Барабанная перепонка. Проведение звука от барабанной перепонки к улитке
В статьях на сайте изложены механизмы, с помощью которых ухо принимает звуковые волны, различает их частоты и проводит в центральную нервную систему слуховую информацию, где ее значение расшифровывается.
а) Барабанная перепонка и система косточек. Проведение звука от барабанной перепонки к улитке. На рисунке ниже показаны барабанная перепонка (называемая также барабанной мембраной) и косточки, которые проводят звук от барабанной перепонки через среднее ухо к улитке (внутреннему уху).
Барабанная перепонка, система косточек среднего уха и внутреннее ухо
К барабанной перепонке прикреплена рукоятка молоточка. Молоточек связан с наковальней тонкими связками так, что при любом движении молоточка наковальня движется вместе с ним. С противоположного конца наковальня соединена с головкой стремечка, а основание стремечка прилежит к перепончатому лабиринту улитки в отверстии овального окна.
Тонкий конец рукоятки молоточка прикрепляется к центру барабанной перепонки, и эту точку прикрепления постоянно тянет мышца, напрягающая барабанную перепонку, удерживая ее в напряженном состоянии. Это позволяет звуковым вибрациям в любой части барабанной перепонки передаваться к косточкам, что невозможно при ненапряженной мембране.
Косточки среднего уха подвешены связками таким образом, что молоточек и наковальня вместе действуют как единый рычаг, точка опоры которого находится примерно у края барабанной перепонки.
Наковальня со стремечком соединены, и каждый раз, когда барабанная перепонка движется внутрь, стремечко надавливает на овальное окно и жидкость в улитке с другой его стороны, и наоборот, когда молоточек движется наружу, стремечко «оттягивает» жидкость в обратном направлении.
1. Согласование импедансов системой косточек. При каждой звуковой вибрации амплитуда движения основания стремечка составляет лишь 3/4 амплитуды движения рукоятки молоточка. Следовательно, косточковая рычажная система не увеличивает смещение стремечка, как обычно полагают. На самом деле система уменьшает амплитуду, но увеличивает силу движения примерно в 1,3 раза. Кроме того, площадь поверхности барабанной перепонки составляет около 55 мм2, тогда как площадь поверхности стремечка — в среднем 3,2 мм2.
Произведение этой 17-кратной разницы и 1,3-кратного усиления рычажной системы дает примерно 22-кратное увеличение общего давления на жидкость улитки по сравнению с силой давления звуковых волн на барабанную перепонку. Поскольку инерция жидкости гораздо выше инерции воздуха, необходимо увеличить силу, чтобы вызвать вибрацию жидкости.
Следовательно, барабанная перепонка и косточковая система обеспечивают согласование импедансов между звуковыми волнами в воздухе и звуковыми вибрациями жидкости в улитке. В самом деле, для звуковых частот между 300 и 3000 Гц согласование импедансов составляет 50-75% (от идеального согласования), что обеспечивает использование большей части энергии входящих звуковых волн.
При отсутствии системы косточек и барабанной перепонки звуковые волны могут проходить прямо через воздух среднего уха и входить в улитку у овального окна. Однако слуховая чувствительность в этом случае на 15-20 дБ ниже по сравнению с передачей звуков через косточки; это эквивалентно уменьшению голоса от умеренного уровня громкости до едва слышимого.
Видео физиология слухового анализатора - профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин
