Что превращает звуковые колебания в нервный импульс

15.04.202222.04.2022 admin 0 Comments

Орган слуха и равновесия

Слуховой анализатор

Ухо человека состоит из 3 отделов: наружного, среднего и внутреннего. Давайте поговорим о каждом более подробно.

На границе наружного и среднего отделов уха располагается барабанная перепонка, анатомически относящаяся к среднему уху.

Средний отдел уха представлен барабанной перепонкой, барабанной полостью, продолжающейся в евстахиеву трубу, которая соединяет барабанную полость и носоглотку. В барабанной полости находятся три самые маленькие косточки нашего организма: молоточек, наковальня и стремечко.

Слуховые косточки соединяются друг с другом подвижными суставами. Молоточек соединен с барабанной перепонкой, вследствие чего колебания барабанной перепонки передаются последовательно на молоточек, наковальню и стремечко. Стремечко соединяется с овальным окном (часть внутреннего уха), колебания которого предаются жидкости внутреннего уха.

Евстахиева труба соединяет барабанную полость и полость носоглотки, уравнивая в них давление: в результате давление становится одинаковым по обе стороны барабанной перепонки.

Во время взлета давление в салоне и кабине самолета уменьшается, уши может «заложить» как раз из-за несоответствия давления в носоглотке и барабанной полости. Глотательные движения способствуют открытию отверстия евстахиевой трубы, и давление выравнивается: вот зачем на борту самолета перед взлетом раздают леденцы 🙂

Органы слуха и равновесия тесно связаны между собой, поэтому, как только мы закончим изучение внутреннего уха, мы приступим к органу равновесия, анатомически находящемуся очень близко.

Восприятие звуковых раздражений

Ухо человека может слышать звук частотой от 16 до 20 000 Гц, верхняя граница с возрастом меняется, вследствие снижения эластичности барабанной перепонки.

Попытайтесь сами, пользуясь схемой ниже, описать путь звуковой волны, вводите в лексикон новые термины. Также ответьте на мой вопрос: «Зачем нам нужна евстахиева труба»?

Гигиена и заболевания уха

Орган равновесия (вестибулярный аппарат)

Состоит из преддверия и трех полукружных канальцев, лежащих во взаимно перпендикулярных плоскостях. Полукружные канальцы внутри заполнены эндолимфой, снаружи них находится перилимфа.

За счет ускорения или замедления отолиты с мембраной смещаются соответственно кпереди или кзади. Перемещение отолитов с мембраной раздражает волосковые клетки, в которых генерируется нервный импульс. Таким образом, эти рецепторы реагируют на прямолинейное ускорение или замедление.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Что превращает звуковые колебания в нервный импульс

Для нашей ориентации в окружающем мире слух играет такую же роль, как и зрение. Ухо позволяет нам общаться друг с другом при помощи звуков оно имеет специальную чувствительность к звуковым частотам речи. С помощью уха человек улавливает различные звуковые колебания воздуха. Вибрации, которые идут от предмета (источник звука), передаются через воздух играющий роль передатчика звука, улавливаются ухом. Человеческое ухо воспринимает колебания воздуха с частотой от 16 до 20 000 Гц. Вибрации с большей частотой относятся к ультразвуковым, но человеческое ухо их не воспринимает. Способность различать высокие тона с возрастом уменьшается. Способность улавливать звук двумя ушами даёт возможность определять, где он находится. В ухе колебания воздуха преобразуются в электрические импульсы, которые воспринимаются мозгом как звук.

В ухе расположен и орган восприятия движения и положения тела в пространстве — вестибулярный аппарат. Вестибулярная система играет большую роль в пространственной ориентации человека, анализирует и передаёт информацию об ускорениях и замедлениях прямолинейного и вращательного движения, а также при изменении положения головы в пространстве.

Строение уха

Исходя из внешнего строения ухо делится на три части. Первые две части уха, наружное (внешнее) и среднее, проводят звук. Третья часть — внутреннее ухо — содержит слуховые клетки, механизмы для восприятия всех трёх особенностей звука: высоты, силы и тембра.

Наружное ухо — выступающая часть наружного уха называется ушной раковиной, её основу составляет полужёсткая опорная ткань — хрящ. Передняя поверхность ушной раковины имеет сложное строение и непостоянную форму. Она состоит из хряща и фиброзной ткани, за исключением нижней части — дольки (ушной мочки) образованной жировой клетчаткой. В основании ушной раковины имеется передняя, верхняя и задняя ушные мышцы, движения которой ограничены.

Кроме акустической (звукоулавливающей) функции, ушная раковина выполняет защитную роль, предохраняя слуховой проход в барабанную перепонку от вредного воздействия окружающей среды (попадания воды, пыли, сильных воздушных потоков). Как форма, так и величина ушных раковин индивидуальны. Длина ушной раковины у мужчин 50–82 мм и ширина 32–52 мм, у женщин размеры несколько меньше. На маленькой площади ушной раковины представлена вся чувствительность тела и внутренних органов. Поэтому можно использовать её для получения биологически важной информации о состоянии любого органа. Ушная раковина концентрирует звуковые колебания и направляет их в наружное слуховое отверстие.

Наружный слуховой проход служит для проведения звуковых колебаний воздуха от ушной раковины к барабанной перепонке. Наружный слуховой проход имеет длину от 2 до 5 см. его наружная треть образована хрящевой тканью, а внутренние 2/3 — костной. Наружный слуховой проход дугообразно изогнут в верхнее-заднем направлении, и легко выпрямляется при оттягивании ушной раковины вверх и назад. В коже слухового прохода находятся особые железы, выделяющие секрет желтоватого цвета (ушная сера), функция которой: защита кожи от бактериальной инфекции и инородных частиц (попадание насекомых).

Наружный слуховой проход отделяется от среднего уха барабанной перепонкой, всегда втянутой внутрь. Это тонкая соединительно-тканная пластинка, покрытая снаружи многослойным эпителием, а изнутри — слизистой оболочкой. Наружный слуховой проход служит для проведения звуковых колебаний к барабанной перепонке, которая отделяет наружное ухо от барабанной полости (среднего уха).

Среднее ухо, или барабанная полость, представляет собой небольшую заполненную воздухом камеру, которая расположена в пирамиде височной кости и отделена от наружного слухового прохода барабанной перепонкой. Эта полость имеет костные и перепончатую (барабанная перепонка) стенки.

Барабанная перепонка — это малоподвижная мембрана толщиной 0,1 мкм, сплетённая из волокон, которые идут в различных направлениях и неравномерно натянуты в разных участках. Благодаря такому строению барабанная перепонка не имеет собственного периода колебаний, что приводило бы к усилению звуковых сигналов, совпадающих с частотой собственных колебаний. Она начинает колебаться при действии звуковых колебаний, проходящих через наружный слуховой проход. Через отверстие на задней стенке барабанная перепонка сообщается с сосцевидной пещерой.

Отверстие слуховой (евстахиевой) трубы расположено в передней стенке барабанной полости и ведёт в носовую часть глотки. Благодаря этому атмосферный воздух может попадать в барабанную полость. В норме отверстие евстахиевой трубы закрыто. Оно открывается во время глотательных движений или зевания, способствуя выравниванию давления воздуха на барабанную перепонку со стороны полости среднего уха и наружного слухового отверстия, тем самым она предохраняется от разрывов, приводящих к нарушению слуха.

В барабанной полости лежат слуховые косточки. Они имеют очень маленькие размеры и соединяются в цепочку, которая простирается от барабанной перепонки до внутренней стенки барабанной полости.

Самая наружная косточка — молоточек — своей рукояткой соединена с барабанной перепонкой. Головка молоточка соединяется с наковальней, которая подвижно сочленяется с головкой стремени.

Слуховые косточки получили такие названия из-за своей формы. Косточки покрыты слизистой оболочкой. Две мышцы регулируют движение косточек. Соединение косточек такое, что способствует усилению давления звуковых волн на мембрану овального окна в 22 раза, что даёт слабым звуковым волнам приводить в движение жидкость в улитке.

Внутреннее ухо заключено в височной кости и представляет собой систему полостей и каналов, расположенных в костном веществе каменистой части височной кости. В совокупности они формируют костный лабиринт, внутри которого находится перепончатый лабиринт. Костный лабиринт представляет собой костные полости различной формы и состоит из преддверия, трёх полукружных каналов и улитки. Перепончатый лабиринт состоит из сложной системы тончайших перепончатых образований, находящихся в костном лабиринте.

Все полости внутреннего уха заполнены жидкостью. Внутри перепончатого лабиринта — эндолимфа, а жидкость, омывающая перепончатый лабиринт снаружи — перелимфа и по составу схожа со спинно-мозговой жидкостью. Эндолимфа отличается от перелимфы (в ней больше ионов калия и меньше ионов натрия) — несёт положительный заряд по отношению к перелимфе.

Предверие — центральная часть костного лабиринта, которая сообщается со всеми его частями. Сзади от преддверия расположены три костных полукружных канала: верхний, задний и латеральный. Латеральный полукружный канал лежит горизонтально, два других — под прямым углом к нему. Каждый канал имеет расширенную часть — ампулу. Внутри его содержится перепончатая ампула, заполненная эндолимфой. При движении эндолимфы во время изменения положения головы в пространстве раздражаются нервные окончания. По волокнам нерва возбуждение передаётся в головной мозг.

Улитка представляет собой спиральную трубку, образующую два с половиной оборота вокруг конусовидного костного стержня. Она является центральной частью органа слуха. Внутри костного канала улитки располагается перепончатый лабиринт, или улитковый проток, к которому подходят окончания улитковой части восьмого черепного нерва Колебания перилимфы передаются эндолимфе улиткового протока и активизирует нервные окончания слуховой части восьмого черепного нерва.

Преддверно-улитковый нерв состоит из двух частей. Преддверная часть проводит нервные импульсы от преддверия и полукружных каналов к вестибулярным ядрам моста и продолговатого мозга и далее — к мозжечку. Улитковая часть передаёт информацию по волокнам, следующим от спирального (кортиева) органа к слуховым ядрам ствола и далее — через ряд переключений в подкорковых центрах — к коре верхнего отдела височной доли полушария большого мозга.

Механизм восприятия звуковых колебаний

Звуки возникают благодаря колебаниям воздуха и усиливаются в ушной раковиной. Затем звуковая волна проводится по наружному слуховому проходу к барабанной перепонке, вызывая её колебания. Вибрация барабанной перепонки передаётся на цепь слуховых косточек: молоточек, наковальню и стремя. Основание стремени при помощи эластичной связки фиксировано к окну преддверия, благодаря чему колебания передаются на перилимфу. В свою очередь, через перепончатую стенку улиткового протока эти колебания переходят на эндолимфу, перемещение которой вызывает раздражение рецепторных клеток спирального органа. Возникающий при этом нервный импульс следует по волокнам улитковой части преддверно-улиткового нерва в головной мозг.

Перевод воспринимаемых органом слуха звуков как приятных и неприятных ощущений осуществляется в головном мозге. Нерегулярные звуковые волны формируют ощущения шума, а регулярные, ритмичные волны воспринимаются как музыкальные тоны. Звуки распространяются со скоростью 343 км/с при температуре воздуха 15–16ºС.

Источник

Открыта «молекула слуха» — ключевой белок, отвечающий за преобразование механических колебаний в нервные импульсы

Механизм слуха основан на преобразовании звуковых колебаний в нервные импульсы

Анатомическое строение органа слуха млекопитающих изучено очень хорошо, однако генетический и молекулярный механизм, отвечающий за его функционирование, то есть за преобразование энергии звуковых колебаний в нервные импульсы, затем поступающие в головной мозг, до сих пор оставался непонятным. Между тем без расшифровки молекулярной «машинерии» слуха нельзя понять не только принцип работы одной из главных нейросенсорных систем животных и человека, но и природу врожденной глухоты, а также других заболеваний, связанных с потерей слуха.

Похоже, что разгадать тайну слуха удалось генетикам и нейрофизиологам из Исследовательского института Скриппса (США), которые идентифицировали ключевое звено в процессе преобразования звуковых колебаний в нервные импульсы — белок THMS. Этот протеин, как показали эксперименты, является критически важным компонентом так называемых механопередаточных каналов уха, расположенных в кортиевом органе (рецепторной части перепончатого лабиринта ушной улитки), в котором, собственно, и происходит трансформация механических звуковых колебаний в электрические.

Статья возглавляемой профессором Ульрихом Мюллером исследовательской группы с описанием ключевой «молекулы слуха», поиск которой идет уже несколько десятилетий, опубликована в пятницу в журнале Cell.

В чем именно заключается ключевая роль THMS?

Звуковые колебания, пройдя через ушной канал, воспринимаются барабанной перепонкой и далее через систему косточек среднего уха передаются жидкости внутреннего уха, заполняющей перепончатый лабиринт ушной улитки. Внутри перепончатого лабиринта расположен кортиев орган, состоящий из так называемых волосковых клеток — рецепторных клеток, снабженных волосками, или стереоцилиями.

Движения жидкости внутри ушной улитки, комплиментарные колебаниям барабанной перепонки, заставляет стереоцилии отклоняться.

За большим числом взаимосвязанных компонентов, обеспечивающих трансформацию энергии механических колебаний в понятные мозгу нервные импульсы, лежат сотни и сотни функциональных генов, регулирующих работу механопередаточного механизма. Выпадение хотя бы одного его звена может грозить полной или частичной потерей слуха. Волосковые клетки формируются в канале внутреннего уха еще на внутриутробной стадии развития организма, их число ограничено, они не восстанавливаются, и большая часть форм наследственной глухоты связана именно с их дефектами, прежде всего с невозможностью трансформировать механические колебания в электрохимические сигналы.

Сейчас открыты (в том числе и группой Мюллера) десятки генов, изменения которых вызывают потерю слуха, но какие из этих генов за какие именно дефекты отвечают, оставалось непонятным.

С открытием TMHS — белка, играющего ключевую роль в клеточном преобразовании сигналов, — картина стала намного более понятной.

Как было установлено несколько лет назад, кончики стереоцилий — волосков рецепторных клеток — покрыты белковыми навершиями, которые скрепляют концы соседних стереоцилий, образующих таким образом связанные группы отклоняющихся синхронно волосков. Помимо скрепляющей функции, синхронизирующей движение механических «антенн», белки, покрывающие кончики стереоцилий, играют важную роль в преобразовании физических сигналов, управляя поведением ионных каналов клеточной мембраны.

Ранее группа Мюллера расшифровала белковую структуру наконечников, но белок, непосредственно связывающий наконечник волоска с ионным каналом клетки, который открывается с каждым отклонением «антенны», идентифицировать никак не удавалось.

Открытие TMHS — компонента, связывающего ионный канал с навершием волоска, — поставило наконец-то точку в расшифровке базового клеточного механизма по конвертации энергии звуковых волн в нервные импульсы.

Было установлено, что в отсутствие TMHS нормальные во всех других отношениях волосковые клетки полностью теряют способность продуцировать нервные импульсы, точнее — выделять нейромедиатор, управляющий поведением нейронов.

Помимо чисто фундаментального открытие группы Мюллера потенциально имеет и прикладное значение, открывая новые возможности в лечении глухоты.

Внедрив белок THMS внутрь сенсорных клеток уха новорожденной мыши, страдающей наследственной глухотой, авторам статьи удалось восстановить слух у животного. При этом генетически измененные мыши, у которых этот белок не вырабатывался, оставались глухими. Строение органов слуха примерно схоже у всех млекопитающих, и специфические изменения белковой структуры THMS, также обнаруженные у людей, страдающих наследственной глухотой, помогут объяснить, какие именно генетические вариации вызывают эту патологию. Соответственно, эти вариации можно будет предсказывать и корректировать, возвращая людям слух.

Источник

Что превращает звуковые колебания в нервный импульс

Различение силы, высоты и характера звука, его направления происходит благодаря раздражению

Изменения в полукружных каналах приводят к

В какую область коры больших полушарий поступают нервные импульсы от рецепторов слуха?

Проводниковая часть слухового анализатора –

За барабанной перепонкой органа слуха человека расположены:

При взлете и посадке самолёта рекомендуется делать глотательные движения, чтобы выровнять атмосферное давление между

Примечание от создателей сайта.

Варианты ответов 1 и 3 одинаковые. К сожалению такие неточности встречаются в вариантах ЕГЭ 🙁

К счастью — они не попадают в разряд правильных ответов.

При разрушении клеток височной доли коры больших полушарий головного мозга человек

— в задней части лобной доли находится двигательная зона тела (отвечает за произвольные движения);

— в нижней части лобной доли, на границе с теменной и височной, находится зона речи (она имеется только в мозге человека, у других животных ее нет);

— в передней части теменной доли находится чувствительная зона тела (зона кожно-мышечной чувствительности);

— в затылочной доле находится зона зрения; это центральная часть зрительного анализатора, здесь происходит анализ и распознавание зрительных образов;

— в височной доле находится зона слуха, это центральная часть слухового анализатора.

При разрушении клеток височной доли коры больших полушарий головного мозга человек

— в задней части лобной доли находится двигательная зона тела (отвечает за произвольные движения);

— в передней части теменной доли находится чувствительная зона тела (зона кожно-мышечной чувствительности);

— в височной доле находится зона слуха, это центральная часть слухового анализатора.

Звуковоспринимающие рецепторы у человека располагаются

Как передаётся звуковой сигнал непосредственно к рецепторам улитки?

Схема физиологии деятельности: звуковая волна, попадая в наружный слуховой проход, колеблет барабанную перепонку → та передает это колебание в среднее ухо на систему слуховых косточек, которые действуя как рычаг усиливают звуковые колебания и начинают колебать мембрану овального окна → мембрана овального окна колеблет жидкость, находящуюся между костным и перепончатым лабиринтом внутреннего уха, → эта жидкость передает свои колебания базальной мембране → базальная мембрана смещается и передает колебания механорецепторным клеткам, волоски которых также начинают колебаться → колеблясь, волоски механорецепторных клеток касаются покровной мембраны, при этом колебании в них возникает электрический импульс (нервный), который передается через систему переключательных ядер, находящихся в среднем и промежуточном мозге, в корковый отдел головного мозга (височную долю больших полушарий), где соотносятся частота и сила звуковых сигналов, осуществляется распознавание сложных звуков. Смысл услышанного интерпретируется в ассоциативных корковых зонах.

Периферическую часть слухового анализатора человека образуют

Анализатор – это система нейронов, воспринимающих раздражения, проводящих нервные импульсы и обеспечивающих переработку информации. Каждый анализатор состоит из трех частей:

Периферической – это рецепторы, например, колбочки и палочки в сетчатке глаза. Рецептор ощущает раздражение и превращает его в нервный импульс, возбуждает чувствительный нейрон.

Проводниковой – это нервы и проводящие пути мозга. Они проводят возбуждение до центральной ьчасти анализатора.

Центральной, расположенной в коре больших полушарий – здесь происходит окончательный анализ информации.