Анатомия слуха: от барабанной перепонки до коры головного мозга

Описание

Ухо — это орган слуха и равновесия. Учёные делят его на наружное, среднее и внутреннее ухо. Наружное ухо включает ушную раковину и наружный слуховой проход. Раковина состоит из областей, отражающих, поглощающих и рассеивающих звук. Ушная сера, вырабатываемая железами, защищает ухо от бактерий и пыли.

Барабанная перепонка отделяет наружное ухо от среднего и преобразует звуковые волны в колебания. Она связана с молоточком, наковальней и стремечком, передающими колебания во внутреннее ухо. Височная кость защищает среднее и внутреннее ухо. Каменистая часть кости содержит каналы для нервов и сосудов, связывая ухо с носовой полостью.

При громком звуке стременная мышца сокращается, притягивая стремечко и ограничивая его вибрацию. Напрягатель барабанной перепонки оттягивает молоточек, натягивая перепонку и уменьшая её вибрацию.

Эти механизмы защищают улитку от чрезмерного давления, ограничивая движение слуховых косточек при высоком шуме.

Стремечко через овальное окно соединено с улиткой. Улитка, преддверие и полукружные каналы образуют костный лабиринт. Внутри лабиринта — полости с жидкостью. Когда стремечко вибрирует, оно передаёт энергию жидкости, создавая волну давления.

Вестибулярная и барабанная лестницы соединены в верхней части улитки. Между ними — средняя лестница.

Между средней и барабанной лестницами находится базилярная мембрана, играющая ключевую роль в слухе. Она имеет разную толщину и ширину, что позволяет ей резонировать на разные частоты. Узкая мембрана вибрирует быстрее, а широкая — медленнее. Когда стремечко передает колебания, мембрана Рейснера отклоняется, вызывая вибрацию базилярной мембраны. Этот процесс усиливает вибрации в определенной точке улитки, где волны быстро теряют энергию.

Низкие частоты вызывают резонанс в другой части мембраны, позволяя различать звуки разной высоты. Ухо воспринимает частоты от 20 до 20 000 Гц. Волосковые клетки кортиева органа измеряют степень вибрации мембраны. Внутренние и наружные волосковые клетки передают сигналы в мозг через нервы. Наружные клетки усиливают движение волосков, удлиняясь при отклонении влево и укорачиваясь вправо. Это позволяет слышать тихие звуки. Нарушение работы наружных клеток может привести к глухоте.
Наружные и внутренние волосковые клетки движутся благодаря потоку несжимаемой жидкости. Круглое окно с эластичной мембраной расположено на другом конце системы.

Изгиб волосков внутренних клеток вызывает электрические импульсы, передаваемые по нервам в мозг.

Наружные волосковые клетки также связаны с нервами. Импульсы по слуховому нерву достигают ствола мозга, где обрабатываются специальными клетками.

Обработанные сигналы через таламус передаются в слуховую кору, где осознаются звуки. Мозг определяет источник звука по времени прихода и громкости волн.

Вертикальные источники звука определяются по времени прихода отраженных волн. Горизонтальные источники — по разнице времени и громкости между ушами. Во второй части серии — другие части уха и равновесие.