外耳には耳介が含まれており、 外耳道そして鼓膜は外耳道の内側の端を覆っています。 外耳道は不規則に湾曲した形状をしています。 成人の場合、長さは約2.5cm、直径は約8mmです。 外耳道の表面は毛で覆われており、皮膚の水分を維持するために必要な耳垢を分泌する腺があります。 耳道はまた、 一定の温度湿度と 鼓膜.
- 中耳
中耳は鼓膜の後ろにある空気で満たされた空洞です。 この空洞は鼻咽頭とつながっています。 エウスタキー管– 通常は閉じている狭い軟骨管。 嚥下動作により耳管が開き、空気が空洞に入り、鼓膜の両側の圧力が均等になり、最適な可動性が得られます。 中耳腔には、つち骨、きぬた骨、あぶみ骨という 3 つの小型の耳小骨があります。 槌骨の一端は鼓膜に接続され、もう一端はきぬた骨に接続され、さらにきぬた骨はあぶみに接続され、あぶみは内耳の蝸牛に接続されます。 鼓膜は耳で捉えた音の影響で常に振動しており、耳小骨はその振動を耳小骨に伝えます。 内耳.
- 内耳
で 内耳いくつかの構造が含まれていますが、聴覚に関係するのは、らせん状の形状からその名前が付けられた蝸牛だけです。 蝸牛はリンパ液で満たされた 3 つの管に分かれています。 中央の流路の液体は、他の 2 つの流路の液体とは組成が異なります。 聴覚に直接関与する器官（コルチ器）は中管にあります。 コルチ器には約 30,000 個の有毛細胞があり、あぶみ骨の動きによって引き起こされる管内の液体の振動を検出し、電気インパルスを生成します。 聴神経大脳皮質の聴覚帯に伝わります。 各有毛細胞は特定の音周波数に応答し、高周波は蝸牛の下部にある細胞に同調し、細胞は蝸牛の上部にある低周波に同調します。 何らかの理由で有毛細胞が死ぬと、人は対応する周波数の音を知覚できなくなります。
- 聴覚経路
聴覚経路は以下の集合体です。 神経線維、蝸牛から大脳皮質の聴覚中枢に神経インパルスを伝導し、聴覚をもたらします。 聴覚中枢は脳の側頭葉にあります。 聴覚信号が外耳から脳の聴覚中枢まで伝わるのにかかる時間は約 10 ミリ秒です。
人間の耳の仕組み (図はシーメンスの厚意による)
音の知覚
耳は音を鼓膜と耳小骨の機械的振動に変換し、次に蝸牛内の液体の振動に変換し、最後に電気インパルスに変換し、中枢聴覚系の経路に沿って脳の側頭葉に伝達します。認識と処理。
脳と聴覚経路の中間ノードは、音のピッチと音量に関する情報だけでなく、音の他の特徴、たとえば、右耳と左耳が音を拾う瞬間の間の時間間隔などの情報も抽出します。 - これは、音が到来する方向を決定する人の能力の基礎です。 この場合、脳は各耳から受け取った両方の情報を別々に評価し、受け取ったすべての情報を単一の感覚に結合します。
私たちの脳は、聞き慣れた声、音楽、危険な音など、周囲の音の「パターン」を記憶しています。 これは、脳が音に関する情報を処理する際に、馴染みのある音と馴染みのない音を素早く区別するのに役立ちます。 難聴になると、脳は歪んだ情報を受け取り始め（音が小さくなり）、音の解釈に誤りが生じます。 一方、加齢、頭部外傷、神経疾患や障害による脳の問題は、不注意、環境からの離脱、不適切な反応など、難聴と同様の症状を伴うことがあります。 音を正しく聞いて理解するには、聴覚分析装置と脳の協調作業が必要です。 したがって、誇張せずに、人は耳で聞いているのではなく、脳で聞いていると言えます。
聴覚器官
このプロセスには、音の知覚、伝達、解釈が含まれます。 耳は聴覚波を捉えて神経インパルスに変換し、脳が受信して解釈します。
耳には目に見えないものがたくさんあります。 私たちが観察しているのは、外耳の一部、つまり肉質の軟骨の成長物、つまり耳介の一部だけです。 外耳は、耳甲介と鼓膜で終わる外耳道で構成され、外耳と中耳の間の連絡を提供します。外耳には聴覚機構があります。
耳介は、古代のエウスタキアのトランペットが音を耳介に向けるのと同じように、音波を外耳道に向けます。 このチャネルは音波を増幅し、鼓膜に送ります。 鼓膜に当たる音波は振動を引き起こし、槌骨、きぬた骨、あぶみ骨という 3 つの小さな耳の骨を介して伝達されます。 それらは順番に振動し、中耳を通して音波を伝達します。 これらの骨の最も内側にあるあぶみ骨は、体の中で最も小さな骨です。
あぶみ骨が振動し、楕円窓と呼ばれる膜に当たります。 音波はそこを通って内耳に伝わります。
内耳では何が起こっているのでしょうか？
ここは、聴覚プロセスの感覚部分が行われる場所です。 内耳は、迷路と蝸牛という 2 つの主要な部分で構成されています。 この部分は楕円形の窓から始まり、本物の蝸牛のようにカーブしており、音の振動を脳に伝達できる電気インパルスに変換する翻訳器として機能します。
カタツムリはどのように働くのですか？
それは液体で満たされており、その中に基底膜（主膜）が輪ゴムのように吊り下げられており、端で壁に取り付けられています。 膜は何千もの小さな毛で覆われています。 これらの毛の根元には小さな神経細胞があります。 あぶみ骨の振動が楕円形の窓に触れると、液体と毛髪が動き始めます。 毛の動きが刺激される神経細胞は、聴覚神経または聴覚神経を介して、電気インパルスの形で脳にメッセージを送ります。
迷宮は相互につながった 3 つのグループです 三半規管、バランス感覚をコントロールします。 各チャネルは液体で満たされており、他の 2 つのチャネルに対して直角に配置されています。 したがって、頭をどのように動かしても、1 つ以上のチャネルがその動きを記録し、脳に情報を送信します。
たまたま耳が風邪を引いていたり、鼻をかみすぎて耳が「カチッ」と鳴ったりすると、耳が何らかの形で喉と鼻につながっているという推測が現れます。 それは本当です。 耳管は中耳と直接つながっています。 口腔。 その役割は、中耳に空気を送り込み、鼓膜の両側の圧力のバランスをとることです。
耳のどの部分にも障害や障害があり、音の振動の伝達や解釈に影響を与えると、聴覚が損なわれる可能性があります。
道をたどってみよう 音波。 耳介を通って耳に入り、外耳道を通って送られます。 耳甲介が変形したり、耳管が閉塞したりすると、鼓膜への音の通り道が妨げられ、聴力が低下します。 音波がうまく鼓膜に到達しても、鼓膜が損傷している場合、音が耳小骨に到達しない可能性があります。 耳小骨の振動を妨げる障害があると、音が内耳に届きにくくなります。 内耳では、音波により液体が脈動し、蝸牛内の小さな毛が動きます。 毛髪や毛髪が接続されている神経細胞が損傷すると、音の振動が電気振動に変換されなくなります。 しかし、音が電気インパルスに変換された後も、脳に到達する必要があります。 聴神経や脳の損傷が聴力に影響を及ぼすことは明らかです。
なぜこのような障害や被害が起こるのでしょうか？
理由はたくさんありますが、後で説明します。 しかし、ほとんどの場合、耳の中の異物、感染症、耳の病気、耳の合併症を引き起こすその他の病気、頭部外傷、耳毒性（つまり、耳に有毒な）物質、変化が原因となります。 大気圧、ノイズ、 加齢に伴う変性。 これらすべてが、主に 2 つのタイプの難聴を引き起こします。
難聴、原因、治療法、詳細... http://www.medefect.ru/lor/#hear
どうやって聞くのですか
以上、人間の音声器官の構造についてお話しました。 使い方を学びました 声帯音声は音で満たされており、音声の音素モデルや二重音声モデルについても知られるようになりました。
人間 (および動物) は、目と耳から周囲の世界に関する最も多くの情報を受け取ります。 一対の耳があると「立体音響」が得られ、これによって人は音源の方向を素早く判断できます。
耳は空気の振動を感知し、電気信号に変換して脳に伝えます。 これらの信号は未知のアルゴリズムを用いた処理の結果、画像となります。 コンピュータ向けにこのようなアルゴリズムを作成することは科学的な問題であり、真に適切に機能する音声認識システムの開発にはその解決が必要です。
最初の章の残りの部分では、人間の聴覚器官がどのように機能して音声やさまざまな音を聞くことができるのかを学びます。 内耳を研究することは、人間が音声を認識できるメカニズムを理解するのに役立ちますが、それはそれほど単純ではありません。 すでに述べたように、人間は自然から多くの発明を発見します。 このような試みは、音声合成および音声認識の分野の専門家によっても行われています。
解剖学的詳細に興味のある読者は を参照してください。 そこで見つかります 完全な説明耳のデバイスやあらゆる種類の医療の詳細については、本書の範囲をはるかに超えています。
耳の構造
見る 内部構造人間の耳、連絡する必要があります 解剖学アトラス。 図では、 米。 図 1 ～ 6 では、人間の耳の最も重要な部分の断面図を示しました。
米。 1-6. 耳の内部構造
解剖学を学んだ医学生はよく知っています。 解剖学的耳は 3 つの部分に分かれています。
・外耳。
・中耳。
・ 内耳。
外耳
鏡を使って自分で外耳を検査することができます。 耳介と外耳道から構成されます。
機能的には、外耳は、第一に音波を捉えて集中させるように（聴覚を改善するために必要です）、次に中耳と内耳を衝撃から保護するように設計されています。 機械的損傷。 空気の音の振動を電気インパルスに変換することに関して言えば、外耳はこのプロセスとは何の関係もありません。
中耳
中耳の内部構造は図のようになります。 1-7. 中耳は鼓膜によって外耳から気密に分離されています。 そのため、耳に水が入ると、外耳に水が浸水するだけで、外耳に水が浸入することはありません。
鼓膜の厚さはわずか0.1mmなので傷つきやすいです。 したがって、医師のアドバイスを真剣に受け止め、耳に異物を絶対に挿入しないでください。
米。 1-7. 中耳
鼓室と呼ばれる中耳の内側の領域は、耳管によって鼻咽頭に接続されています。 これにより内部の圧力を維持することができます 鼓室、外部の大気圧に等しい。
人が飲み込むと、空気が耳管を通って鼓室に入ります。 飛行機内などで外圧が急激に変化すると、耳に圧迫感が生じます。 ただし、数口飲むと、耳管内の圧力が平準化されるため、問題は解消されます。
鼓室には、つち骨、きぬた骨、あぶみからなるいわゆる耳小骨系があります。 これらのボーンは、レバーで構成される単一の可動チェーンに相互接続されています。
耳小骨系の機能は、音の振動を鼓膜から内耳に伝えることです。
内耳
内耳は音の振動を電気インパルスに変換する役割を担っているため、音声認識の専門家にとって最も興味深いものです。
内耳は液体で満たされています。 これは 2 つの部分で構成されます。 前庭装置そしてカタツムリ。 カタツムリはその形からその名前が付けられました。カタツムリは普通のカタツムリの殻のようにとぐろを巻いています。
内耳の機能メカニズムは非常に複雑であり、以下に説明されています。 蝸牛の内部には、神経を介して脳に「接続されている」敏感な毛があることが重要です (図 1-8)。
米。 1-8. 蝸牛内の敏感な毛
蝸牛は、弾性隔壁によって液体で満たされた 2 つのチャネルに分割されています。 上で述べた感覚毛と神経はこの中隔に位置しています。
音の振動の周波数範囲
それによると、人間の耳は約 1.6 cm ～ 20 m の長さの音波を知覚します。これは 16 ～ 20,000 Hz の周波数範囲に相当します。 動物は、より低い周波数またはより高い周波数の音を聞くことができます。 例えばイルカや コウモリ通信は超音波を使用して利用でき、クジラの場合は超低周波を使用できます。 したがって、人はこれらの動物や他のいくつかの動物が発する音の周波数範囲全体を聞くことはできません。
人間の音声の周波数範囲は 300 ～ 4000 Hz です。 この範囲が 300 ～ 2400 Hz に制限されている場合でも、音声明瞭度は非常に満足のいくものになることに注意してください。 私たちがアマチュア無線通信に携わっていたとき、干渉のある状況での受信を改善するために受信機に適切なバンドパス フィルターを追加しました。 通常の電話チャネルの周波数範囲もそれほど広くはありませんが、これは音声の明瞭さに顕著な影響を与えることはありません。
これは、音声認識の品質を向上させるために、コンピューター システムが 300 ～ 4000 Hz の範囲外、さらには 300 ～ 2400 Hz の範囲外にある周波数を分析から除外できることを意味します。
健康な皮膚は健康な聴覚です。
「呼び出し音が聞こえたけど、どこにいるのか分からない…」
1. 補聴器の音響伝導部分と受音部分。
2. 外耳の役割。
3. 中耳の役割。
4. 内耳の役割。
5. 水平面における音源の定位の決定 - バイノーラル効果。
6. 垂直面における音源の定位の決定。
7. 補聴器および補綴物。 ティンパノメトリー。
8. タスク。
噂 -聴覚器官によって行われる音の振動の知覚。
4.1. 補聴器の音響伝導部と受音部
人間の聴覚器官は、 複雑なシステム、次の要素で構成されます。
1 - 耳介。 2 - 外耳道。 3 - 鼓膜。 4 - ハンマー。 5 - アンビル。 6 - あぶみ。 7 - 楕円形の窓。 8 - 前庭階段。 9 - 丸い窓。 10 - ティンパニ階。 11 - 蝸牛管。 12 - 主（基底）膜。
補聴器の構造は図のようになります。 4.1.
解剖学的特徴に基づいて、人間の聴覚系は外耳 (1 ～ 3)、中耳 (3 ～ 7)、内耳 (7 ～ 13) に分けられます。 実行される機能に基づいて、人間の聴覚システムは音を伝える部分と音を受け取る部分に分けられます。 この分割を図に示します。 4.2.
米。 4.1.補聴器の構造 (a) と聴覚器官の要素 (b)
米。 4.2.人間の聴覚システムの主要な要素の概略図
4.2. 外耳の役割
外耳の機能
外耳は、耳介、外耳道（細い管の形）、鼓膜で構成されています。 耳介は音を集中させる集音器の役割を果たします。
波が外耳道に伝わり、その結果、鼓膜にかかる音圧は、入射波の音圧と比較して約 3 倍増加します。 外耳道とともに、 耳介パイプ型共鳴器と比較できます。 外耳と中耳を隔てる鼓膜は、異なる向きを向いた 2 層のコラーゲン繊維からなる板です。 膜の厚さは約0.1mmです。
3 kHz 領域で耳の感度が最大になる理由
音は、片側が閉じられた長さ L = 2.5 cm の音響管である外耳道を通ってシステムに入ります。音波は耳道を通過し、鼓膜で部分的に反射されます。 その結果、入射波と反射波が干渉し、定在波が形成されます。 音響共鳴が発生します。 その発現条件：波長は外耳道の気柱の長さの4倍です。 この場合、チャネル内の空気柱は、その波長の 4 つに等しい波長を持つ音と共鳴します。 耳道では、パイプ内と同様に、長さ λ = 4L = 4x0.025 = 0.1 m の波が共鳴します。音響共鳴が発生する周波数は次のように決定されます。 ν = v /λ = 340/(4x0.025) = 3.4 kHz。 この共鳴効果は、人間の耳が 3 kHz 付近の周波数で最も敏感であるという事実を説明しています (講義 3 の等ラウドネス曲線を参照)。
4.3. 中耳の役割
中耳の構造
中耳は、外耳の空気環境から内耳の液体環境に音の振動を伝達するように設計された装置です。 中耳 (図 4.1 を参照) には、鼓膜、楕円形および円形の窓、および耳小骨 (ハンマー、キヌタ骨、アブミ骨) が含まれています。 これは一種のドラム（体積 0.8 cm 3）で、鼓膜によって外耳から分離され、楕円形および円形の窓によって内耳から分離されています。 中耳は空気で満たされています。 違いはありません
外耳と中耳の間の圧力により鼓膜が変形します。 鼓膜は、中耳に押し込まれた漏斗状の膜です。 そこから、音の情報が中耳の骨に伝達されます（鼓膜の形状により、自然振動が存在しないことが保証されています。これは非常に重要です。鼓膜の自然振動が背景雑音を生み出すためです）。
気液界面を通る音波の透過
中耳の目的を理解するには、次のことを考慮してください。 直接空気から液体への音の変化。 2 つの媒体間の境界面では、入射波の一部が反射され、他の部分が 2 番目の媒体に入ります。 ある媒体から別の媒体に伝達されるエネルギーの割合は、透過率係数 β の値に依存します (式 3.10 を参照)。
つまり、空気から水に移動すると、音響強度レベルは 29 dB 減少します。 エネルギーの観点から見ると、このような移行は絶対に重要です。 効果がない。このため、特別な伝達メカニズム、つまり空気と液体の媒体の波のインピーダンスを一致させてエネルギー損失を減らす機能を実行する耳小骨システムが存在します。
耳小骨系の機能の物理的基盤
耳小骨系は連続したリンクであり、その始まりは （ハンマー）外耳の鼓膜とその端につながっています。 (あぶみ骨)- 内耳に楕円形の窓がある（図4.3）。
米。 4.3.外耳から中耳を通って内耳までの音波の伝播の図:
1 - 鼓膜。 2 - ハンマー。 3 - アンビル。 4 - あばら; 5 - 楕円形の窓。 6 - 丸い窓。 7 - ドラムストローク。 8 - 蝸牛通路。 9 - 前庭管
米。 4.4.鼓膜と卵円窓の位置の概略図：S bp - 鼓膜の面積。 Soo - 楕円形の窓の領域
鼓膜の面積はBbn = 64 mm 2、楕円窓の面積はS oo = 3 mm 2です。 概略的に
相対位置を図に示します。 4.4.
音圧 P1 が鼓膜に作用し、力が発生します。
ボーンシステムはショルダーレシオのレバーとして機能します。
L 1 / L 2 = 1.3 となり、内耳からの強度が 1.3 倍増加します (図 4.5)。
米。 4.5.レバーとしての耳小骨系の動作の概略図
したがって、力 F 2 = 1.3F 1 が楕円形の窓に作用し、内耳の液体媒体内に次の音圧 P 2 が生成されます。
実行された計算によると、音が中耳を通過すると、その強度レベルは 28 dB 増加します。 空気から液体への移行中の音響強度レベルの損失は 29 dB です。 総強度損失は、中耳がない場合に発生する 29 dB に対して、わずか 1 dB です。
中耳のもう 1 つの機能は、強度の高い音の場合の振動の伝達を弱めることです。 音の強度が高すぎると、筋肉の助けにより、骨間の接続が反射的に弱くなることがあります。
気圧の激しい変化 環境（たとえば、身長の変化に伴う）鼓膜の伸展を引き起こし、痛みを伴ったり、さらには破裂を引き起こす可能性があります。 このような圧力変化から保護するには、小さな エウスタキー管、中耳腔と中耳腔を接続する 上部喉（雰囲気あり）。
4.4. 内耳の役割
補聴器の音を受け取るシステムは、内耳とそこに入る蝸牛です。
内耳は閉じた空洞です。 ラビリンスと呼ばれるこの空洞には、 複雑な形状そして外リンパという液体で満たされています。 それは 2 つの主要な部分で構成されています。機械的な振動を電気信号に変換する蝸牛と、重力の場で体のバランスを確保する前庭装置の半円です。
カタツムリの構造
カタツムリは空洞です 骨形成長さは 35 mm、2.5 カールを含む円錐形のスパイラルの形状をしています。
蝸牛の断面を図に示します。 4.6.
蝸牛の全長に沿って 2 つの膜状の隔壁があり、そのうちの 1 つは蝸牛と呼ばれます。 前庭膜、そしてもう一つは - 主膜。間のスペース
米。 4.6.蝸牛を含む管の概略構造: B - 前庭。 B - ドラム。 U - 蝸牛; RM - 前庭（ライスナー）膜。 PM - カバープレート。 OM - 主（基底）膜。 KO - コルチ器官
蝸牛管は内リンパと呼ばれる液体で満たされています。
前庭管と鼓膜管は特別な液体である外リンパで満たされています。 蝸牛の上部ではそれらは互いに接続されています。 アブミ骨の振動は卵円窓の膜に伝わり、そこから前庭管の外リンパに伝わり、その後、薄い前庭膜を通って蝸牛管の内リンパに伝わります。 内リンパの振動は、コルチ器官が位置する主膜に伝達され、その上に敏感な有毛細胞（約24,000）が含まれており、そこで電位が発生し、聴神経に沿って脳に伝達されます。
鼓膜の通路は、外リンパの動きを補う正円窓膜で終わります。
主膜の長さは約３２ｍｍである。 その形状は非常に不均一であり、楕円形の窓から蝸牛の頂点に向かう方向に拡大したり薄くなったりします。 その結果、蝸牛の基部付近の主膜の弾性率は、蝸牛の頂点の弾性係数よりも約 100 倍大きくなります。
蝸牛の主膜の周波数選択特性
メインの膜は、機械的励起の不均一な伝達経路です。 音響刺激が作用すると、波は主膜に沿って伝播しますが、その減衰の程度は周波数によって異なります。刺激の周波数が低いほど、波は主膜に沿って伝播します。 したがって、たとえば、周波数 300 Hz の波は減衰する前に楕円形の窓から約 25 mm 広がり、周波数 100 Hz の波は約 30 mm 広がります。
現在、ピッチの知覚は主膜の最大振動位置によって決定されると考えられています。
基底膜の振動はコルチ器にある受容体細胞を刺激し、その結果、聴神経によって大脳皮質に伝達される活動電位が生じます。
4.5. 水平面内での音源の定位の決定 - バイノーラル効果
バイノーラル効果- 水平面内で音源の方向を設定する機能。 効果の本質を図に示します。 4.7.
音源を点 A、B、C に交互に置くとします。顔の真正面にある点 A から、音波は両方の耳に均等に入り、耳までの音波の経路は同じです。 両耳の場合、音波の経路差 δ と位相差 Δφ はゼロに等しくなります (δ = 0、Δφ = 0)。したがって、入ってくる波は同じ位相と強度を持ちます。
点 B からは、音波は左右の耳に届く距離が異なるため、異なる位相と異なる強度で左右の耳に到達します。
音源が片方の耳の反対側の点 C にある場合、この場合、経路差 δ は耳の間の距離と等しくなります。δ ≈ L ≈ 17 cm = 0.17 m。この場合、位相は次のようになります。差 Δφ は、式 Δφ = (2π/λ) δ を使用して計算できます。 周波数 ν = 1000 Hz の場合、 v« 340 m/s λ = v/ν = 0.34 m ここから、Δφ = (2π/λ) δ = (2π/0.340)*0.17 = π が得られます。 この例では、波は逆位相で到着します。
水平面内の音源へのすべての実際の方向は、0 から π までの位相差に対応します (0 から
したがって、入力される音波の位相差と不均一な強度は、 違う耳、バイノーラル効果を提供します。 規範を持った男
米。 4.7.水平面内での音源 (A、B、C) の異なる定位: L - 耳の間の距離
通常の聴覚では、6°の位相差で音源の方向を固定できます。これは、3°の精度で音源の方向を固定することに相当します。
4.6. 垂直面における音源の定位を決定する
ここで、音源が両耳を結ぶ直線に対して垂直な垂直面内にある場合を考えてみましょう。 この場合、両耳からの距離は等しく、位相差は生じない。 左右の耳に入る音の強さの値は同じです。 図 4.8 は、そのような 2 つのソース (A と C) を示しています。 差別化するのか 補聴器これらの情報源は？ はい。 この場合、これは耳介の特殊な形状によって起こり、その形状（形状）は音源の定位を決定するのに役立ちます。
これらの音源から発せられる音は、さまざまな角度で耳に届きます。 これは、耳での音波の回折が異なる方法で発生するという事実につながります。 その結果、外耳道に入る音声信号のスペクトルは、音源の位置に応じて回折の最大値と最小値に重畳されます。 これらの違いにより、垂直面内の音源の位置を決定することが可能になります。 どうやら、広範なリスニング経験の結果として、人々はさまざまなスペクトル特性を対応する方向に関連付けることを学習しました。 これは実験データによって確認されています。 特に、音のスペクトル構成の特別な選択によって耳が「だまされる」可能性があることが確立されています。 したがって、人は 1 kHz 領域のエネルギーの大部分を含む音波を知覚します。
米。 4.8.垂直面内での音源の定位の違い
実際の方向に関係なく、「後ろ」にローカライズされます。 500 Hz 未満および 3 kHz 領域の周波数を持つ音波は、「前方」に局在しているように知覚されます。 音源、8 kHz 領域のエネルギーの大部分を含む、「上から」局所的に認識されます。
4.7. 補聴器と補綴物。 ティンパノメトリー
音伝導障害や音知覚の部分的な損傷による難聴は、増幅型補聴器を使用することで補うことができます。 で ここ数年聴覚学の発展とマイクロエレクトロニクスに基づく電気音響機器の進歩の急速な導入に関連して、この分野では大きな進歩が見られます。 広い周波数範囲で動作する小型補聴器が作成されています。
ただし、一部の重度の難聴や難聴では、補聴器は患者の役に立ちません。 これは、たとえば難聴が蝸牛の受容装置の損傷に関連している場合に起こります。 この場合、蝸牛は機械的振動にさらされても電気信号を生成しません。 このような病変は、耳鼻咽喉科疾患とはまったく関係のない疾患の治療に使用される薬剤の誤った投与量によって引き起こされる可能性があります。 現在、そのような患者に対して部分的な聴覚のリハビリテーションが可能です。 これを行うには、蝸牛に電極を埋め込み、機械的刺激にさらされたときに生じる電気信号に対応する電気信号を電極に印加する必要があります。 このような蝸牛の主な機能の補綴は、人工内耳を使用して実行されます。
ティンパノメトリー -外耳道内の気圧のハードウェア変化の影響下での聴覚系の音伝導装置のコンプライアンスを測定する方法。
この方法により、鼓膜の機能状態、耳小骨連鎖の可動性、中耳の圧力、および耳管の機能を評価できます。
米。 4.9.ティンパノメトリーを使用した音伝導装置の適合性の判定
研究は、外耳道の始まりで外耳道を密閉するイヤーモールドを備えたプローブの取り付けから始まります。 プローブを通じて、外耳道内に過剰な (+) または不十分な (-) 圧力が生じ、一定の強度の音波が送られます。 鼓膜に到達した波は部分的に反射してプローブに戻ります (図 4.9)。
反射波の強度を測定することで、中耳の音響伝導能力を判断できます。 反射音波の強度が大きくなるほど、音伝導システムの可動性は低くなります。 中耳の機械的コンプライアンスの尺度は次のとおりです。 モビリティパラメータ、従来の単位で測定されます。
研究中、中耳内の圧力は +200 dPa から -200 dPa まで変化します。 各圧力値で移動度パラメータが決定されます。 研究の結果は、可動性パラメータの値への依存性を反映したティンパノグラムです。 過圧外耳道の中。 中耳の病状がない場合、過剰な圧力がない場合に最大の可動性が観察されます（P = 0）（図4.10）。
米。 4.10.さまざまな程度のシステム可動性を備えたティンパノグラム
可動性の増加は、鼓膜の弾力性が不十分であるか、耳小骨が脱臼していることを示します。 可動性の低下は、液体の存在などに関連して中耳が過度に硬直していることを示します。
中耳の病理により、ティンパノグラムの外観が変化します
4.8. タスク
1. 耳介の大きさは d = 3.4 cm です。どの周波数で回折現象が観察されますか? 解決
回折現象は、波長が障害物またはスリットのサイズに匹敵する場合 (λ ≤ d) に顕著になります。 で 短い長さ波とか 高周波回折は無視できる程度になります。
λ = v/ν = 3.34、ν = v/d = 334/3.34*10 -2 = 10 4 Hz。 答え： 10 4 Hz未満。
米。 4.11。中耳の病状に対するティンパノグラムの主な種類は次のとおりです。 A - 病状の欠如。 B - 滲出性 中耳炎; C - 耳管の開通性の違反。 D- 萎縮性変化鼓膜; E - 耳小骨の破裂
2. 次の 2 つのケースについて、人の耳の鼓膜 (面積 S = 64 mm2) に作用する最大の力を決定します。 a) 聴力閾値。 b) 閾値 痛み。 音の周波数を 1 kHz とします。
解決
可聴性および痛みの閾値に対応する音圧は、それぞれΔＰ ０ ＝３×１０ －５ ＰａおよびΔＰ ｍ ＝１００Ｐａに等しい。 F = ΔΡ*S。 閾値を代入すると、次のようになります。 F 0 = 310 -5 ?64?10 -6 = 1.9-10 -9 H; Fm=100? 64-10 -6 = 6.410 -3 H。
答え： a) F 0 = 1.9 nN。 b) F m = 6.4 mN。
3. 左側と左側に到達する音波の経路の違い 右耳人は、 χ = 1 cm 周波数 1000 Hz の音の両方の音の感覚間の位相シフトを決定します。
解決
ストローク差から生じる位相差は、Δφ = 2πνχ/ν = 6.28x1000x0.01/340 = 0.18 となります。 答え：Δφ＝０．１８。
そして形態学者はこの構造を器官とバランス（前庭蝸牛器官）と呼びます。 これには 3 つのセクションがあります。
- 外耳（外耳道、筋肉と靭帯を備えた耳介）。
- 中耳（鼓室、乳様突起、耳管）
- （骨錐体の内側の骨迷路にある膜迷路）。
1. 外耳は音の振動を集中させて外耳道に送ります。
2. 耳道は音の振動を鼓膜に伝えます。
3. 鼓膜は音の影響で振動する膜です。
4. ハンドルを備えたツチ骨は靱帯の助けを借りて鼓膜の中心に取り付けられ、その頭はきぬた骨 (5) に接続され、さらにきぬた骨はあぶみ骨 (6) に取り付けられます。
小さな筋肉は、耳小骨の動きを調節することで音の伝達を助けます。
7. 耳管（または聴覚管）は中耳を鼻咽頭に接続します。 周囲の気圧が変化すると、鼓膜の両側の圧力は、 耳管.
コルチ器は、基底膜 (13) を覆う多数の感覚毛細胞 (12) で構成されています。 音波は有毛細胞によって拾われ、電気インパルスに変換されます。 これらの電気インパルスは、聴神経 (11) に沿って脳に伝達されます。 聴覚神経は何千もの小さな神経線維で構成されています。 各線維は蝸牛の特定の部分から始まり、特定の音響周波数を伝達します。 低周波音は蝸牛の頂点 (14) から発せられる繊維を介して伝達され、高周波音は蝸牛の基部に接続された繊維を介して伝達されます。 したがって、脳は電気信号しか認識できないため、内耳の機能は機械的振動を電気的振動に変換することです。
外耳集音装置です。 外耳道は音の振動を鼓膜に伝えます。 外耳を鼓室、つまり中耳から隔てる鼓膜は、内向きの漏斗のような形をした薄い (0.1 mm) 隔壁です。 膜は、外耳道を通って入ってくる音の振動の作用を受けて振動します。
音の振動は耳で拾われ（動物の場合、耳は音源の方を向くことができます）、外耳道を通って外耳を中耳から隔てる鼓膜に伝わります。 音をキャッチし、両耳で聞くプロセス全体、いわゆる両耳聴取は、音の方向を決定するために重要です。 側面から伝わる音の振動は、他の耳に比べて数万分の 1 秒 (0.0006 秒) 早く、最も近い耳に届きます。 音が両耳に到達する時間のこのわずかな差は、音の方向を決定するのに十分です。
中耳音を伝える装置です。 これは、耳管を通って鼻咽頭腔につながる空気腔です。 鼓膜から中耳を通る振動は、互いに接続されている 3 つの耳小骨 (ハンマー、キヌタ骨、あぶみ骨) によって伝達され、後者は楕円形の窓の膜を通って、これらの振動を内耳にある液体に伝達します。外リンパ。
耳小骨の形状の特殊性により、鼓膜の振動の振幅は減少しますが、強さは増加してアブミ骨に伝達されます。 さらに、あぶみ骨の表面は鼓膜よりも 22 分の 1 小さいため、卵円窓膜にかかる圧力が同じだけ増加します。 この結果、鼓膜に作用する弱い音波であっても、前庭の楕円窓の膜の抵抗を克服し、蝸牛内の液体の振動を引き起こす可能性があります。
強い音が聞こえると、特殊な筋肉が鼓膜と耳小骨の可動性を低下させ、そのような刺激の変化に補聴器を適応させ、内耳を破壊から保護します。
耳管を介した接続のおかげで 空気腔中耳と鼻咽頭腔を組み合わせると、鼓膜の両側の圧力を均等にすることが可能になり、鼓膜の大きな圧力変化による鼓膜の破裂を防ぐことができます。 外部環境- 水中に潜るとき、高所に登るとき、射撃するときなど。これは耳の強圧機能です。
中耳には鼓膜張筋とあぶみ筋という 2 つの筋肉があります。 そのうちの最初のものは収縮して鼓膜の張力を高め、それによって強い音の際の振動の振幅を制限し、2つ目はあぶみ骨を固定してその動きを制限します。 これらの筋肉の反射収縮は、強い音の開始から 10 ミリ秒後に発生し、その振幅に応じて異なります。 これにより、内耳が過負荷から自動的に保護されます。 瞬間的な強い刺激（衝撃、爆発など）が発生した場合、この保護機構が機能する時間がなくなり、聴覚障害を引き起こす可能性があります（爆撃機や砲兵など）。
内耳音を知覚する装置です。 側頭骨のピラミッドに位置し、蝸牛が含まれており、人間の場合、蝸牛は 2.5 回転の螺旋を形成します。 蝸牛管は、主膜と前庭膜という 2 つの隔壁によって、上部 (前庭階)、中部 (膜状管)、下部 (鼓室階) の 3 つの狭い通路に分割されています。 蝸牛の上部には、上管と下管を 1 つに接続する開口部があり、楕円形の窓から蝸牛の上部、そして円形の窓へと続いています。 その空洞は液体（外リンパ）で満たされており、中央膜管の空洞は異なる組成の液体（内リンパ）で満たされています。 中央のチャネルには音を知覚する装置であるコルチ器があり、その中に音の振動の機械受容体である有毛細胞があります。
音が耳に伝わる主な経路は空気です。 近づいてくる音は鼓膜を振動させ、その振動は耳小骨の連鎖を通って楕円窓に伝わります。 同時に、鼓室内の空気の振動も発生し、正円窓の膜に伝わります。
蝸牛に音を届ける別の方法は、 生地や 骨伝導 。 この場合、音が頭蓋骨の表面に直接作用し、頭蓋骨が振動します。 音を伝達するための骨経路 取得する 非常に重要振動する物体（音叉の柄など）が頭蓋骨に接触した場合や、中耳系の疾患で、耳小骨の連鎖を通る音の伝達が中断された場合などです。 音波を伝導する空気の通り道に加えて、組織、つまり骨の通り道もあります。
空気伝播音の振動の影響下で、また振動子（骨電話や骨音叉など）が頭の外皮に接触すると、頭蓋骨の骨が振動し始めます（骨迷路も始まります）。振動させます）。 最新のデータ (Bekesy ら) に基づくと、頭蓋骨に沿って伝播する音は、空気波と同様に、主膜の特定の部分にアーチ形を引き起こす場合にのみコルチ器を興奮させると考えられます。
頭蓋骨が音を伝導する能力は、テープに録音された自分の声が、他の人が簡単に認識できるのに、録音を再生すると本人にとっては異質に聞こえる理由を説明します。 実際のところ、テープ録音ではあなたの声全体が再現されるわけではありません。 通常、話しているとき、対話者にも聞こえる音（つまり、気液伝導によって知覚される音）だけでなく、骨が伝導体である低周波音も聞こえます。頭蓋骨。 しかし、自分の声を録音したテープを聞くと、録音できる音、つまり空気を導体とする音だけが聞こえます。
両耳聴覚 . 人間も動物も、 空間聴覚つまり、空間内の音源の位置を決定する能力です。 この特性は、両耳聴覚、つまり 2 つの耳で聞くことの存在に基づいています。 彼にとっては、すべてのレベルで 2 つの対称的な半身を持つことも重要です。 人間の両耳聴覚の鋭さは非常に高く、音源の位置は 1 角度の精度で決定されます。 この根拠は、聴覚系のニューロンが、右側と右側の音の到達時間における両耳間（両耳間）の違いを評価する能力にあります。 左の耳それぞれの耳での音の強さ。 音源が頭の正中線から離れたところにある場合、音波は一方の耳にわずかに早く到達し、もう一方の耳によりも強い強度を持ちます。 身体から音源までの距離を評価すると、音の弱まりや音色の変化が生じます。
ヘッドフォンを介して左右の耳を別々に刺激すると、音間のわずか 11 μs の遅延、または 2 つの音の強度の 1 dB の差により、音源の定位が正中線から正中線に向かって明らかにシフトします。早い音、またはより強い音。 聴覚中枢は、時間と強度における一定範囲の両耳間の差異に鋭く同調します。 空間内の音源の特定の方向の動きにのみ反応する細胞も発見されています。
聴覚分析装置は空気振動を知覚し、これらの振動の機械的エネルギーをインパルスに変換し、大脳皮質で音の感覚として知覚されます。
聴覚分析装置の知覚部分には、外耳、中耳、内耳が含まれます (図 11.8.)。 外耳は、耳介（音キャッチャー）と外耳によって表されます。 外耳道、長さは21〜27 mm、直径は6〜8 mmです。 外耳と中耳は鼓膜によって隔てられています。鼓膜は柔軟性が低く、伸縮性も弱い膜です。
中耳は、相互に接続された一連の骨、つまり槌骨、きぬた骨、あぶみ骨で構成されています。 ツチ骨の柄は鼓膜に取り付けられ、あぶみ骨の基部は卵円窓に取り付けられています。 振動を20倍に増幅する一種のアンプです。 中耳には、骨に付着する 2 つの小さな筋肉もあります。 これらの筋肉が収縮すると、振動が減少します。 中耳内の圧力は、口腔に通じている耳管によって均等化されます。
内耳は楕円形の窓によって中耳に接続されており、そこにはあぶみ骨が取り付けられています。 内耳には、知覚と聴覚の2つの分析装置の受容装置があります（図11.9）。 聴覚受容器装置は蝸牛に代表されます。 蝸牛は長さ 35 mm、2.5 個の渦巻きを持ち、骨と膜の部分で構成されています。 骨の部分は、主管と前庭（ライスナー）の2つの膜によって3つの管（上部 - 前庭、下部 - 鼓膜、中部 - 鼓膜）に分割されています。 中央部分は蝸牛道（膜性）と呼ばれます。 頂点では、上部と下部の管がヘリコトレマによって接続されています。 蝸牛の上部と下部の管は外リンパで満たされており、中央の管は内リンパで満たされています。 外リンパはイオン組成において血漿に似ており、内リンパは細胞内液に似ています（Kイオンは100倍、Naイオンは10倍）。
主膜は弱く伸びた弾性繊維で構成されているため、振動する可能性があります。 主要な膜 - 中央のチャネル - には、音を知覚する受容体 - コルチ器官（4列の有毛細胞 - 1つの内部（3.5千細胞）と3つの外部 - 25〜3万細胞）があります。 上は蓋膜です。
音の振動の仕組み。 外耳道を通過する音波は鼓膜を振動させ、これにより骨と卵円窓の膜が動きます。 外リンパは振動し、その振動は頂点に向かって消えていきます。 外リンパの振動は前庭膜に伝わり、前庭膜は内リンパと主膜を振動させ始めます。
以下は蝸牛に記録されます: 1) 全電位 (コルチ器官と中管の間 - 150 mV)。 音の振動の伝導とは関係ありません。 それは酸化還元プロセスのレベルによるものです。 2) 聴覚神経の活動電位。 生理学では、第 3 のマイク効果も知られています。これは次のような効果です。電極が蝸牛に挿入され、事前に増幅されたマイクに接続され、猫の耳の中でさまざまな単語が発音されると、マイクがその音を再現します。同じ言葉。 毛髪の変形により電位差が現れるため、マイクロフォニック効果は有毛細胞の表面によって生成されます。 ただし、この効果は、その原因となった音の振動のエネルギーを超えます。 したがって、マイクの電位は機械エネルギーから電気エネルギーへの複雑な変換であり、 代謝プロセス有毛細胞で。 マイクロフォニック電位の位置は、有毛細胞の毛根の領域です。 内耳に作用する音の振動は、蝸牛内電位にマイクロフォニック効果を与えます。
全電位は、音波の形状ではなくその包絡線を反映し、高周波音が耳に作用するときに発生するという点で、マイクの電位とは異なります (図 11.10.)。
聴覚神経の活動電位は、マイク効果と和電位の形で有毛細胞内で発生する電気的興奮の結果として生成されます。
有毛細胞と神経終末の間にはシナプスがあり、化学伝達機構と電気伝達機構の両方が行われます。
異なる周波数の音を伝達する仕組み。長い間、共鳴システムが生理学で主流でした。 ヘルムホルツ理論: ハープのように、異なる長さの弦が主膜に張られており、異なる振動周波数を持っています。 音にさらされると、特定の周波数で共鳴するように調整された膜の部分が振動し始めます。 張られた糸の振動は、対応する受容体を刺激します。 しかし、この理論は批判されています。なぜなら、弦には張力がなく、各弦の振動が異なるためです。 この瞬間膜繊維が多すぎる。
注目に値する ベーケス理論。 蝸牛には共鳴現象が存在しますが、共鳴基質は主膜の繊維ではなく、一定の長さの液体の柱です。 ベケシェ氏によると、音の周波数が高くなるほど、振動する液体の柱の長さは短くなります。 低周波音の影響下で、振動する液体の柱の長さが増加し、主膜の大部分が捕捉され、個々の繊維ではなく、それらの重要な部分が振動します。 各ピッチは特定の数の受容体に対応します。
現在、異なる周波数の音の知覚に関する最も一般的な理論は次のとおりです。 「場所の理論」それによると、聴覚信号の分析における知覚細胞の参加は排除されません。 主膜の異なる部分に位置する有毛細胞は異なる不安定性を持ち、それが影響を与えると考えられています。 音の知覚つまり、有毛細胞をさまざまな周波数の音に調整することについて話しています。
主膜のさまざまな部分が損傷すると、さまざまな周波数の音によって刺激されたときに発生する電気現象が弱まります。
共鳴理論によれば、 さまざまな分野メインプレートは、さまざまなピッチの音に繊維を振動させることで反応します。 音の強さは、鼓膜が知覚する音波の振動の大きさによって決まります。 音が強いほど、音波の振動が大きくなり、それに応じて音のピッチは音波の振動数に依存し、単位時間当たりの振動数も大きくなります。 音波のより低い周波数の振動は、聴覚器官によって、より高い音（声の細かい、高い音）の形で知覚されます。 音波のより低い周波数の振動は、聴覚器官により、低音（低音、ざらざらした音、声）の形で知覚されます。 。
ピッチ、音の強さ、音源の位置の知覚は、音波が外耳に入り、鼓膜を振動させるときに始まります。 中耳の耳小骨系を通した鼓膜の振動は卵円窓の膜に伝わり、前庭階（上部）の外リンパの振動を引き起こします。 これらの振動はヘリコトレマを通って鼓室階（下部）の外リンパに伝わり、正円窓に到達し、その膜を中耳腔に向かって変位させます。 外リンパの振動は膜状（中間）管の内リンパにも伝わり、ピアノの弦のように張られた個々の繊維からなる主膜が振動します。 音にさらされると、膜繊維はその上にあるコルチ器の受容細胞とともに振動し始めます。 この場合、受容細胞の毛が胸膜に接触し、有毛細胞の繊毛が変形します。 最初に受容体電位が現れ、次に活動電位 (神経インパルス) が現れ、それが聴神経に沿って運ばれ、聴覚分析装置の他の部分に伝達されます。