Розрізнення висоти тону

Основні характеристики звукової хвилі – частота й амплітуда ко­ливань, а також час впливу.

Вухо людини здатне сприймати звук у разі коливання повітря в діапазоні від 16 до 20 000 Гц. Однак найбільша чутливість перебуває в межах від 1000 до 4000 Гц, а це діапазон людського голосу. Саме тут чутливість слуху подібна до рівня броунівського шуму – 2×10^-5. У межах ділянки слухового сприйняття людина може відчувати близько 300 000 різних за силою і висотою звуків.

Припускають наявність двох механізмів розрізнення висоти тонів. Звукова хвиля, що становить собою коливання молекул повітря, поширюється у вигляді поздовжньої хвилі тиску. Передаючись на пери- й ендолімфу, ця хвиля, що біжить, між місцем виникнення і загасання має ділянку, де коливання характеризуються максимальною амплітудою (мал. 162).

Місцерозташування цього амплітудного максимуму залежить від частоти коливання: уразі вищих частот він ближчий до овальної мем­брани, а нижчих – до гелікотреми (отвору перетинки). Як наслідок амплітудний максимум для кожної чутної частоти розміщується в спе­цифічній точці ендолімфатичного каналу. Так, амплітудний максимум для частоти коливань 4000 за 1 с перебуває на відстані 10 мм від оваль­ного отвору, а 1000 за 1 с – 23 мм. На верхівці (у гелікотреми) містить­ся амплітудний максимум для частоти 200 за 1 с.

На зазначених явищах ґрунтується так звана просторова (принцип місця) теорія кодування висоти сприймального тону в самому рецепторі. Амплітудний максимум починає виявлятися при частотах понад 200 за 1 с. Найвища чутливість вуха людини в діапазоні людського го­лосу (від 1000 до 4000 Гц) відображається й морфологічними особли­востями відповідного відділу завитки: у базальних і середніх спіралях спостерігають найбільшу щільність аферентних нервових закінчень.

На рівні рецепторів лише розпочинається розрізнення звукової інформації, остаточне її оброблення відбувається в нервових центрах. До того ж у діапазоні частот людського голосу на рівні нервових цент­рів може виявитися сумація збудження кількох нейронів, оскільки кож­ний з них окремо не здатний надійно відтворити своїми розрядами зву­кові частоти понад кількох сотень герц.

Розрізнення сили звуку

Інтенсивніші звуки вухо людини сприймає як голосніші. Цей про­цес розпочинається вже в самому рецепторі, що структурно становить цілісний орган. Основними клітинами, де зароджується РП завитки, вважають внутрішні волоскові клітини. Зовнішні клітини, імовірно, трохи посилюють це збудження, передаючи свій РП внутрішнім.

У межах найвищої чутливості розрізнення сили звуку (1000-4000 Гц) людина чує звук, що має мізерно малу енергію (до 1×12^-9 ерг/с · см²). Водночас чутливість вуха до звукових коливань у другому діапазоні хвиль значно нижча, і на межах чутності (ближче до 20 або 20 000 Гц) порогова енергія звуку має бути не нижчою ніж 1 ерг/с · см².

Занадто голосний звук може спричинити відчуття болю. Рівень гучності, коли людина починає відчувати біль, становить 130-140 дБ над порогом чутності. Якщо на вухо тривалий час діє звук, особливо голосний, поступово розвивається явище адаптації. Зниження чутли­вості досягається насамперед завдяки скороченню м'яза-натягувача і стремінцевого м'яза, що змінюють інтенсивність коливання кісточок. Крім того, до багатьох відділів оброблення слухової інформації, у тому числі й рецепторних клітин, підходять еферентні нерви, що можуть змінювати їхню чутливість і тим самим брати участь в адаптації.