Біологія. 8 клас. Тагліна

§ 34. Сенсорні системи слуху та рівноваги

Поміркуйте й обговоріть ситуацію

Деякі люди мають унікальну особливість: абсолютний слух, що дає змогу їм точно розпізнавати й відтворювати висоту будь-якого звука. За статистикою, її має одна людина з десяти тисяч. Проте в людей, що з дитинства говорять тональними мовами, ця здатність трапляється частіше. Як ви вважаєте: абсолютний слух пов'язаний з особливостями будови вуха, рецепторів чи нейромереж кори головного мозку?

Які подразники сприймає слуховий аналізатор?

Якщо швидко помахати рукою чи, утримуючи в руці, зігнути та відпустити лінійку, ми почуємо звук. Виникнення звуку зумовлено механічними коливаннями. Тож звук — це механічні коливання частинок середовища (молекул повітря, молекул води або атомів твердого тіла), які поширюються у вигляді хвилі. Його можна порівняти з хвилею, що здіймають уболівальники на стадіоні (мал. 34.1).

Мал. 34.1. Поширення механічної хвилі: а — уболівальники на стадіоні — це «молекули повітря», які по черзі встають, піднімають руки та сідають (здійснюють коливання), створюючи ефект поширення хвилі вздовж трибун; б — поширення механічного коливання у вигляді хвилі в повітрі

Залежно від кількості коливань, які здійснюються за одиницю часу, розрізняють звуки різної частоти. Рецептори вуха людини здатні сприймати звуки в діапазоні частот від 16 до 20000 Гц¹. Проте цей діапазон у кожної людини індивідуальний, він може змінюватися впродовж життя. Його можна визначити під час професійної діагностики слуху (мал. 34.2).

¹ Гц (Герц) — одиниця вимірювання частоти коливання. Показує кількість коливань за секунду.

Мал. 34.2. Діагностика слуху за допомогою аудіометра

Звуки, частота яких менше 16 Гц, називають інфразвуком. Звуки із частотою вище за 20 кГц — це ультразвук. Деякі тварини можуть розрізняти як інфразвук (медузи), так і ультразвук (собаки), яких людина не чує. Вухо людини й тварин сприймає не лише звуки, які йдуть від джерела звуку, але й відбиті від інших об’єктів звуки. Таким чином мозок може відтворювати тривимірну картину світу, розташування перешкод та інших тіл. Якщо ця здатність у тварини розвинена особливо добре, її називають ехолокацією.

Робота в парі

Використовуючи додаткові джерела інформації, створіть карту пам'яті про основні правила гігієни слуху. Презентуйте свої напрацювання із цієї теми на власній сторінці в соціальній мережі.

Індивідуальна робота

Люди із серйозним погіршенням слуху використовують слухові апарати. Переглянь відеоролик про експонат «Кісткова провідність звуку». Чи зрозуміло тобі, як відбувається процес передавання звуку, продемонстрований у відео? Оціни, чи все тобі зрозуміло, чи потрібно додатково попрацювати з матеріалами з різних джерел, щоб розібратися в цьому? Що тебе найбільше зацікавило в цій темі?

Відео «Звук зубами»

rnk.com.ua/110456

Дослідження власного голосу та порогу слухової чутливості

1. Визначте частоти звуку, які притаманні вашому розмовному голосу за допомогою додатків чи онлайн-сервісів «детектор тону».

2. Порівняйте ваш вокальний діапазон від нижчої до вищої тональності звуку з типами співочих голосів.

3. Увімкніть тоногенератор і перевірте власний діапазон слуху від 16 до 20 кГц. Запишіть найнижчу та найвищу частоту звуку, яку ви змогли почути, це і є ваш поріг слухової чутливості.

4. Проведіть дослід у парі. Відійдіть від партнера / партнерки на відстань 4 м. Попросіть його / її по черзі закривати ліве та праве вухо. Увімкніть музику на телефоні найтихіше, наскільки це можливо, й повільно наближайтеся до партнера / партнерки. Позначте відстань, на якій він / вона почали чітко розрізняти текст пісні.

5. У висновках позначте діапазон частот вашого голосу та слухової чутливості, вокальний тип голосу й здатність розрізняти тихо вимовлені слова на відстані. Поясніть, із чим пов'язані відмінності цих показників у різних людей.

Слухова сенсорна система

Слухова сенсорна система, або слуховий аналізатор, здійснює аналіз звукових подразників (мал. 34.3). Сприймання звуків забезпечує орган чуття — вухо, яке передає звукові коливання до рецепторів, що розташовані в завитці внутрішнього вуха.

Мал. 34.3. Нервові шляхи слухової сенсорної системи

Завдання

Проаналізуйте зображені складники слухової сенсорної системи на мал. 34.3. На його основі побудуйте блок-схему слухового аналізатора за принципом, поданим у параграфі 32, мал. 32.1. Яку функцію виконує середній мозок, сприймаючи інформацію про звукові сигнали?

Яку функцію виконує таламус і нейромережі слухової кори?

Вухо складається з трьох частин: зовнішнього, середнього та внутрішнього (мал. 34.4). Окрім вушної раковини, усі частини вуха розташовані всередині скроневої кістки. Зовнішня й середня частини вуха збирають, спрямовують і посилюють звуки. Внутрішнє вухо містить структури для їхнього сприймання.

Мал. 34.4. Будова вуха людини

Зовнішнє вухо складається з вушної раковини та слухового проходу. Вушна раковина збирає й спрямовує звукові хвилі в слуховий прохід — трубку, що проводить звуки до барабанної перетинки. У його стінках є залози, які виділяють вушну сірку, що змащує слуховий прохід і захищає від інфекцій.

Середнє вухо (мал. 34.5, с. 170) містить порожнину, відокремлену від слухового проходу барабанною перетинкою. Через євстахієву (слухову) трубу вона сполучається із носоглоткою. Це необхідно для вирівнювання тиску повітря по обидва боки від барабанної перетинки, щоб «не закладало» вуха.

Мал. 34.5. Проведення звукових коливань

Пам'ятка. Очищення вуха від вушної сірки необхідно робити за допомогою спеціальних інструментів або у лікаря-отоларинголога. Ватяні чи будь-які інші палички для цього не підходять, оскільки їхнє використання проштовхує частину сірки аж до барабанної перетинки й може призвести до погіршення слуху й інфекцій.

Професійне очищення зовнішнього вуха

Барабанна перетинка сприймає звукові коливання й передає їх на слухові кісточки (молоточок, коваделко, стремінце). Вони посилюють ці коливання й передають їх на мембрану овального вікна завитки.

У внутрішньому вусі розташована завитка. Усередині неї є заповнені рідиною канали (мал. 34.6). Стінка одного з каналів називається базальна мембрана. На ній розташовані механорецептори — волоскові клітини, що сприймають коливання. Зверху над волосками міститься покривна мембрана. Сукупність цих структур називають кортіїв орган.

Мал. 34.6. Поперечний переріз через завитку

Сприймання звуку

Від барабанної перетинки звукові коливання передаються слуховими кісточками до овального вікна внутрішнього вуха (мал. 34.5). Коливання мембрани овального вікна далі передаються рідині, що заповнює канали завитки. Це спричиняє коливання базальної мембрани, що викликає загинання волосків волоскових клітин, коли вони торкаються покривної мембрани (мал. 34.6). У результаті в рецепторах кортієвого органа виникає збудження, яке передається дендритам присінково-завиткового нерва. Нервові електричні імпульси цим нервом надходять у довгастий мозок, далі — у таламус проміжного мозку, що розподіляє їх у слухову кору скроневої частки великих півкуль. Саме тут відбувається розпізнавання звуків.

Довідка. Коливання високої частоти (високий тон) сприймаються в нижній частині завитки, а низької частоти — у верхній частині. Таким чином мозок «знає» про висоту тону звуку саме завдяки місцю сприймання цих коливань у завитці. Такий спосіб сприймання звуків різної частоти називається тонотопія. Діапазон частот звуків, що відчуває тварина, визначається кількістю обертів завитки. У людини — 2,5 оберти, тоді як у собак аж 3,25.

Сенсорна система рівноваги

Для підтримання рівноваги необхідно знати позицію голови в просторі, напрямок її зміни та прискорення. Ці функції в організмі людини виконує частина внутрішнього вуха, яку називають вестибулярний апарат. Він складається з трьох півколових каналів і двох мішечків (мал. 34.7).

