Анализаторы слуха и равновесия - Учебное пособие по биологии для учеников 8 класса

Анализаторы слуха и равновесия

Мир человека наполнен звуками. Слушая и воспринимая звуки, человек узнаёт о том, что вокруг него происходит, общается с людьми, чувствует опасность, оценивает расстояния, наслаждается музыкой. Человек также постоянно ощущает своё положение в пространстве.

СТРОЕНИЕ ОРГАНА СЛУХА.  Звук – это колебания воздуха. Наш орган слуха улавливает колебания частотой 16–20 тыс. в секунду. Путь, который проходит звук в ухе, значительно сложнее, чем путь луча света в глазу.

Орган слуха подразделяют на наружное, среднее и внутреннее ухо.

Наружное ухо  включает ушную раковину  и наружный слуховой проход.  Ушная раковина приспособлена для улавливания звуков, у человека она неподвижная. Слуховой проход соединяет ушную раковину со средним ухом. Наружное ухо отделено от среднего барабанной перепонкой,  которая преобразует звуковые волны в механические колебания и передаёт их в среднее ухо.

Среднее ухо  находится в толще височной кости и представляет собой узкую полость (1–2 см3), в которой расположены три слуховые косточки. Полость среднего уха (барабанная полость) продолжается в слуховую трубу,  которая открывается в глотку. Это позволяет уравнивать давление в полости среднего уха с атмосферным, благодаря чему барабанная перепонка не искажает звуковые колебания.

Слуховые косточки – молоточек, наковальня  и стремечко  – самые маленькие косточки нашего тела, их масса всего около 0,5 г. Они образуют систему рычагов, которая в 50 раз усиливает слабые колебания барабанной перепонки и передаёт их во внутреннее ухо.

Положение чувствительных клеток и покровной мембраны

Кортиев орган

Волосковые клетки

Восприятие звука

Внутреннее ухо  представляет собой сложную систему тонких изогнутых каналов и полостей, расположенных в толще височных костей. Внутри этого костного лабиринта заключён перепончатый лабиринт, повторяющий форму костного. Все полости лабиринта заполнены жидкостью. В лабиринте находится сразу два органа: орган слуха и орган равновесия – вестибулярный аппарат. Функцию слуха выполняет улитка  – спирально завитая часть лабиринта. Другая его часть – костное преддверие  и три полукружных канала  – отвечает за равновесие, определяет положение тела в пространстве.

Улитка представляет собой спирально закрученный костный канал длиной 3,5 см, образующий 2,5 оборота. Две мембраны, идущие вдоль всей улитки, делят её полость на три параллельных канала. Нижнюю мембрану называют основной, на ней находится кортиев орган – рецепторные клетки с многочисленными чувствительными волосками. Волоски выступают в средний канал улитки, заполненный жидкостью – эндолимфой. Над ними в виде карниза нависает идущая вдоль улитки вторая мембрана – покровная. В двух других каналах улитки (верхнем и нижнем) находится перилимфа – жидкость, сходная по составу с лимфой и плазмой крови.

РАБОТА ОРГАНА СЛУХА.  Давайте рассмотрим, как же работает слуховой анализатор. Ушные раковины улавливают звуковые колебания и направляют их в слуховой проход. По нему колебания направляются в среднее ухо и, достигнув барабанной перепонки, вызывают её колебания. Через систему слуховых косточек колебания передаются дальше – во внутреннее ухо. В пластинке, разделяющей полости среднего и внутреннего уха, имеется два «окна», затянутых тонкими перепонками. В одно из них – овальное – упирается стремечко, передавая звуковые колебания перепонке.

Её колебания вызывают движение жидкости в улитке, она, в свою очередь, заставляет колебаться базальную мембрану. При движении волоконец волоски рецепторных клеток касаются покровной мембраны. В рецепторах возникает возбуждение, которое по слуховому нерву в конечном итоге передаётся в головной мозг, где через средний мозг и промежуточный мозг возбуждение попадает в слуховую зону коры больших полушарий, расположенную в височных долях. Здесь происходит окончательное различение характера звука, его тона, ритма, силы, высоты и, наконец, его смысла.

ОРГАН РАВНОВЕСИЯ.  Большинство животных имеют специальные органы равновесия. Они могут быть простыми, как у некоторых раков. Эту функцию у них выполняет отолитовый орган; находящиеся в нём песчинки раздражают чувствительные клетки, и благодаря этому рак ощущает положение своего тела в пространстве.

У человека функцию органа равновесия (его ещё называют вестибулярным аппаратом ) выполняет часть внутреннего уха – это два маленьких мешочка (преддверие) и три полукружных канала. Каналы представляют собой кольцевидно изогнутые трубки, лежащие в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях. Полости преддверия и полукружных каналов заполнены жидкостью.

