Человек ощущает звук через 175 миллисекунд после того, как он достиг ушной раковины. Еще 200–500 мс необходимо для возникновения максимальной чувствительности к данному звуку. Необходимо также время для поворота головы и соответствующей ориентации ушной раковины по отношению к источнику слабого звука.
Строение уха. От козелка ушной раковины в височную кость углубляется овальный слуховой проход (его длина 2,7 см). Уже в овальном проходе звук значительно усиливается (за счет резонансных свойств). Овальный проход замыкается барабанной перепонкой (ее толщина 0,1 мм, а длина – 1 см), она постоянно вибрирует под влиянием звуковых воздействий. Барабанная перепонка отделяет наружное ухо от среднего – небольшой камеры объемом в 1 см3.
Полость среднего уха соединена овальным окном с внутренним ухом и круглым окном с носоглоткой. (Поступающий из носоглотки воздух уравновешивает внешнее и внутреннее давление на барабанную перепонку.)
В среднем ухе звук многократно усиливается посредством системы косточек (молоточка, наковальни и стремечка). Эти косточки поддерживаются на весу двумя мышцами которые натягиваются при слишком громких звуках и ослабляют работу косточек, защищая слуховой аппарат от травмы При слабых звуках мышцы усиливают работу косточек Интенсивность звука в среднем ухе повышается в 30 раз благодаря разнице между площадью барабанной перепонки (90 мм2), к которой присоединен молоточек, и площадью основания стремечка (3 мм2).
Следующий отдел слуховой системы – внутреннее ухо – начинается с так называемой улитки. Она имеет 2,5 оборота и разделена поперечно мембраной на два изолированных канала, заполненных жидкостью (перелимфой). Вдоль мембраны которая сужается от нижнего завитка улитки к верхнему ее завитку, расположено 30 тысяч чувствительных образований-ресничек – они и являются звуковыми рецепторами, образуя так называемый кортиев орган. В улитке первично расчленяются звуковые колебания. Низкие звуки воздействуют на длинные реснички, высокие – на короткие. Колебания соответствующих звуковых ресничек и создают нервные импульсы поступающие в височную часть головного мозга, где осуществляется сложная аналитико-синтетическая деятельность. Важнейшие для человека сигналы – сигналы словесные – кодируются в нейронных ансамблях. Слуховой анализатор чувствителен к высоте, силе и тембру звука (рис. 25).
Высота звука определяется количеством колебаний источника звука в 1 сек (1 колебание в секунду называется герцем) Орган слуха чувствителен к звукам в пределах от 16 до 20 тыс. колебаний в секунду. Но наибольшая слуховая чувствительность лежит в пределах 2000–3000 герц (это высота звука, соответствующая крику испуганной женщины).
ЧИСТЫЙ ТОН
ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗВУК
НЕПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗВУК
Рис. 25. Параметры звуковых колебаний.
Интенсивность звука определяется амплитудой колебания его источника. Высота – частотой колебаний. Тембр – дополнительными колебаниями (обертонами) в каждой фазе (средний рисунок).
Человек не ощущает звуки самых низких частот (инфразвуки). Однако подпороговые низкочастотные звуки влияют на психическое состояние человека. Так, звуки с частотой в 6 герц вызывают у человека головокружение, ощущение усталости, .угнетенности, а звуки с частотой 7 герц способны даже вызывать остановку сердца. Попадая в естественный резонанс работы внутренних органов, инфразвуки могут нарушить их деятельность. Другие инфразвуки также избирательно воздействует на психику человека, повышая его внушаемость, обучаемость и т. п.
Звуки, лежащие за верхним порогом звуковой чувствительности (т. е. свыше 20 тыс. герц), называются ультразвуками.
Животным доступны ультразвуковые частоты в 60 и даже 100 тыс. герц. В нашей речи обнаруживаются звуки до 140 тыс. герц. Можно предположить, что они воспринимаются нами на подсознательном уровне и несут в себе эмоциональную информацию.
Пороги различения звуков по высоте составляют 1/20 полутона (т. е. различается до 20 промежуточных ступеней между звуками, издаваемыми двумя соседними клавишами рояля).
Интенсивность слухового ощущения – громкость – зависит от интенсивности звука, т. е. от амплитуды колебаний источника звука и от высоты звука.
Кроме звуковысотной чувствительности существуют нижние и верхние пороги чувствительности к силе звука. С возрастом звуковая чувствительность понижается. Так, для четкого восприятия речи в 30 лет необходима громкость в 40 децибел, а для восприятия речи в 70 лет ее громкость должна быть не ниже 65 децибел.
Таблица 5.
Пространственные пороги тактильной чувствительности *
Зона высокой чувствительности | Зона низкой чувствительности |
Кончик языка – 1 мм | Крестец – 40,4 мм |
Концевые фаланги пальцев рук – 2,2 мм | Ягодицы – 40,5 мм |
Красная часть губ – 4,5 мм | Предплечье и голень – 40,5 мм |
Ладонная сторона кисти – 6,7 мм | Грудина – 45,5 мм |
Концевая фаланга большого пальца ноги – 11,2 мм | Шея ниже затылка – 54,1 мм Поясница – 54,1 мм |
Тыльная сторона вторых фаланг пальцев ноги – 11,2 мм | Спина и середина шеи – 67,6 мм |
Тыльная сторона первой фаланги большого пальца ноги – 15,7 мм | Плечо и бедро –67,7 мм |
* Порог пространственной тактильной чувствительности – минимальное расстояние между двумя точечными прикосновениями, при котором эти воздействия воспринимаются раздельно.
Верхний порог звуковой чувствительности (по громкости) – 130 дб. Оптимальный уровень – 40–50 дб.
Шум свыше 90 децибел вреден для человека. Опасны внезапные громкие звуки, бьющие по вегетативной нервной системе и ведущие к резкому сужению просвета кровеносных сосудов, учащению сердцебиения и повышению в крови адреналина. Релаксационное (успокаивающее) и психотерапевтическое воздействие оказывают гармоничные, музыкальные звуки.
Тактильные ощущения – ощущения прикосновения. Тактильные рецепторы наиболее многочисленны на кончиках пальцев и языка. Если на спине две точки прикосновения воспринимаются раздельно лишь на расстоянии 67 мм, то на кончике пальцев и языка – на расстоянии 1 мм (табл. 5).
Тактильные ощущения в сочетании с двигательными образуют осязательную чувствительность, лежащую в основе предметных действий. Тактильные ощущения – разновидность кожных ощущений, к которым относятся также ощущение давления, температурные и болевые ощущения (рис. 26).
Кинестезические (двигательные) ощущения. Наши движения связаны с кинестезическими ощущениями (от греч.kineo – двигаюсь и aisthesis – чувствительность) – ощущением положения и перемещения частей собственного тела.
Трудовые движения руки имели решающее значение в формировании мозга, человеческой психики. Проприорецепторы руки и лица широко представлены в коре мозга (рис. 27).
На основе мышечно-суставных ощущений человек определяет соответствие или несоответствие своих движений внешним обстоятельствам. Кинестезические ощущения выполняют интегрирующую функцию во всей сенсорной системе человека.
Хорошо отдифференцированные произвольные движения – результат аналитико-синтетической деятельности обширной корковой зоны, расположенной в теменной области мозга. Двигательная, моторная зона коры мозга особенно тесно связана с лобными долями мозга, осуществляющими интеллектуально-речевые функции, и со зрительными зонами мозга.
Мышечные веретенообразные рецепторы особенно многочисленны в пальцах рук и ног.
Придвижении различных частей тела мозг постоянно получает информацию об их текущем пространственном положении, сравнивает эту информацию с образом конечного результата действия и осуществляет соответствующую коррекцию движения. В результате тренировки образы промежуточных положений различных частей тела обобщаются в единой модели конкретного действия – действие стереотипизируется, автоматизируется и становится навыком.
Рис. 26. Рецепторы, кожной чувствительности.
Рис. 27. Относительное представительство различных частей тела в коре головного мозга (по Пенфилду).
Все движения регулируются на основе двигательных ощущений, на основе обратной связи.
Двигательная физическая активность организма имеет существенное значение для оптимизации работы мозга: проприорецепторы скелетных мышц посылают в мозг стимулирующие его импульсы, повышают тонус коры головного мозга.
Статические ощущения – ощущение положения тела в пространстве относительно направления силы тяжести, ощущение равновесия. Рецепторы этих ощущений (гравиторецепторы) находятся во внутреннем ухе.
Рецептором вращательных движений тела являются полукруакные каналы внутреннего уха, расположенные в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. При ускорении или замедлении вращательного движения жидкость, заполняющая полукружные каналы, оказывает давление (по закону инерции) на чувствительные волоски, в которых вызывается соответствующее возбуждение.