Основные показатели функций слуховой системы


При изучении слуха человека и животных большинство исследований (направлено на выяснение следующих показателей функции слуховой системы:

  1. установление диапазона слышимости частот;
  2. определение абсолютной чувствительности слуха к звукам этого диапазона;
  3. выявление дифференциальной чувствительности по частоте и интенсивности;
  4. выяснение пространственной и временной разрешающей способности слуха.

Оценка чувствительности слуха к звукам конкретного диапазона частот осуществляется обычно с помощью метода определения порогов обнаружения (реакция на единичный стимул) или различения (реакция на два стимула, отличающиеся по одному физическому параметру - частоте, интенсивности, длительности).
Для измерения абсолютных и дифференциальных порогов слуха у человека используются речевой отчет, инструментальные и условно-рефлекторные, а также безусловно-рефлекторные реакции. Для определения абсолютных порогов применяются, кроме того, электрические показатели деятельности различных отделов слуховой системы: микрофонные потенциалы улитки, вызванные звуком электрические реакции нейронов, поверхностная электроэнцефалограмма и др.

Диапазон частот, воспринимаемых взрослым человеком, охватывает около 10 октав музыкальной шкалы - от 16-20 Гц до 16-20 кГц. Этот диапазон, характерный для людей молодого возраста - до 25 лет, - постепенно уменьшается из года в год за счет сокращения его высокочастотной части. По данным Г. Бекеши, после 40 лет верхняя частота слышимых звуков уменьшается на 80 Гц каждые последующие полгода. Утолщение барабанной перепонки и изменения в сочленениях трех слуховых косточек приводят к изменению передачи высокочастотных звуков. Наибольшая чувствительность слуха отмечается на частоте 1 - 4 кГц (рис. 6). В этой зоне частот чувствительность слуха человека близка к уровню броуновского шума -2х10-5 Па.

Судя по аудиограмме, чувствительность к тонам ниже 500 Гц неуклонно снижается. Пороги слышимости на частоте 200 Гц уже на 35 дБ, а на 100 Гц - на 60 дБ выше, нем на частотах наилучшей слышимости - 1 - 4 кГц. Такое ухудшение чувствительности на первый взгляд кажется странным. Почему чувствительность слуха падает именно в том диапазоне частот, в котором лежит большая часть звуков речи и музыкальных инструментов? Основная частота мужского голоса составляет величины от 82 Гц (бас) до 200 Гц (тенор), а женского голоса - от 400 до 1000 Гц (сопрано).

Основная частота звука «до» малой октавы фортепьяно соответствует 130.9 Гц. Для человеческого слуха это не очень низкая, а скорее «средняя» нота, а «до» второй октавы - 523.25 Гц - воспринимается уже как высокая нота. Частоты основных тонов большинства музыкальных инструментов лежат в пределах до 1100 Гц, и лишь рояль, арфа, флейта, ксилофон, пикколо дают основной тон до 4100 Гц. Из этого следует, что при обычном разговоре и прослушивании некоторых музыкальных инструментов не используется именно та часть звукового спектра, к которой ухо наиболее чувствительно.

Считается, что малая чувствительность слуха к звукам низкочастотного диапазона предохраняет человека от постоянного ощущения низкочастотных колебаний и шумов собственного тела. Если заткнуть уши, легко услышать пульсирующий шум сосудов и более равномерный шум мышечных сокращений. Эти звуки передаются к внутреннему уху благодаря костно-тканевой проводимости.

Было подсчитано, что в пределах области слухового восприятия звуков человек ощущает около 300000 различных по силе и высоте звуков.

Весьма интересными являются исследования, в основе которых лежат сопоставления различных показателей, характеризующих слуховые функции. Приведем следующий пример. Вблизи овального окна улитки плотность распределения окончаний слухового нерва достаточно постоянна -1150 нейронов на миллиметр длины основной мембраны. Плотность уменьшается в направлении к вершине улитки. Это хорошо соответствует экспериментальным данным о том, что чувствительность слуха в области низких частот меньше, чем в области более высоких. Было, в частности, показано, что дифференциальный порог по частоте (то есть величина минимального воспринимаемого различия между парой разных тонов) составляет 3% (3 Гц) при частоте 100 Гц и уменьшается до 0.3% при частоте 1000 Гц, а при более высоких частотах остается относительно постоянным (порядка 0.3-0.4%). Эти данные позволяют сопоставить субъективное восприятие высоты тона, дифференциальный порог, место максимального отклонения основной мембраны улитки и плотность распределения нейронов по ее длине (рис. 12).

Рис. 12. Сопоставление дифференциального порога по высоте с расстоянием между пиками активности на основной мембране, сопряженными двумя частотами

Рис. 12. Сопоставление дифференциального порога по высоте с расстоянием между пиками активности на основной мембране, сопряженными двумя частотами (по: Линдсен, Норман, 1974).

По оси абсцисс - частота, в Гц; по оси ординат - порог, в % частоты. I - постоянное число нейронов, II - дифференциальный порог, III - постоянное расстояние вдоль мембраны.

Чувствительность слуха человека к изменениям интенсивности очень велика: в области средних уровней интенсивностей (порядка 40-50 дБ над порогом слышимости) и частот 500-2000 Гц дифференциальный порог по интенсивности составляет всего 0.3-0.7 дБ. Различия сигналов по длительности, которые воспринимаются слуховой системой, составляют величины менее 10%, а изменение угла подачи высокочастотного тона оценивается с точностью 1-3°.

© 2008 - 2017 Звук и Слух  Копирование материалов сайта запрещено. Все права на публикуемые материалы принадлежат их правообладателям.