В стенках полостей полукружных каналов располагаются рецепторы, их строение сходно с чувствительными волосковыми рецепторами органа слуха. В стенках мешочков преддверия находятся мелкие кристаллики углекислого кальция.

Орган равновесия

В конце каждого полукружного канала есть расширение (ампула), в котором находится ампулярный гребешок – вырост, в состав которого входят чувствительные волосковые клетки.

Механизм работы вестибулярного аппарата довольно прост. Когда голова человека находится в вертикальном положении, кристаллики, расположенные в зоне рецепторов преддверия внутреннего уха, определённым образом давят на волоски чувствительных клеток. При повороте головы вправо или влево ампулярные гребешки в полукружных каналах смещаются, соответственно меняется и давление на чувствительные клетки – то с правой стороны, то с левой.

Давление кристалликов и наклон гребешков вызывают возбуждение рецепторов. Возникшие нервные импульсы проводятся в головной мозг (средний мозг, мозжечок, кору полушарий большого мозга). Из мозга ответные импульсы поступают к различным группам скелетных мышц. Происходит их рефлекторное сокращение, и равновесие тела, если оно было нарушено, восстанавливается.

Вестибулярный аппарат постоянно информирует центральную нервную систему о положении тела (головы) в пространстве.

• Уровень энергии звуковых колебаний измеряется в децибелах (дБ). Собственно говоря, это и есть громкость звука. Шёпот человека оценивается приблизительно в 15 дБ, а шелест падающих с дерева листьев – в 10 дБ. Разговор двух людей ведётся на уровне 60 дБ, а вот шум интенсивного дорожного движения достигает 90 дБ. Шум выше 100 дБ практически невыносим для человека. Звук выше 140 дБ опасен для человеческого уха и может привести к повреждению барабанной перепонки. Шум, издаваемый рок‑группой во время концерта, составляет около 110 дБ и может вызвать у многих людей болевые ощущения. Длительные сильные звуковые воздействия приводят к неминуемому снижению остроты слуха. Особенно опасны периодические усиления громкости звука. Недаром рабочих‑клепальщиков, работающих пневматическими молотками, звали «глухарями». Шум в 200 дБ может очень быстро убить человека.

• Эмбрион ощущает звуковые колебания ещё в утробе матери. Будущий человек прекрасно запоминает звуки биения материнского сердца и радуется, услышав их запись после рождения. Этим пользуются в практических целях: биение сердца матери, записанное на звуковой носитель, дают слушать младенцу для того, чтобы он успокоился и уснул.

• У самых примитивных позвоночных – миног есть только два полукружных канала. Возможно, их предки жили у самого дна моря и передвигались только в одной плоскости: влево – вправо, вперёд – назад, а вот вверх – вниз они не перемещались никогда. Поэтому‑то, живя в «двухмерном пространстве», предки миног прекрасно обходились без третьего полукружного канала, который появился в процессе эволюции у настоящих рыб, живущих в трёхмерном мире.

• Как и любой другой анализатор, вестибулярный нуждается в тренировке. Так, космонавты длительное время тренируются для того, чтобы иметь возможность работать в условиях невесомости. Людей может укачать, причём не только в море во время его волнения, но и в транспорте. Во время качки жидкость в полукружных каналах постоянно перемещается и возбуждает рецепторы, а мозговые центры большинства людей реагируют на это неприятными ощущениями.

Проверьте свои знания

1. Перечислите три части слухового анализатора.

2. Составьте таблицу «Строение и работа уха», указав для каждого отдела его части и преобразования, происходящие со звуком.

3. Вспомните из курса зоологии, чем был представлен орган слуха у лягушек; ящериц; птиц.

4. Почему у человека мышцы, приводящие в движение ушные раковины, утратили своё первоначальное значение?

5. Где расположена барабанная перепонка, каково её значение? Почему артиллеристы, стреляя из орудий, закрывают уши и открывают рот?

6. Как происходит различение звука по высоте?

7. Подумайте, какова функция круглого окна.

8. Какие структуры внутреннего уха преобразуют колебания жидкости в нервные импульсы?

9. Что является для человека ультразвуком; инфразвуком?

10. Где расположен орган равновесия? Как он устроен?

Орган слуха состоит из наружного, среднего и внутреннего уха. Наружное ухо улавливает звуковые колебания и направляет их в среднее ухо. Система слуховых косточек передаёт звуковые колебания дальше – во внутреннее ухо. Колебания жидкости в улитке вызывают колебания базальной мембраны и касания волосковых клеток покровной мембраны, что приводит к раздражению соприкасающихся с ней рецепторов.

Возникшее возбуждение передаётся в слуховую зону полушарий головного мозга, где происходит различение звука.

Часть внутреннего уха – вестибулярный аппарат выполняет функцию органа равновесия.