящих путей.

1. Мягкий и клиновидный пучки, несущие афферентную информацию от рецепторов (тактильных, проприорецепторов и висцеральных) конечностей и туловища в таламус и далее в 4-й слой коры больших полушарий. На основании этой информации в головном мозгу создается трехмерная картина о взаимном расположении частей тела животного и положении тела самого животного в пространстве. Мягкий пучок несет информацию от нижней части туловища и нижних конечностей, а клиновидный – от верхней части туловища и верхних конечностей.

2. Спиноталамический тракт, несущий афферентную информацию от болевых и температурных рецепторов кожи в таламус и далее в сенсорную кору головного мозга. На основании этой информации в головном мозгу возникают ощущения боли, холода, тепла и прикосновения (тактильная чувствительность).

3. Спинно-мозжечковый путь несет информацию от проприорецепторов мышц и сухожилий в мозжечок. Благодаря этой информации мозжечок регулирует непроизвольные и произвольные движения, позу животного.

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: