Ухо — анатомия и физиология слухового аппарата¶
Ухо — парный орган слуха и равновесия, воспринимающий звуковые колебания и обеспечивающий ориентацию тела в пространстве. У человека и большинства млекопитающих ухо состоит из трёх отделов — наружного, среднего и внутреннего, — каждый из которых выполняет специфическую функцию в цепи преобразования звуковой волны в нервный импульс.
¶Наружное ухо
Наружное ухо включает ушную раковину, слуховой проход и барабанную перепонку (барабанную мембрану).
¶Ушная раковина
Ушная раковина (auricle) состоит из упругого хряща, покрытого кожей, и имеет сложную форму с гребнями и впадинами. Её основная акустическая функция — улавливать звуковые волны и направлять их в слуховой проход. Форма раковины у разных видов млекопитающих адаптирована к среде обитания: у сов и некоторых млекопитающих раковина образует воронку, усиливающую звук.
¶Слуховой проход
Слуховой проход (наружный слуховой канал) у человека имеет длину около 2,5 см и изогнутую форму. Он выстлан кожей с серными (церуминозными) железами, выделяющими ушную серу — секрет, защищающий проход от пыли, микроорганизмов и инсектов. Слуховой проход действует как резонатор: его длина соответствует длинам волн звуков частотой около 3000 Гц, что усиливает звук в диапазоне, важном для распознавания речи.
¶Барабанная перепонка
Барабанная перепонка — тонкая (0,1 мм) мембрана толщиной в несколько слоёв, отделяющая наружное ухо от среднего. Она колеблется под действием звуковой волны, передавая механическое движение на цепь слуховых косточек. Перепонка вибрирует с амплитудой до нескольких нанометров при обычной речи.
¶Среднее ухо
Среднее ухо — заполненная воздухом полость в височной кости, содержащая три слуховые косточки — молоточек, наковальню и стремечко. Это самая маленькая косточка человеческого скелета: стремечко весит около 3 мг.
¶Цепь слуховых косточек
Молоточек прикреплён к барабанной перепонке, стремечко — к овальному окну внутреннего уха. Между ними находится наковальня. Колебания перепонки передаются по цепи косточек к овальному окну, где звук переходит во внутреннее ухо. Площадь барабанной перепонки примерно в 17 раз больше площади основания стремечка, поэтому давление звука усиливается примерно в 17 раз. Дополнительно рычаговая система косточек усиливает давление ещё примерно в 1,3 раза. Общее усиление в среднем ухе составляет около 22–25 дБ, что компенсирует потери при переходе звука из воздуха во внутреннюю жидкость.
¶Слуховая (евстахиева) труба
Слуховая труба соединяет среднее ухо с носоглоткой и выравнивает давление по обе стороны барабанной перепонки. Её открытие происходит при глотании и зевании — это объясняет «заложенность» ушей при перепадах давления. У детей труба короче и шире, что обусловливает более частые отиты.
¶Барабанная полость
Барабанная полость выстлана слизистой оболочкой и содержит мышцы (мышца стремечка и мышца наковальни), которые при громком звуке сокращаются, ослабляя передачу колебаний — это защитный акустический рефлекс.
¶Внутреннее ухо
Внутреннее ухо (лабиринт) — сложная структура в височной кости, содержащая орган слуха (кортиев орган) и вестибулярный аппарат. Заполнено перилимфой (внешний лабиринт) и эндолимфой (внутренний лабиринт).
¶Улитка
Улитка — спирально закрученная костная трубка длиной около 35 мм, разделённая мембранами на три заполненных жидкостью канала. По всей длине улитки расположен кортиев орган — слуховой рецептор, содержащий около 16 000 волосковых клеток. Каждая волосковая клетка снабжена стереоцилиями, погружёнными в надклеточную мембрану. При колебании базилярной мембраны стереоцилии отклоняются, открывая ионные каналы и генерируя нервный импульс.
¶Тонотопическая организация
Базилярная мембрана улитки имеет переменную жёсткость: у основания она узкая и жёсткая, у вершины — широкая и эластичная. Высокие частоты возбуждают рецепторы у основания, низкие — у вершины. Эта частотная карта (тонотопия) сохраняется по всему слуховому пути до коры головного мозга.
¶Вестибулярный аппарат
Вестибулярный аппарат включает три полукружных канала, реагирующих на угловое ускорение, и два мешочка (маточку и мешочек), содержащих отолитовые мембраны для восприятия гравитации и линейного ускорения. Рецепторы вестибулярного аппарата — те же волосковые клетки, что и в слуховом анализаторе.
¶Нервный путь
Слуховой нерв (VIII пара черепных нервов) передает сигналы от волосковых клеток через узел спирального ганглия к слуховым ядрам ствола мозга, далее — к таламусу (медиальное коленчатое тело) и слуховой коре в височной доле (поля Гешвина). Обработка звука начинается уже на уровне ствола мозга: происходит анализ частоты, интенсивности и временных характеристик.
¶Основные нарушения
Повреждение различных отделов уха приводит к разным типам тугоухости:
- Кондуктивная — при поражении наружного или среднего уха (отит, отосклероз, перфорация перепонки).
- Сенсоневральная — при повреждении кортиева органа или слухового нерва (возрастная дегенерация, шумовая травма, ототоксические препараты).
- Смешанная — сочетание обоих типов.
В России слуховые аппараты и кохлеарные импланты предоставляются по программам обязательного медицинского страхования; кохлеарная имплантация детям с врождённой глухотой выполняется в первые годы жизни для развития речи.
¶Эволюция и видовые различия
У млекопитающих слуховой аппарат достиг значительного развития: диапазон частот у человека — примерно 20–20 000 Гц, у некоторых летучих мышей — до 200 000 Гц, что используется в эхолокации. У рыб отсутствует среднее ухо; звук воспринимается через внутреннее ухо, соединённое с плавательным пузырём. У насекомых слуховые органы располагаются на усиках, груди или брюшке в зависимости от отряда.
Источники:
- «Анатомия человека» (под ред. В.П. Воробьёва)
- «Физиология человека» (под ред. В.И. Дубынина)
- Герасимова А.А. «Физиология слуха»
- Сапин М.Р., Билич Г.Л. «Анатомия человека»