Акустичні саги. Як і чому ми чуємо звуки?
Схоже, ми вже визначилися, що ж собою являє звук в повітрі. Це суцільний потік ущільнень повітря, причому ступінь їх ущільненості говорить про гучності, а частота - про висоту звуку. Як же наш організм розпізнає ці потоки?
Механізм слухового сприйняття і біомеханіка процесу сприйняття звуку була повністю відтворена лише наприкінці 50-х минулого століття. Колосальну роль в цьому зіграв вчений Георг Бекеш (Bekesy, Georg Von), Родом з Угорщини. Початком його досліджень ще в 20-х став один з вічних двигунів прогресу - рекламації.
Вся справа в тому, що ледь встановлена в ті роки, телефонна мережа Угорщини служила посередником європейської мережі. Чи потрібно говорити про те, що будь-які неполадки найлегше було списати на неотлаженность угорських ліній? Ось тоді-то молодий Георг і отримав завдання від керівництва науково-дослідної лабораторії міністерства зв'язку Угорщини - розібратися і встановити причину. З часом Георг розставив все по місцях. У більшості випадків причиною рекламацій було недосконалість телефонних апаратів, мембрани яких спотворювали голос до невпізнання. Доленосне висновок спричинило за собою початок досліджень Георгом будови органів слуху.
Результатом досліджень стало повне розкриття суті процесу сприйняття звуку вухом, пішов за цим прорив в області медицини і цілком заслужена Нобелівська премія в галузі фізіології та медицини в 1961 році. Завдяки Георгу Бекеш ми зможемо вільно і впевнено, хоча і коротко, розглянути будову і механізм функціонування вуха.
Вухо людини складається з трьох відділів. Перший - найпростіший - носить назву зовнішнього вуха. Його будова і функції зрозумілі. Вони повністю спрямовані на вловлювання звуку. Завершується зовнішнє вухо барабанною перетинкою.
Другий відділ - середнє вухо. Коливання від барабанної перетинки передаються на складну систему з трьох кісточок, що носять гарні назви «молоточок», «ковадло» і «стремечко». Їх функція - гасити амплітуду коливань, збільшуючи їх силу. Це потрібно для того, щоб точно передати коливання в звукопрінімающій відділ вуха - внутрішнє вухо. Посилення коливань відбувається завдяки важільного механізму роботи слухових кісточок. Примітно, що середнє вухо забезпечено захисним механізмом: при дуже високому рівні гучності, т.е, звукового тиску, спеціальні м'язи натягують барабанну перетинку, тим самим гасячи амплітуду коливань переданих нею на слухові кісточки і, як наслідок, оберігаючи від пошкодження вкрай чутливе внутрішнє вухо .
Основним органом внутрішнього вуха є равлик. Нагадуючи представника фауни за формою, равлик має складну будову. Коротенько скажемо, що основними органами равлики є мембрана і волоскові клітини, що є звуковими рецепторами. Коливання від слухових кісточок проходять шлях через стовп рідини до поверхні мембрани, викликаючи її коливання. Існує кілька теорій пояснення подальшого розвитку подій. Відповідно до теорії Бекеши, поверхня різних ділянок мембрани володіє різними фізичними властивостями. Тому коливання різної частоти викликають коливання різних її ділянок. Тобто, низькі частоти викликають коливання однієї ділянки мембрани, а високі - абсолютно іншого. Ось ці коливання і передаються волоскові клітини, які контактують з мембраною. Теорія пояснює як частотне розрізнення звуку, так і поділ по гучності. Чим голосніше звук - тим, природно, сильніше коливається мембрана і волоскові клітини отримують більш інтенсивний сигнал.
Подальше проходження перетвореного звукового сигналу - завдання нервової системи. Варто додати, що існують два види провідності звуку: повітряний і кістковий. У звичайних умовах переважає перший шлях передачі звуку. Кістковий шлях починає грати роль, скажімо, при зануренні людини під воду. І, якщо при повітряному способі передачі шлях звуку лежить через зовнішнє і середнє вухо, то у випадку кісткового звукові коливання передаються через кістки черепа безпосередньо в равлика.
З особливостей людського вуха варто відзначити найбільшу його чутливість до звуків частотою від 1000 до 3000 Гц, що лежить в області частот людської розмовної мови. Це означає, що коливання з такою частотою вухо сприймає при порівняно малих рівнях звукового тиску.
Наступною чудовою особливістю слуху людини є її бінауральним. Це означає властивість, що виникає через парності слухового органу. Завдяки бінауральним, ми можемо визначити напрямок, в якому знаходиться джерело звуку. Виняткова чутливість і ідеальна настройка звукового аналізатора дозволяє вловити різницю в часі між звуковими сигналами, які прийшли в ліве і праве вухо, незважаючи на те, що цей час становить десятитисячні частки секунди. На додаток до цього, ліве і праве вухо при несиметричному положенні джерела звуку чують його з різною гучністю. ]
