Порог слуха

Порог слуха — это минимальная интенсивность звукового давления, при которой звук данной частоты способен вызвать слуховое ощущение у человека с нормальным слухом. Является фундаментальной характеристикой слуховой системы, определяющей границы её чувствительности. Порог слуха зависит от частоты звука, возраста, индивидуальных физиологических особенностей, а также от условий измерения (например, в свободном звуковом поле или через наушники). В акустике и аудиологии порог слуха используется как эталон для определения степени потери слуха и для калибровки звуковоспроизводящей аппаратуры.

Физическая природа и единицы измерения

Порог слуха выражается в децибелах (дБ) относительно опорного уровня звукового давления. Международным стандартом (ISO 226:2003) установлен опорный уровень 0 дБ, соответствующий звуковому давлению 20 мкПа (микропаскалей) на частоте 1 кГц. Этот уровень приблизительно равен порогу слышимости для здорового молодого человека. На практике порог слуха не является постоянной величиной: на разных частотах он различается на десятки децибел. Наиболее высокая чувствительность человеческого уха лежит в диапазоне от 2 до 4 кГц, где порог составляет около −5…−10 дБ относительно опорного уровня. В области низких частот (ниже 500 Гц) и высоких (выше 8 кГц) чувствительность резко падает, и порог может достигать 60–70 дБ.

Стандартные кривые равной громкости

Порог слуха является нижней границей семейства кривых равной громкости (изофон), которые впервые были экспериментально получены американскими учёными Харви Флетчером и Уилсоном Мансоном в 1933 году. Впоследствии эти данные были уточнены и стандартизированы. Кривая порога слуха (0 фон) показывает, что для восприятия звука на частоте 100 Гц требуется уровень звукового давления около 30–40 дБ, тогда как на частоте 3 кГц достаточно 0 дБ. Это объясняется акустическими свойствами наружного и среднего уха, а также резонансными характеристиками слухового прохода и барабанной перепонки.

Возрастные изменения и пресбиакузис

С возрастом порог слуха повышается, особенно в области высоких частот. Это явление называется пресбиакузисом (возрастной тугоухостью). У новорождённых и детей до 10–12 лет слух максимально чувствителен, порог на частотах 4–6 кГц может быть на 10–15 дБ ниже стандартного. После 20 лет начинается постепенное ухудшение восприятия высоких частот (выше 8 кГц), а после 40–50 лет — и средних. К 70 годам порог слуха на частоте 4 кГц может повыситься до 40–50 дБ, что соответствует умеренной тугоухости. Эти изменения связаны с дегенерацией волосковых клеток внутреннего уха и снижением эластичности структур среднего уха.

Методы измерения

Измерение порога слуха проводится в рамках аудиометрии — основного метода диагностики слуха. Различают тональную пороговую аудиометрию (определение порога для чистых тонов) и речевую аудиометрию (определение порога разборчивости речи). Исследование выполняется в звукоизолированной камере с использованием аудиометра. Пациенту предъявляют тоны различных частот (от 125 Гц до 8 кГц) с постепенно уменьшающейся громкостью. Результаты наносятся на аудиограмму — график, где по оси абсцисс откладывается частота, а по оси ординат — уровень звукового давления (в дБ). Нормальным считается отклонение порога не более чем на 20 дБ от стандартного уровня на всех частотах. Для детей и лиц с подозрением на симуляцию глухоты применяют объективные методы (например, регистрацию отоакустической эмиссии или вызванных слуховых потенциалов).

Порог слуха у животных

Чувствительность слуха у разных видов животных значительно варьируется. Например, кошки и собаки слышат ультразвук до 40–60 кГц, а дельфины — до 150 кГц. У слонов порог на низких частотах (ниже 20 Гц) может быть на 20–30 дБ ниже, чем у человека, что позволяет им воспринимать инфразвук. Летучие мыши, напротив, имеют наиболее низкий порог на частотах 20–60 кГц, используемых для эхолокации. У рыб порог слуха часто выше (менее чувствителен), но они способны воспринимать вибрации через боковую линию. Эти различия обусловлены анатомией слухового аппарата и экологической нишей.

Патологические изменения порога слуха

Повышение порога слуха (тугоухость) может быть вызвано различными причинами:

• Кондуктивная тугоухость — нарушение звукопроведения в наружном или среднем ухе (серная пробка, отит, отосклероз). Порог повышается преимущественно на низких и средних частотах, но костная проводимость остаётся нормальной.
• Сенсоневральная тугоухость — поражение внутреннего уха или слухового нерва (шумовая травма, ототоксические препараты, возрастные изменения). Порог повышается на всех частотах, особенно на высоких.
• Смешанная тугоухость — сочетание обоих типов.
• Гиперакузия — патологическое снижение порога слуха (повышенная чувствительность), при котором звуки нормальной громкости воспринимаются как болезненно громкие. Встречается при болезни Меньера, мигрени, невритах лицевого нерва.

Интересные факты

• Самый низкий порог слуха у человека зафиксирован на частоте 2–3 кГц — это соответствует частоте крика младенца, что имеет эволюционное значение.
• В условиях абсолютной тишины (в заглушенной камере) порог слуха может снижаться на 5–10 дБ за счёт отсутствия маскирующих шумов, но при этом у многих людей возникают слуховые галлюцинации (тиннитус).
• У профессиональных музыкантов и звукорежиссёров порог слуха на частотах 1–4 кГц часто ниже среднего, но на высоких частотах (выше 8 кГц) может быть выше из-за длительного воздействия громких звуков.
• В России и странах СНГ стандартом для аудиометрии является ГОСТ Р ИСО 389-1-2011, который устанавливает референтные уровни порога слуха для чистых тонов.

Источники

1. ISO 226:2003 «Acoustics — Normal equal-loudness-level contours».
2. ГОСТ Р ИСО 389-1-2011 «Акустика. Эталонные нулевые уровни для калибровки аудиометров. Часть 1. Эталонные уровни порога слуха для чистых тонов при воздушном и костном звукопроведении».
3. Алтухов Ю. А., Кузнецов В. С. «Физиология слуха и речи». — М.: Медицина, 2015.
4. Шабалин В. Н., Лопатин А. С. «Аудиология и слухопротезирование». — СПб.: Диалог, 2018.
5. Moore B. C. J. «An Introduction to the Psychology of Hearing». — 6th ed. — Brill, 2012.
6. Данные Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) по возрастной тугоухости (2021).