Анализ частоты и силы звуков

Человек может воспринимать звук в диапазоне частот от 16 до 20000 Гц. Звуковые колебания разной высоты вовлекают в колебательный процесс перелимфу вестибулярного канала улитки и соответственно базилярную мембрану на всем их протяжении неодинаково. Так, колебательная реакция базилярной мембраны, передаваемая на эндолимфу, имеет характер бегущей волны, а локализация амплитудного максимума этой волны зависит от высоты звука. При действии на ухо низких и средних частот в колебательный процесс приходит вся базилярная мембрана, что сопровождается вовлечением в возбуждение волосковых клеток на всем протяжении кортиева органа, а частота звуковых колебаний при этом кодируется числом импульсов, возникающих в волокнах слухового нерва, которое полностью соответствует частоте звукового сигнала (временное кодирование информации). При действии же на ухо высоких частот амплитудный максимум звуковой волны приходится на начальные отделы базилярной мембраны (расположенные ближе к основанию улитки), причем, чем выше звуковой тон, тем меньшая площадь базилярной мембраны у основания улитки вовлекается в колебательный процесс. Следовательно, при действии высоких частот происходит пространственное кодирование информации, основанное на неодинаковом расположении возбужденных рецепторных клеток на базилярной мембране и соответственно избирательным вовлечением в возбуждение определенных групп слуховых нейронов.

Сила звуков кодируется числом возбужденных рецепторных клеток и самих слуховых нейронов, а также частотой их импульсации. Волосковые рецепторные клетки, также как и слуховые нейроны, резко отличаются друг от друга по своей чувствительности. Так, наружные волосковые клетки гораздо более чувствительны, чем внутренние. В связи с этим при действии на ухо слабых звуков в реакцию вовлекается лишь небольшое число наиболее чувствительных рецепторных клеток и слуховых нейронов, а при усилении стимулов возбуждается все большее количество дополнительных рецепторных и нервных клеток кортиева органа.

Минимальная сила звука, слышимого человеком в половине случаев его предъявления, носит название абсолютной слуховой чувствительности. Абсолютная слуховая чувствительность в разном диапазоне частот звуковых сигналов не является одинаковой. В частности, она максимальна в области частот от 1000 до 4000 Гц (соответствуют речевому диапазону), а при слишком низких (16-50 Гц) либо слишком высоких частотах (10000-20000 Гц) является минимальной.