Чувствительность органа слуха

Наш слуховой орган отличается очень высокой чувствительно­стью. При нормальном слухе мы способны различать звуки, вызы­вающие ничтожно малые (исчисляемые в долях микрона) колеба­ния барабанной перепонки.

Чувствительность слухового анализатора к звукам различной вы­соты неодинакова. Человеческое ухо наиболее чувствительно к зву­кам с частотой колебаний от 1000 до 3000. По мере понижения или повышения частоты колебаний чувствительность падает. Особен­но резкое падение чувствительности отмечается в области самых низких и самых высоких звуков.

С возрастом слуховая чувствительность изменяется. Наиболь­шая острота слуха наблюдается у 15—20-летних, а затем она посте­пенно падает. Зона наибольшей чувствительности до 40-летнего воз­раста находится в области 3000 Гц, от 40 до 60 лет —в области 2000 Гц, а старше 60 лет — в области 1000 Гц.

Минимальная сила звука, способная вызвать ощущение едва слы­шимого звука, называется порогом слышимости, или порогом слухово­го огцищения. Чем меньше величина звуковой энергии, необходимая для получения ощущения едва слышимого звука, т. е. чем ниже порог слухового ощущения, тем, стало быть, выше чувствительность уха к данному звуку. Из сказанного вытекает, что в области средних частот (от 1000 до 3000 Гц) пороги слухового восприятия оказываются наибо­лее низкими, а в области низких и высоких частот пороги повышаются.

При нормальном слухе величина порога слухового ощущения равна 0 дБ. Необходимо помнить, что нуль децибел означает не от­сутствие звука (не «нуль звука»), а нулевой уровень, т. е. уровень отсчета при измерении интенсивности воспринимаемых звуков, и соответствует пороговой интенсивности при нормальном слухе.

Нулевым уровнем силы звука принято считать величину давле­ния, соответствующего порогу слухового ощущения при нормаль­ном слухе для тона в 1000 Гц. Величина этого давления равна 20,4 паскаля.

При увеличении силы звука ощущение громкости звука усили­вается, но при достижении силы звука определенной величины на­растание громкости прекращается и появляется ощущение давле­ния или даже боли в ухе. Сила звука, при которой появляется ощу­щение давления или боли, называется порогом неприятного ощу­щения (болевым порогом), порогом дискомфорта.

Расстояние между порогом слухового ощущения и порогом дис­комфорта оказывается наибольшим в области средних частот (1000—3000 Гц) и достигает здесь 130 дБ, т. е. отношение макси­мальной выносимой для уха силы звука к минимальной ощущае­мой силе равно 10¹³, или 10 000 000 000 000 (десяти триллионам).

Эта способность слухового анализатора поистине удивительна. В технике нельзя найти пример, когда один и тот же прибор мог бы регистрировать воздействия, величина которых разнилась бы на та­кие астрономические цифры. Если бы можно было сконструировать весы, обладающие таким же диапазоном чувствительности, как ухо человека, то на этих весах можно было бы взвешивать тяжести от 1 миллиграмма до 10 000 тонн.

Чувствительность слухового анализатора характеризуется не только величиной порога восприятия, но и величиной разностного, или дифференциального, порога. Разностным порогом частоты на­зывают минимальный, едва заметный для слуха прирост частоты звука к его первоначальной частоте.

Разностные пороги оказываются наименьшими в диапазоне от 500 до 5000 Гц и выражаются здесь цифрой 0,003. Это значит, что изменение, например, частоты 1000 Гц на 3 Гц уже ощущается ухом человека как другой звук.

Разностным порогом силы звука называют минимальный при­рост силы звука, дающий едва заметное усиление громкости перво­начального звука. Разностные пороги силы звука равны в среднем 0,1—0,12, т. е. для того, чтобы звук ощущался как более громкий, его надо усилить на 0,1 первоначальной величины, или на 1 дБ.

Таким образом, область слухового восприятия у нормально слы­шащего человека ограничена по частоте и по силе звука. По частоте эта область охватывает диапазон от 16 до 25 000 Гц (частотный диа­пазон слуха), а по силе — до 130 дБ (динамический диапазон слуха).

Принято считать, что область речи, т. е. частотный и динамичес­кий диапазон, необходимый для восприятия звуков речи, занимает лишь небольшую часть всей области слухового восприятия, а имен­но по частоте от 500 до 600 Гц и по силе от 50 до 90 дБ над порогом слышимости. Такое ограничение области речи по частоте и интен­сивности может быть, однако, принято лишь весьма условно, так оно оказывается действительным только в отношении наиболее важной для понимания речи области воспринимаемых звуков, но далеко не охватывает всех звуков, входящих в состав речи.

В самом деле, целый ряд звуков речи, как, например, согласные с, з, ц, содержит форманты, лежащие значительно выше 3000 Гц, а именно до 8600 Гц. Что касается динамического диапазона, то нуж­но учитывать, что уровень интенсивности тихого шепота соответ­ствует 10—15 дБ, а в громкой речи имеются такие составные эле­менты, интенсивность которых не превышает уровня обычной ше­потной речи, т. е. 25 дБ. К их числу относятся, например, некоторые глухие согласные. Следовательно, для полноценного различения на слух всех звуков речи необходима сохранность всей или почти всей области слухового восприятия как в отношении частоты, так и в от­ношении интенсивности звука.

На рисунке 17 представлена область звуков, воспринимаемых нормальным ухом человека. Верхняя кривая изображает порог слы­шимости звуков различной частоты, нижняя кривая — порог непри­ятного ощущения. Между этими кривыми располагается область слухового восприятия, т. е. весь диапазон слышимых человеком зву­ков. Заштрихованные части диаграммы обнимают область наибо­лее часто встречающихся звуков музыки и речи.

Слуховая адаптация и слуховое утомление. Звуковая травма.При воздействии звуковых раздражений происходит временное по­нижение чувствительности органа слуха. Так, например, выйдя на шумную улицу, человек, обладающий нормальным слухом, ощуща­ет шум улицы как очень громкий, соответственно его действительный интенсивности. Однако через некоторое время уличный шум ощущается уже как менее громкий, хотя фактически интенсивность шума не изменяется. Это снижение ощущения громкости является следствием понижения чувствительности слухового анализатора в результате воздействия сильного звукового раздражителя. После прекращения воздействия шума, когда, например, человек входит с шумной улицы в тихое помещение, чувствительность слухового ор­гана быстро восстанавливается, и, выйдя вновь на улицу, человек опять будет ощущать уличный шум как очень громкий. Такое вре­менное снижение чувствительности получило название адаптации (от лат. adaptare — приспособлять). Адаптация является защитно-приспособительной реакцией организма, предохраняющей нервные элементы слухового анализатора от истощения под воздействием сильного раздражителя. Понижение слуховой чувствительности при адаптации очень кратковременно. После прекращения звукового раздражения чувствительность органа слуха восстанавливается через несколько секунд.

Изменение чувствительности в процессе адаптации происходит и в периферическом, и в центральном концах слухового анализато­ра. Об этом свидетельствует тот факт, что при воздействии звука на одно ухо чувствительность изменяется в обоих ушах.

При интенсивном и длительном (например, в течение несколь­ких часов) раздражении слухового анализатора наступает слуховое утомление. Оно характеризуется значительным понижением слу­ховой чувствительности, которая восстанавливается лишь после бо­лее или менее продолжительного отдыха. Если при адаптации чув­ствительность восстанавливается в течение нескольких секунд, то для восстановления чувствительности при утомлении слухового анализатора требуется время, измеряемое часами, а иногда и сутка­ми. При частом и длительном (в течение нескольких месяцев или лет) перераздражении слухового анализатора в нем могут возник­нуть необратимые патологические изменения, приводящие к стой­кому нарушению слуха (шумовое поражение слухового органа).

При очень большой мощности звука, даже при кратковременном его воздействии, может возникнуть звуковая травма, сопровождаю­щаяся иногда нарушением анатомической структуры среднего и внутреннего уха.

Маскировка звука.Если какой-либо звук воспринимается на фо­не действия другого звука, то первый звук ощущается менее гром­ким, чем в тишине: он как бы заглушается другим звуком.

Так, например, в шумном цехе, в поезде метро отмечается значительное ухудшение восприятия речи, а некоторые слабые зву­ки в условиях шумового фона совсем не воспринимаются.

Это явление называется маскировкой звука. Для звуков разной высоты маскировка выражена неодинаково. Высокие звуки сильно маскируются низкими и, наоборот, сами оказывают очень неболь­шое маскирующее действие на низкие звуки. Наиболее сильно выра­жено маскирующее влияние звуков, близких по высоте к маскируе­мому звуку. На практике приходится часто иметь дело с маскирую­щим действием различных шумов. Так, например, шум городской улицы оказывает заглушающее (маскирующее) действие, достигаю­щее днем 50—60 дБ.

Бинауральныйслух. Наличие двух ушей обусловливает способ­ность определять направление источника звука. Эта способность по­лучила название бинаурального (двуушного) слуха, или ототопики (от греч. otos — ухо и topos — место).

Для объяснения этого свойства слухового анализатора высказа­но три суждения 1) ухо, расположенное ближе к источнику звука, воспринимает звук сильнее, чем противоположное; 2) ухо, нахо­дящееся ближе к источнику звука, воспринимает его несколько раньше; 3) звуковые колебания доходят до обоих ушей в разных фа­зах. По-видимому, способность различать направление звука обу­словлена совместным действием всех трех факторов.

Для точного определения направления источника звука необхо­димо, чтобы слух на оба уха были одинаковым. Слух может быть и пониженным, но при одинаковом понижении на оба уха. Если звук будет услышан, то и направление его будет определено правильно. Следует отметить, что и при асимметричном слухе на оба уха и даже при полной глухоте на одно ухо известная способность к опре­делению направления источника звука может быть выработана пу­тем специальной тренировки.

Слуховой анализатор обладает способностью не только различать направление звука, но и определять местоположение его источни­ка, т. е. оценивать расстояние, на котором находится источник звука. Бинауральный слух дает также возможность воспринимать слож­ные звуковые комплексы, когда звук приходит одновременно с раз­ных сторон, и определять при этом положение источников звука в пространстве (стереофония).