«

»

Основы психоакустики (часть VI): функции улитки внутреннего уха

   Улитка внутреннего уха является основным инструментом слухового аппарата по кодировке звукового сигнала в нервно-цифровой, после чего наш мозг обрабатывает полученную информацию и мы слышим звук. Ее функции и строение гениально продумано Богом: в отличие от аппаратных цифро-аналоговых преобразователей, звук в ней механически разбивается на синусоиды, а потом отдельно передается нервными сигналами мозгу. Количество информации при этом увеличивается аж в 1000 раз по сравнению со стандартным кодированием в музыкальной промышленности. Для лучшего восприятия статьи я подготовил вам детализированные схематические картинки.

   Разберем более подробно метод работы слуховой улитки (это название она получила из-за того, что имеет вид трубки, длиною около 3,5 см, три раза свернутой подобно хвосту змеи). В ней три полости, которые образуются за счет двух мембран делящих улитку изнутри: лестница преддверия (на нижнем рисунке рис. под № 1), срединная полость (заполненная энодолимфой — на  рис.  № 3 ) и барабанная лестница (на рис № 2). Обе лестницы заполнены перилимфой (на  рис. под № 4 и № 2), так как в вершине улитки имеется отверстие, соединяющее обе полости в одно целое. Сверху срединная полость покрыта мембраной Рейсснера, снизу – базилярной мембраной. В верхней части улитки есть окно, к которому подсоединено стремечко, передающее вибрацию от барабанной перепонки к лестнице преддверия. Базилярная мембрана состоит из нескольких тысяч волокон: длина 32 мм, ширина у стремечка – 0,05 мм (причем строение мембраны в этой области является узкой и жесткой), у геликотремы – ширина 0,5 мм (этот конец толще и мягче). Во внутренней стороне мембраны находиться орган Корти – в нем расположены волосковые нервы. Снизу рисунок — разрез улитки поперек. 

   Внешний вид волосковых клеток под микроскопом: 

  Орган корти:  

Какой же принцип работы? Когда звуковая волна доходит до уха, она ударяется об барабанную перепонку, которая в свою очередь вибрирует и эту вибрацию передает системе косточек (молоточек, наковальня и стремечко — смотрите первый рисунок «Распространение звука в органе слуха»). Стремечко за счет соединения с улиткой, начинает гонять жидкость из полости «лестница преддверия» в область «барабанной лестницы». Причем перилимфа (жидкость обеих «лестниц») воздействует на базилярную мембрану, в которой находятся слуховые нервы, образуя на ней вибрационную волну. От вибрации реснички от волосковых клеток в органе Корти начинают колебаться, касаясь другой пластинки, нависающей над ними в виде полога (покровная мембрана). Это и является стимулом к формированию нервных импульсов (метод «замыкание»). Но так как базилярная мембрана имеет плавное изменение строения от стремечка до геликотремы, меняя при этом свою жесткость, то это заставляет разные нервные реснички колебаться по-разному, тем самым механическим путем расщепляя звук на спектральные составляющие. Это совершено отличает слуховую улитку от промышленного человеческого метода в звукоиндустрии – звук не кодируется «общим», а практически расщепляется на «основы». В органе Корти волосковые нервы распределены по всей ее поверхности, но на некоторых участках они распределены более плотно, чем объясняется эффект «частотных групп» (критические полосы), а также чувствительность к диапазону частот в области человеческой речи.

   После этого нервные узлы волосковых клеток передают сигнал о составе звука головному мозгу, который работая подобно сложному логическому процессору, начинает выделять полезный звуковой сигнал на фоне шумов, группируя по определенным признакам и сравнивая в памяти с образами. В этом человеческий мозг даст огромную фору любым современным компьютерным плагинам по шумовой обработке и фильтрации.

Основы психоакустики часть VII

я в твитере       я в фейсбуке        я в контакте        я в ютубе


Если у вас есть что дополнить или подискутировать, пишите:

%d такие блоггеры, как: