При нырянии в глубину ухо подвергается воздействию большого давления и для безопасного занятия фридайвингом необходимо иметь представление о строении уха и

При нырянии в глубину ухо подвергается воздействию большого давления и для безопасного занятия фридайвингом необходимо иметь представление о строении уха и происходящих в нем процессах. Настоящий реферат был написан в попытке собрать справочную информацию по строению и функциям уха и осмыслить ее применительно к фридайвингу. На некоторые вопросы не удалось найти ответов в литературе. Возможно, они слабо освещены или не освещены вовсе. Вопросы, требующие дальнейшего изучения, отмечены символом ■. Для удобства рассмотрения в ухе различают наружное, среднее и внутреннее ухо (см. рис. 1, а также схему на рис. 3). Наружное ухо Рис. 1. Ухо человека[1] Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода. Ушная раковина представляет собой хрящевую пластинку, покрытую кожей. Лишь часть ее, называемая мочкой, лишена хряща. Ушная раковина необходима для различения направлений на источники звука, расположенные на разной угловой высоте, т.е. спереди, сверху, сзади и снизу. Наружный слуховой проход покрыт кожей, которая имеет волосы и серные железы. Он защищает среднее и внутреннее ухо от механических повреждений и перепадов температуры и влажности. Ушная сера защищает ухо от пыли, влаги, сухости и обладает бактерицидными и репеллентными свойствами. Среднее ухо Рис. 2[2].  А) Барабанная перепонка снаружи.  Б) Барабанная перепонка изнутри.  С) Среднее ухо. Границей между наружным и средним ухом служит барабанная перепонка — тонкая, но довольно прочная, полупрозрачная пластинка овальной формы, перламутрово-серого цвета. Ее размер приблизительно 9×8 мм, толщина 0,05–0,1 мм. Она состоит из трех слоев: эпидермиса (со стороны наружного уха), фиброзной ткани, слизистой (со стороны среднего уха). За барабанной перепонкой располагается барабанная полость — основная часть среднего уха. Ее объем 0,7–1,0 мл. Внутри этой полости имеются слуховые косточки (молоточек, наковальня и стремя), подвижно подвешенные на связках и соединенные истинными суставами между собой. Общая масса слуховых косточек около 60 мг и в несколько раз превышает массу барабанной перепонки. В среднем ухе имеются две мышцы — мышца, натягивающая барабанную перепонку, и мышца, напрягающая стремя. Первая мышца (m. tensor tympani) прикреплена к рукоятке молоточка и втягивает барабанную перепонку внутрь (рис. 1, 2). Вторая, стременная мышца (m. stapedius), прикреплена к головке стремени и втягивает основание стремени (подножную пластинку) внутрь барабанной полости[3]. Она является самой миниатюрной мышцей в теле. Указанные мышцы настраивают барабанно-косточковый механизм среднего уха на оптимальное проведение звука и регулируют чувствительность уха к звуку, — при громких звуках они рефлекторно напрягаются и проводимость звука уменьшается. Они также уменьшают амплитуду отклонения барабанной перепонки и основания стремени при перепадах давления. Слуховые косточки и среднее ухо[4] К барабанной полости прилегают сообщающиеся с ней многочисленные воздухоносные полости височной кости (рис. 1) — сосцевидная пещера и сосцевидные ячейки. Большая часть их объема расположена сзади ушной раковины. Общий объем сильно вариабелен — от 0 до 20 мл с каждой стороны. По данным компьютерной томографии среднее значение и дисперсия: у мужчин 10±3 мл, у женщин 8±3 мл[5]. Таким образом, объем полости среднего уха определяется в основном объемом воздухоносных полостей височной кости. Очевидно, эти полости улучшают акустические свойства среднего уха за счет увеличения его объема, выполняют теплоизолирующую функцию для предотвращения колебаний температуры во внутреннем ухе. Температура и влажность вблизи барабанной перепонки не зависит от погодных условий[6]. Кроме того, через поверхность слизистой ячеек происходит газообмен N2, а также O2, CO2, H2O[7]. Этот газообмен, хоть и является довольно медленным (десятки минут), но оказывается существенным механизмом в изменении давления при нарушении проходимости слуховой трубы. Слуховая труба Барабанная полость сообщается с носоглоткой через слуховую (евстахиеву) трубу (рис. 1), которая пропускает воздух из носоглотки в среднее ухо. Хороший обзор по анатомии слуховой трубы дан Лагутиной Т.[8] Длина евстахиевой трубы у взрослых равна 3–4 см. На 1/3 длины она образована костной тканью (со стороны барабанной полости) и на 2/3 — перепончато-хрящевой (со стороны носоглотки). Перепончато-хрящевой отдел состоит из хряща в форме желоба, формирующего верхнюю, медиальную и небольшую часть латеральной стенки трубы, и фиброзной перепонки, образующей остальную часть стенки слуховой трубы. Эта подвижная перепонка может прилегать к хрящевой части, перекрывая тем самым трубу. Область стыка двух отделов трубы называется перешейком. Внутренняя поверхность всех частей слуховой трубы покрыта слизистой оболочкой, выстланной мерцательным эпителием. Движения его ресничек направлены к носоглотке и способствуют очищению барабанной полости и слуховой трубы от слизи, частиц слущенного эпителия и других твердых или жидких тел, которые могут образоваться в барабанной полости или попасть в нее через трубу. Вблизи глоточного отверстия слуховой трубы в слизистой оболочке носоглотки сосредоточено скопление лимфоидной ткани, образующее трубную миндалину. Слизистые железы слуховой трубы выделяют бактерицидные вещества. От слуховой трубы берут начало три мышцы мягкого неба: мышца, напрягающая нёбную занавеску; мышца, поднимающая нёбную занавеску и трубно-глоточная мышца. Эти мышцы называют тубарными, потому что их сокращение изменяет просвет этого органа. Так при глотательных движениях слуховая труба раскрывается и воздух свободно проникает в барабанную полость. Слуховая труба взрослого человека имеет направление от среднего уха к подбородку (точнее вниз, вперёд и медиально, образуя угол 45° со срединной и 30° с горизонтальной плоскостью). Направленность вниз способствует выведению секрета из барабанной полости и препятствует проникновению в неё содержимого носоглотки. Ширина просвета слуховой трубы в перепончато-хрящевой части составляет 2–4 мм, в области перешейка — менее 2 мм, а в костной части — от 2 до 6 мм. Таким образом, объем слуховой трубы — 0,1–0,5 мл. О барофункции слуховой трубы будет отдельно сказано далее. В ходе развития в матке на стадии эмбриона слуховая труба образуется из эмбриональной жаберной щели. У человека слуховая труба впервые подробно описана в 1564 г. итальянским врачом и анатомом Бартоломео Евстахио (В. Eustachio). Внутреннее ухо Рис. 3. Схема внутреннего уха[9] Внутреннее ухо располагается кнутри от среднего уха в височной кости черепа (рис. 3). Оно состоит из двух частей — органа слуха (улитки) и органа равновесия (полукружных каналов). Орган слуха Рис. 4. Улитка в поперечном разрезе. Длина эндолимфатического канала улитки — около 3 см[10] Орган слуха имеет спиралевидную форму и напоминает улитку внутри кости (рис 1, 2, 3). Полость улитки разделена на три параллельных канала, заполненных жидкостью. Сверху расположен верхний перилимфатический канал, под ним — эндолимфатический и под ним — нижний перилимфатический (рис 3, 4). Верхний и нижний перилимфатический каналы соединены в конце улитки и поэтому в действительности образуют один перилимфатический канал. Наполняющая его жидкость называется перилимфой. По составу она сходна с внеклеточной и цереброспинальной жидкостью и имеет сообщение с последней через водопровод улитки (cochlear aqueduct). Перилимфатические каналы имеют выходы в среднее ухо: верхний через овальное окно, к которому с помощью эластичной кольцевой связки герметично присоединено стремя, нижний — через круглое окно, герметично закрытое тонкой эластичной мембраной. Жидкость, наполняющая эндолимфатический канал, называется эндолимфой и по составу сходна с внутриклеточной жидкостью. Звуковые волны проходя через наружный слуховой проход, давят на барабанную перепонку. Она приводит в движение прикрепленный к ней молоточек. Молоточек давит на наковальню, наковальня — на стремя, стремя — на перилимфу в верхнем перилимфатическом канале. Площадь барабанной перепонки в 20—25 раз больше площади овального окна, поэтому происходит усиление давления и оптимизация передачи звуковых волн из газовой среды в жидкую. Если бы овальное окно непосредственно контактировало с воздушной звуковой волной (такое случается при отсутствии барабанной перепонки), то им бы воспринималось всего около 0,1 % падающей на него звуковой энергии. При звуковых колебаниях амплитуда движения овального окна доходит до 50—70 % от амплитуды движения барабанной перепонки[11]. Амплитуда звуковых колебаний барабанной перепонки очень мала — при самых тихих звуках, какие способен услышать человек, она составляет менее 10—10 м[12]. Звуковое давление на барабанную перепонку при этом около 2×10—5 Па (этот уровень принят за 0 дб). При громкости звука на грани боли давление звука достигает 2×10—2 Па (т.е. больше поргового в 107 и составляет 140 дб).[4] Под давлением стремени перилимфа приходит в движение, так что мембрана круглого окна выгибается наружу. Давление на эндолимфатический канал со стороны нижнего и верхнего перилимфатических каналов вызывает движение жидкости в нем. Внутри эндолимфатического канала имеется желеобразное вещество (текториальная мембрана, рис. 4), которое удерживается волосками чувствительных клеток. Движение эндолифмы смещает желеобразное вещество и вызывает изгибание волосков чувствительных клеток, которые при этом посылают нервные импульсы в мозг. В коре головного мозга происходит анализ звуков и возникают слуховые ощущения. Строение улитки из двух каналов (перилимфатического и эндолимфатического) и ее форма позволяют распознавать различные частоты звука, поскольку разные частоты создают в улитке бегущие волны на мембране, имеющие разное положение максимумов амплитуд вдоль улитки. Межушные нервные связи позволяют определять разность фаз между колебаниями в левой и правой улитках. Комплекс механических, биохимических и электрических процессов в улитке обеспечивает усиление и дифференциацию слабых звуковых колебаний (детали этого процесса до конца не исследованы и здесь не приводятся, чтобы не перегружать текст). Чувствительность уха удивительна: при самых тихих звуках, какие способен услышать человек, амплитуда движения барабанной перепонки меньше размера молекулы водорода, равного 0,7×10—10 м, а амплитуда движения мембраны в улитке меньше еще на порядок! Благодаря своему строению этот деликатный орган не повреждается при погружении даже на сотни метров[5]. Вместе с тем, он оказывается чувствительным ко многим лекарствам, а также алкоголю, которые оказывают на него негативное (ототоксическое) влияние. Благодаря распознаванию частоты мы отличаем одни звуки от других, а распознавание разности фаз между ушами является одной из составляющих в функции определения направления на источник звука (акустической пеленгации). Через границу воздух-вода (в обе стороны) проходит около 0,1 % звуковой энергии, остальная часть отражается. Это соответствует ослаблению силы звука на 30 дб. Поэтому звуковая коммуникация между находящимися в воде и на суше затруднена. Для подачи сигналов можно шлепать по воде или стучать по опущенному в воду предмету. Акустическая пеленгация Акустическая пеленгация имеет огромное значение для выживания, особенно для животных. Если животное не будет знать с какой стороны приближается опасность — его шансы на выживание сильно падают. Акустическая пеленгация основана на трех составляющих — разности фаз между ушами (так называемый временной механизм), разности громкости между ушами (интенсивностный механизм) и изменении частотного спектра звука ушными раковинами (спектральный механизм). Первый механизм состоит в том, что к дальнему от источника звука уху звук приходит с опозданием. Фазовый механизм позволяет определять направление на источник звука в диапазоне от низких частот до 1,5 кГц. На частотах выше 1,5 кГц возникает неоднозначность фаз и фазовый механизм дополняется интенсивностным механизмом. Он состоит в том, что при частотах выше 1,5 кГц длина звуковой волны становится меньше размера головы и появляется звуковая тень, — когда звук приходит сбоку, дальнее ухо оказывается в тени головы, и громкость звука в нем оказывается меньше. На частотах ниже 1,5 кГц из-за дифракционного огибания головы звуковыми волнами тень почти не образуется. На частотах свыше 7 кГц ухо начинает хуже различать изменения в громкости и интесивностный механизм теряет чувствительность (а вместе с ним, по-видимому, и фазовый), но примерно на этих частотах в силу вступает спектральный механизм. Грубо говоря, спектральный механизм состоит в том, что при 7 кГц длина волны сравнивается с размером ушной раковины и на частотах больше 7 кГц она образует различные звуковые тени для звуковых волн разных частот и направлений, что позволяет их различать. Только спектральный механизм обеспечивает вертикальную пеленгацию. Естественные источники звука обычно содержат сочетание низких, средних и высоких частот, и поэтому пеленгация осуществляется сразу всеми тремя механизмами, что существенно повышает ее точность. У человека точность азимутальной (горизонтальной) пеленгации неподвижных источников звука, находящихся спереди, около 12º. Когда источник находится сбоку, точность падает в несколько раз. При азимутальном смещении источника, расположенного спереди, человек способен заметить смещение, если отклонение превышает 1–3º, что соответствует разнице во времени распространения звука до ушей менее 3·10-5 с. Как мозг достигает такой точности до сих пор не ясно[13] ■. Точность вертикальной пеленгации намного ниже азимутальной. В водной среде способность определять направление на источник звука у человека нарушается. Кажется, что звук приходит сразу со всех сторон. Это обусловлено тем, что звуковые волны в системе голова-вода, распространяются иначе, чем в системе голова-воздух. Если в воздушной среде 99,9% энергии звука отражается от головы и звук проникает к внутреннему уху преимущественно через барабанные перепонки, то в водной среде звук меньше отражается от головы и большая его часть проникает в нее. В результате звуковая тень от головы образуется слабо и чувствительность интенсивностного механизма существенно снижается. Ушные раковины оказываются почти прозрачными для звука в водной среде, и обеспечиваемый ими спектральный механизм не работает. Кроме того, скорость звука в воде примерно в 4,5 раза выше, чем в воздухе. Это влияет на работу фазового механизма, - поскольку разности фаз становятся в 4,5 раза меньше, аудиообраз смещается к средней плоскости. К этому нужно добавить, что скорость растространения звука в костях черепа еще выше, чем в воде, поэтому разности фаз в действительности оказываются еще меньше. Из-за большей длины волны в воде увеличивается дифракционное огибание головы звуковыми волнами. Звуковая тень от головы становится заметной лишь на частотах выше 7 кГц. Поэтому интесивностный механизм может работать под водой только на высоких частотах. На этих частотах ухо человека хуже различает изменения в громкости (свыше 20 кГц оно вообще становится глухим), поэтому чувствительность интенсивностного механизма дополнительно снижается. Из-за вышеперечисленного в мозг поступает непривычная ему информация о звуковом поле. Положение усугубляется тем, что в воде звуковая отражательная способность предметов иная, чем на воздухе. Из-за большей длины волны звуковой размер предметов как-бы уменьшается. В закрытых помещениях отражение звука от стен и образование стоячих волн делает невозможной пеленгацию в воздушной среде на низких частотах. В ванне с водой 25×30×6 м это затруднит пеленгацию и на средних частотах. Тем не менее, представляется правдоподобным, что при наличии достаточного количества слуховых и зрительных стимулов мозг будет адаптироваться к этим условиям и точность определения направления будет возрастать, особенно, если изолировать почти всю голову и шею достаточно толстым шлемом. Если оставлять отверстия для ушей, то нужно удалить воздух из наружного слухового прохода, потому что воздушная пробка препятствует прохождению звуковых волн к барабанной перепонке. В общем виде задача о распространении звуковых волн в голове при частичном контакте ее с водой довольно сложна и требует математического моделирования. Мне неизвестно проводились ли такие исследования, хотя их прикладное значение очевидно. ■ В известном учебнике водолазного дела[14] сообщается, что в экспериментах по ориентированию водолазов в воде удавалось определять направление на источник звука частотой 10—14 кГц, когда на голову был надет шлем, закрывающий всю голову кроме лица. Интенсивность слышимого звука была максимальной при повороте лица к источнику звука. Очевидно здесь имел место интесивностный механизм, благодаря образованию звуковой тени от шлема. В данном контексте интересно строение ушей у дельфинов, которые прекрасно определяют направление звука в воде. Верхние воспринимаемые частоты у дельфина достигают 150 кГц и выше, а наибольшая чувствительность слуха приходится на диапазон 20–100 кГц. Его слуховые кости изолированы от черепа пустотами, заполненными звукопоглощающей пенообразной эмульсией[15]. Слуховой проход у дельфинов не толще нити и не может служить для проведения звука (у некоторых китообразных он и вовсе зарос). Звук проникает к внутреннему уху через ткани и кости головы. У косатки (которая примерно в 4 раза длиннее дельфина, и поэтому расстояние между ушами у нее тоже больше) наибольшая чувствительность слуха приходится на частоты 5—30 кГц.

Похожие:

	Химическое загрязнение среды промышленностью Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее...		Учреждение высшего профессионального образования К каждой лекции необходимо готовиться за несколько дней до ее чтения. Накануне лекция просматривается и подвергается окончательной...
	Учреждение высшего профессионального образования К каждой лекции необходимо готовиться за несколько дней до ее чтения. Накануне лекция просматривается и подвергается окончательной...		Климатообразующие факторы. Распределение давления, осадков на Земле Сформировать представление о распределении давления на Земле, об образовании постоянных ветров
	Пояснительная записка 103 с, 36 рисунков, 24 таблицы, 19 источников,... Цель работы – разработка гасителя пульсации давления для снижения шума и вибраций в газотранспортных магистралях		Программа дисциплины Институты власти в средневековой Руси В стадии формирования находилась и сама государственность средневековой Руси. Следует иметь в виду, что проблема формирования власти...
	Реферат: Особенности эмо на энергетических и промышленных объектах Специфика современных объектов такова, что устанавливаемая на них электронная аппаратура часто подвергается воздействию высоких уровней...		Глубина обработки, см: на парах До 10 Лущильник предназначен для лущения стерни после уборки колосовых зерновых культур на глубину до 10 см при углах атаки 30 или 350,...
	Антибиотики – история далёкая и близкая Современную медицину не возможно представить без применения антибиотиков. Поэтому необходимо не только иметь представление об их...		Инструкция по работе с Автоматической Телефонной Справочной Службой... Для работы с атссб вам необходимо иметь телефон с возможностью тонального набора
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Оборудование: таблица «Строение уха», муляж уха, карточки с д/з, карточки с проблемными вопросами, бумага для проектов		4. Олимпийские имена Для успешного усвоения данной темы необходимо... Следует иметь представление о программе и составе участников древних Олимпийcких игр; культурных, педагогических, экономических,...
	Данного реферата «Основы логики и решение логических задач». Выбор... При решении различных олимпиадных задач, даже в 5-6 классе, можно часто встретиться с логическими задачами. Существует много способов...		Функциональные нарушения уха при хроническом среднем отите 14. 01.... Рф (с изменениями от 16 марта, 27 ноября 2000 г., 17 февраля 2004 г.), утвержденного приказом Минобразования РФ от 27 марта 1998...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Поскольку Ростовская область расположена в степной зоне, школьникам необходимо иметь представление о растительном и животном мире...		Опухоли и опухолеподобные образования наружного уха. Клиника, диагностика,... Руководство для работников приемных пунктов предприятий химической чистки и крашения (утв. Минбытом рсфср 20. 06. 1990)