СЛУХ

СЛУХ

- способность человека и большинства животных восприниматьпродольные звуковые колебания окружающей среды (обычно воздуха или воды).Частотная граница С. со стороны НЧ составляет обычно 10- 20 Гц; ВЧ-границаС. сильно различается у разных животных: многие рыбы, земноводные и пресмыкающиесяне воспринимают сигналы частотой выше 1,0- 2,0 кГц, в то время как верх, <частотная граница С. у летучих мышей превышает 100 кГц, а у дельфинов достигает200 кГц; приближается к 100 кГц верх. частотная граница С. нек-рых насекомых. <У человека частотный диапазон С. в молодости ограничен 20- 25 кГц, с возрастомэта граница постепенно снижается. По сравнению с др. млекопитающими С. <человека и высших обезьян отличается сравнительно узким частотным диапазоном;однако у человека очень хорошо развита способность отмечать изменения частоты:в диапазоне частот 1,0-2,0 кГц люди с тренированным слухом могут обнаружитьразличия в неск. Гц, т. е. в десятые доли процента.

Динамич. диапазон С. человека принято считать от абс. порога слышимости(ок. 2*10^-5 Па на частотах 1,0- 3,0 кГц) до порога болевогоощущения (ок. 20 Па на тех же частотах). Т. о., мощность сигналов на границахдинамич. диапазона различается в 10¹² раз, т. е. на 120 дБ. <У многих животных динамич. диапазон С. столь же велик. Внутри своего динамич. <диапазона С. человек способен заметить изменение амплитуды (звукового давления)всего в неск. процентов; не хуже дифференциальная чувствительность к изменениямамплитуды у мн. животных, напр. у рыб.

С помощью С. определяется направление на источник звука. При этом бинауралъныйэффект позволяет локализовать источник в горизонтальной плоскости сточностью ок..Для ориентировочной локализации звука по вертикали используются слабыечастотные различия приходящих с разных направлений сигналов, что связанос особенностями отражения звука от ушной раковины. Важными качествами слуховыхощущений являются высота звука, определяемая с его спектральнымсоставом и периодичностью, и громкость звука, сопоставляемая чащевсего с его энергией, интегрируемой за время 50-150 мс.

Наиб. удивительным свойством С., связанным с функционированием целостногомозга, является способность к практически мгновенной классификации сложныхзвуков по трудно формализуемым признакам, таким, напр., как интонация речи, <особенности произношения определённым диктором и т. д. Способность к тонкомуанализу звуковых сигналов С. сохраняет и в условиях маскировки, звука, когда полезный сигнал сопровождается звуковыми помехами. Слуховую системуможно условно разделить на периферическую и центральную. Периферич. частьвключает наружное, среднее и внутреннее ухо. Два первых отдела служат дляконцентрации звуковой энергии, осуществления акустике-механич. преобразованияи передачи механич. колебаний в жидкую среду внутр. уха. В специализиров. <слуховых отделах внутр. уха происходит частотный анализ механич. колебаний, <их преобразование в аналоговые электрич. потенциалы рецепторных волосковыхклеток, а затем - в импульсную активность волокон слухового нерва. Частотныйанализ в слуховом отделе внутр. уха млекопитающих, наз. улиткой, осуществляетсяна эластичной базилярной мембране с непрерывно меняющейся по длине упругостьюи массой. Добротность анализатора резко усиливается вследствие существованияактивных механизмов положит. обратной связи, обусловленных, по-видимому, <вторичным электромеханич. преобразованием сигнала наружными волосковымиклетками, способными к изменению своей конфигурации. В отличие от наружных, <внутр. волосковые клетки выполняют истинно рецеп-торные ф-ции, осуществляятолько механоэлектрич. преобразование сигнала и выделение неизвестногоещё вещества - переносчика, приводящего к возбуждению волокон слуховогонерва. Со слухового нерва начинается центр. часть слуховой системы, гдевся информация о звуке представляется в виде частотно-импульсного коданейтронной импульсации. Отделы головного мозга, производящие обработкузвукового сигнала, составляют т. н. слуховой путь, состоящий у млекопитающихиз последовательно расположенных групп ядер: кохлеарныс ядра, ядра верх. <оливы, ядра боковой петли, ядра задних холмов, медиальное коленчатое тело, <слуховые зоны коры головного мозга.

Нейроны каждого из этих отделов или уровней слухового пути обеспечиваютописание звукового сигнала по набору признаков: спектральным особенностям, <особенностям временных изменений, наличию модуляций, наличию задержанныхкопий (эхо) и т. д. Эта обработка сигнала обеспечивает др. отделы головногомозга необходимой информацией для осуществления классификации звука, формированияслухового ощущения и принятия решения об ответной реакции организма. Процессыобработки сигналов в слуховом нейронном пути специфичны у разных видовживотных.

При изучении С. используют методы психологич. и физиологической акустики. Методы первой из этих дисциплин применяются гл. обр. по отношению кчеловеку и позволяют определить разнообразные слуховые пороги, а такжеоценивать и сравнивать такие качества слуховых ощущений, как высота и громкость. <При работе с животными используют поведенческие методы, основанные обычнона условных рефлексах и также позволяющие оценивать как абсолютные, таки дифференциальные пороги С.

Физиологич. акустика, изучающая последовательные этапы преобразованиязвукового сигнала на разных уровнях слуховой системы, пользуется разнообразнымиметодами. Так, колебания базилярной мембраны исследуют, используя Мёссбауэраэффект или лазерную интерферометрию; при анализе характеристик импульснойактивности одиночных нейронов широко применяют физ. и матем. методы анализаслучайных процессов.

Особое место в исследовании С. занимают методы матем. и физ. моделирования. <Широко используется моделирование периферич. слуховой обработки, преждевсего фильтрации сигнала в улитке внутр. уха. Исследования С. имеют важноепрактич. значение для диагностики и лечения нарушений С., к-рыми страдает, <по ориентировочной оценке, 4-6% взрослого населения планеты. Второе важноепрактич. применение работ по изучению С.- разработка на бионической основесистем анализа и классификации сложных звуковых сигналов, прежде всегоречи.

Лит.: Гельфанд С., Слух. Введение в психологическую и физиологическуюакустику, пер. с англ., М., 1984; Бибиков Н. Г., Описание признаков звуканейронами слуховой системы наземных позвоночных, М., 1987. Н. Г. Бибиков.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.