Біологія. Довідник школяра та абітурієнта
Механізм сприймання звуку
Звукові хвилі, потрапляючи у зовнішній слуховий прохід, підсилюються в 2-2,5 рази і викликають коливання барабанної перетинки (1), тиск якої передається на перетинку овального вікна за допомогою слухових кісточок (2), що діють як важелі, зменшуючи амплітуду коливань і збільшуючи їхню силу (до 50 разів). Коливання перетинки овального вікна (3) спричиняють вібрацію спірального органа, внаслідок чого чутливі волоскові клітини збуджуються. Така вібрація спричиняє відповідні коливання перилімфи верхнього каналу (4) та нижнього каналу (7), а відповідно — коливання основної мембрани спірального органа (5). Під час її коливання волоскові клітини торкаються покривної мембрани (6) і згинаються. Така механічна деформація зумовлює деполяризацію волоскового епітеліоцита, тобто виникнення рецепторного потенціалу. Волоскові клітини є вторинночутливими рецепторами, а тому їх рецепторний потенціал спричинює появу генераторного потенціалу в сенсорному біполярному нейроні, тіло якого міститься у спіральному вузлі завитки. Периферійний відросток його утворює синапси з волосковими клітинами, а центральний відросток (аксон) входить до складу слухового нерва. Завершальний етап функції завитки полягає у виникненні імпульсації у волокнах завиткового нерва. Аксони нейронів завиткового вузла закінчуються на нейронах ядер довгастого мозку.
Схема поширення звукової хвилі в органі слуху
До волоскових клітин підходять також і еферентні волокна, які йдуть від клітин ядра оливи довгастого мозку. Збудження цих волокон запобігає надмірному збудженню волоскових клітин.
Вухо надає інформацію про такі якості звуку, як інтенсивність і висота (частота).
Якщо інформацію про силу звуку слухова система кодує і передає частотою імпульсів від кожної рецепторної клітини, то для пояснення здатності слухової системи сприймати й розрізняти звуки різної частоти А. Гельмгольц ще в XIX ст. запропонував резонансну теорію слуху. За цією теорією, кожне волокно основної мембрани має власну частоту коливань, входить у резонанс і починає коливатись, коли до завитки надходить звук, що відповідає власній частоті волокна. Разом з ним коливаються волоскові клітини спірального органа. Таким чином сприймається звук певної частоти. Проте теорія Гельмгольца не могла пояснити цілої низки слухових явищ, тому вчені шукали нових пояснень.
Г. Бекеші довів, що волокна основної мембрани механічно зв’язані між собою вздовж усієї завиткової протоки й не можуть коливатись поодинці. Він встановив також, що основна мембрана є найжорсткішою біля основи завитки, тобто там, де вона найвужча. Далі, в напрямку до верхівки, її жорсткість знижується. Саме тому під час коливання мембрани звукові хвилі поширюються від її основи до верхівки, тобто градієнт жорсткості мембрани завжди примушує хвилі рухатися від присінкового вікна й ніколи — у зворотному напрямку. Причому високочастотні хвилі просуваються доволі далеко. Отже, перша найжорсткіша частина основної мембрани є високочастотним фільтром, який пропускає далі середні й довгі звукові хвилі. Така теорія звукосприймання дістала назву теорія біжучої хвилі.
Біля основи завитки збудження виникає під впливом звуку високих тонів, на верхівці — низьких і в середній частині — середньої частоти звукового діапазону. У ділянці максимальної амплітуди основна й покривна мембрани рухаються одна відносно іншої найбільше. Оскільки волоски рецепторних клітин утворюють щільний контакт з покривною мембраною, то під час коливання основної мембрани вони згинаються, що і є початком процесу сприймання звуку.