Знайдіть інформацію й виконайте завдання

Гучність — це сила, з якою звук діє на слуховий апарат людини. Вимірюють гучність у децибелах (дБ). Який діапазон гучності звуків оптимальний для людини? Чому працівники аеродрому постійно перебувають у спеціальних навушниках? Поясніть, як саме велика гучність звуків може призвести до погіршення слуху.

Мал. 34.7. Будова вестибулярного апарату

Три півколові канали розташовані в трьох різних площинах. Вони заповнені рідиною, на їхніх кінцях є розширення — ампули, де містяться купули із чутливими волосковими клітинами.

Внаслідок поворотів або нахилів голови рідина всередині каналів зміщується, що загинає купулу й волоски рецепторних клітин. Рецептори трьох півколових каналів сприймають обертальні рухи, прискорення та гальмування тіла за рахунок інерції рідини в них.

У мішечках також розміщені чутливі волоскові клітини. Їхні волоски занурені в желеподібну отолітову мембрану, у якій є «вушні камені», або отоліти. Це кристали кальцій карбонату. У разі нахилів голови мембрана з отолітами зміщується під дією сили тяжіння, що приводить до загинання волосків чутливих клітин. Рецептори отолітової мембрани мішечків сприймають вертикальну й горизонтальну позицію голови.

Відкритий мікрофон

Чи зможе космонавт почути звук від ракети, яка наближається до його космічної станції?

Завдання

Що необхідно «знати» нашому мозку, аби вправно регуляювати тонус різних м'язів для балансування та втримування рівноваги? Чому важливе саме положення голови в просторі?

STEAM-ПРОЄКТ «Модель вуха»

Необхідні матеріали: повітряна кулька, барабан з-під рулона фольги, соломинка для напоїв великого діаметра, картон розміром А4, картонна коробка, дерев'яна паличка, пластикова миска, ножиці, фломастер, двосторонній і звичайний скотчі, клей, вода.

1. Відріжте від повітряної кульки вузьку частину.
2. Широку частину кульки надіньте на один кінець барабана від рулона фольги. Натягніть гумову мембрану (має бути пружною й щільною). Герметично зафіксуйте її скотчем по краю.
3. Виготовіть конус з аркуша картону. Вставте конус в отвір барабана. Відмітьте фломастером лінію, по якій конус перетинається з втулкою.
4. Вийміть конус і обріжте, відступивши від лінії 10 мм у бік звуження.
5. Уставте конус у втулку й герметично зафіксуйте скотчем або клеєм.
б. Прикріпіть двостороннім скотчем верхній кінець соломинки до гумової мембрани з кульки.
7. Покладіть «модель вуха» на коробку й зафіксуйте скотчем.
8. Налийте в миску стільки води, щоб кінчик соломинки лише трохи в неї занурився. За потреби трохи підріжте соломинку.

Для випробування моделі гучно говоріть у конус. Що відбувається з водою? Поясніть спостережуване явище. Протестуйте звуки різної тональності. Порівняйте результат. Які частини вуха та процеси ви змоделювали?

Індивідуальна робота

Прочитайте текст. За потреби застосуйте перекладач для незнайомих слів.

Motion sickness occurs when our brain receives incompatible information from different sensory systems (hearing, vision, receptors of joints and muscles). It can happen when we're riding in a car. Imagine a child sitting in the back seat without being able to see out the window. The child's inner ear will sense motion, but his or her eyes and body won't. This creates confusion in the brain. The result may be an upset stomach, cold sweat, fatigue, loss of appetite, or vomiting. What can we do to prevent a car sickness?

Поясніть, чому виникає описане в тексті явище. Запропонуйте способи вирішення питання, використовуючи інформацію про механізм цього явища.

Опорні точки

Зовнішнє й середнє вухо збирають, спрямовують і посилюють звукові коливання. Три півколові канали та два мішечки вестибулярного апарата сприймають положення тіла (голови) у просторі, напрямок її зміни та прискорення.

Запитання і завдання

1. У чому подібність і відмінність у сприйнятті звуків і позиції тіла в просторі?
2. Як ви вважаєте, чому для організму тварин достатньо сприймати позицію та рухи голови в просторі, а не всього тіла?
3. Створіть перелік рекомендацій стосовно використання навушників і прослуховування музики.
4. Чи може нестача солей Кальцію або вітаміну D стати причиною частого виникнення захитувань? Якщо так, то поясніть взаємозв’язок між цими явищами.

Зміст