Кратко опишите как происходит передача звуковой информации в слуховую зону коры больших полушарий

Обновлено: 07.07.2024

1. Звук достигает барабанной перепонки и вызывает ее колебания.

2. Посредством слуховых косточек эти колебания усиливаются и воздействуют на мембрану овального (круглого) окна.

3. Колебания мембраны овального окна сообщаются перелимфе нижней лестницы, а следовательно, и основной мембране.

4. Смещения основной мембраны передаются на волоски рецепторных клеток, которые при взаимодействии с покровной мембраной деформируются. Механическая деформация волосковых клеток изменяет ионную проницаемость их мембран, уменьшается величина мембранного потенциала (развивается деполяризация). Это приводит к возникновению генераторного потенциала. Чем сильнее раздражение, тем больше амплитуда генераторного потенциала, тем выше частота нервных импульсов.

5. Возникшие нервные импульсы распространяются по нейронам слуховой сенсорной системы: первые нейроны расположены в спиральном узле, вторые - в продолговатом мозге, третьи - в зрительных буграх промежуточного мозга, четвертые - в верхней части височной доли коры больших полушарий головного мозга, где происходит высший анализ воспринимаемых звуков.

Способность воспринимать звуки разной частоты основана на процессах, происходящих в улитке слухового аппарата. Звуки разной частоты вызывают колебания перелимфы и эндолимфы. Эти колебания приводят в движение строго определенные участки основной мембраны, а вместе с ней и соответствующие рецепторы - волосковые клетки. Так при высокой частоте звуков возбуждаются слуховые рецепторы, расположенные ближе к началу (основанию) улитки, а при низкой частоте - к концу улитки.

Электрические явления в улитке

При отведении электрических потенциалов от разных частей улитки обнаружено пять различных феноменов: два из них - мембранный потенциал слуховой рецепторной клетки и потенциал эндолимфы - не обусловлены действием звука; три электрических явления - микрофонный потенциал улитки, суммационный потенциал и потенциалы слухового нерва - возникают под влиянием звуковых раздражений. Если ввести в улитку электроды, соединить их с динамиком через усилитель и подействовать на ухо звуком, то динамик точно воспроизведет этот звук. Описываемое явление называют микрофонным эффектом улитки, а регистрируемый электрический потенциал назван кохлеарным микрофонным потенциалом. Доказано, что он генерируется на мембране волосковой клетки в результате деформации волосков. Частота микрофонных потенциалов соответствует частоте звуковых колебаний, а амплитуда потенциалов в определенных границах пропорциональна интенсивности звука.

В ответ на сильные звуки большой частоты (высокие тона) отмечают стойкий сдвиг исходной разности потенциалов. Это явление получило название суммационного потенциала. Различают положительный и отрицательный суммационные потенциалы. Их величины пропорциональны интенсивности звукового давления и силе прижатия волосков рецепторных клеток к покровной мембране.

Микрофонный и суммационный потенциалы рассматривают как суммарные рецепторные потенциалы волосковых клеток. Имеются указания, что отрицательный суммационный потенциал генерируется внутренними, а микрофонный и положительный суммационные потенциалы - наружными волосковыми клетками. И наконец, в результате возбуждения рецепторов происходит генерация импульсного сигнала в волокнах слухового нерва

Иннервация волосковых клеток спирального органа

Сигналы от волосковых клеток поступают в мозг по 32 000 афферентных нервных волокон, входящих в состав улитковой ветви VIII пары черепных нервов. Они являются дендритами ганглиозных нервных клеток спирального ганглия. Около* 90 % волокон идет от внутренних волосковых клеток и лишь 10% - от наружных. Сигналы от каждой внутренней волосковой клетки поступают в несколько волокон, в то время как сигналы от нескольких наружных волосковых клеток конвергируют на одном волокне. Помимо афферентных волокон, спиральный орган иннервируется эфферентными волокнами, идущими из ядер верхне-оливарного комплекса (оливо-кохлеарные волокна). При этом эфферентные волокна, приходящие к внутренним волосковым клеткам, оканчиваются не на самих этих клетках, а на афферентных волокнах. Считают, что они оказывают тормозное воздействие на передачу слухового сигнала, способствуя обострению частотного разрешения. Эфферентные волокна, приходящие к наружным волосковым клеткам, воздействуют на них непосредственно и, возможно, регулируют их длину и тем самым управляют чувствительностью как их самих, так и внутренних волосковых клеток.

Электрическая активность путей и центров слуховой системы

Даже в тишине по волокнам слухового нерва следуют спонтанные импульсы со сравнительно высокой частотой (до 100 в секунду). При звуковом раздражении частота импульсации в волокнах нарастает и остается повышенной в течение всего времени, пока действует звук. Степень учащения разрядов различна у разных волокон и обусловлена интенсивностью и частотой звукового воздействия. В центральных отделах слуховой системы много нейронов, возбуждение которых длится в течение всего времени действия звука. На низких уровнях слуховой системы сравнительно немного нейронов, отвечающих лишь на включение и выключение звука (нейроны on-, off- и on-off- типа). На высоких уровнях системы процент таких нейронов возрастает. В слуховой зоне коры большого мозга много нейронов, вызванные разряды которых длятся десятки секунд после прекращения звука.

Слуховые функции

Анализ частоты звука (высоты тона)

Звуковые колебания разной частоты вовлекают в колебательный процесс основную мембрану на всем ее протяжении неодинаково. Локализация амплитудного максимума бегущей волны на основной мембране зависит от частоты звука. Таким образом, в процесс возбуждения при действии звуков разной частоты вовлекаются разные рецепторные клетки спирального органа. В улитке сочетаются два типа кодирования, или механизма различения, высоты тонов: пространственный и временной. Пространственное кодирование основано на определенном расположении возбужденных рецепторов на основной мембране. Однако при действии низких и средних тонов, кроме пространственного, осуществляется и временное кодирование: информация передается по определенным волокнам слухового нерва в виде импульсов, частота следования которых повторяет частоту звуковых колебаний. О настройке отдельных нейронов на всех уровнях слуховой системы на определенную частоту звука свидетельствует наличие у каждого из них специфической частотно-пороговой характеристики - зависимости пороговой интенсивности звука, необходимой для возбуждения нейрона, от частоты звуковых колебаний. Для каждого нейрона существует оптимальная, или характеристическая, частота звука, на которую порог реакции нейрона минимален, а в обе стороны по диапазону частот от этого оптимума порог резко возрастает. При надпороговых звуках характеристическая частота дает и наибольшую частоту разрядов нейрона. Таким образом, каждый нейрон настроен на выделение из всей совокупности звуков лишь определенного, достаточно узкого участка частотного диапазона. Частотно-пороговые кривые разных клеток не совпадают, а в совокупности перекрывают весь частотный диапазон слышимых звуков, обеспечивая полноценное их восприятие.

Передача звука происходит следующим образом:

1. Звук достигает барабанной перепонки и вызывает ее колебания.

Электрические явления в улитке

Иннервация волосковых клеток спирального органа

Электрическая активность путей и центров слуховой системы

Слуховые функции

Анализ частоты звука (высоты тона)

Ухо человека — один из самых важных органов, который не только позволяет слышать звуки, которые нас окружают, но и помогает сохранять равновесие.

Прежде чем окунуться в строение слуховой системы, посмотрите познавательное видео о том, как работает наш слух, как мы слышим, принимаем и обрабатываем звуковые сигналы.

Из каких частей состоит орган слуха человека

Наружное ухо
Среднее ухо
Внутреннее ухо.

Наружное ухо

Наружное ухо – единственная внешне видимая часть органа слуха. Оно состоит из:

Ушной раковины, которая собирает звуки и направляет их в наружный слуховой проход.
Наружного слухового прохода, который предназначен для проведения звуковых колебаний от ушной раковины в барабанную полость среднего уха. Его длина у взрослых примерно 2,6 см. Так же поверхность наружного слухового прохода содержит сальные железы, которые выделяют ушную серу, защищающую ухо от микробов и бактерий.
Барабанной перепонки, которая отделяет наружное ухо от среднего уха.

Среднее ухо

Среднее ухо – это заполненная воздухом полость за барабанной перепонкой. Она связана с носоглоткой с помощью евстахиевой трубы, которая выравнивает давление по обе стороны барабанной перепонки. Именно поэтому, если у человека закладывает уши, он рефлекторно начинает зевать или совершать глотательные движения. Так же в среднем ухе находятся самые маленькие кости скелета человека: молоточек, наковальня и стремечко. Они не только отвечают за передачу звуковых колебаний из наружного ухо во внутреннее, но и усиливают их.

Внутреннее ухо

Внутреннее ухо – наиболее сложный отдел слуха, который, в связи с его замысловатой формой, называют так же лабиринтом. Оно состоит из:

Преддверия и полукружных каналов, которые отвечают за чувство равновесия и положения тела в пространстве.
Улитки, заполненной жидкостью. Именно сюда в виде вибрации попадают звуковые колебания. Внутри улитки находится кортиев орган, который непосредственно отвечает за слух. Он содержит около 30000 волосковых клеток, которые улавливают звуковые колебания и передают сигнал к слуховой зоне коры головного мозга. Интересно, что каждая из волосковых клеток реагирует на определенную звуковую чистоту, именно поэтому, при их гибели происходит нарушение слуха и человек перестает слышать звуки той частоты, за которую отвечала погибшая клетка.

Слуховые проводящие пути

Слуховые проводящие пути – это совокупность нервных волокон, отвечающих за передачу нервных импульсов от улитки к слуховым центрам, которые расположены в височных долях головного мозга. Именно там происходит обработка и анализ комплексных звуков, к примеру, речи. Скорость передачи слухового сигнала от наружного уха к центрам мозга примерно 10 милисекунд.

Восприятие звука

Ухо последовательно преобразует звуки в механические колебания барабанной перепонки и слуховых косточек, затем в колебания жидкости в улитке и, наконец, в электрические импульсы, которые по проводящим путям центральной слуховой системы передаются в височные доли мозга для распознавания и обработки.

Этот материал для Вас подготовила:

Врач-оториноларинголог высшей категории, Стаж работы: более 20 лет. Ведет прием взрослых и детей с рождения.

Возможно вы когда-нибудь задавались вопросом: как звук попадает в мозг? Всё дело в особых рецепторах нашей слуховой системы — волосковых клетках.

Крошечные волосковые клетки находятся во внутреннем ухе — это нервные окончания, которые перекодируют звук, поступающий в ухо, в электрические сигналы, которые в свою очередь поступают в наш мозг. Эти крохотные, хрупкие структуры могут быть повреждены громкими звуками, а у человека и других млекопитающих, в отличие от птиц и рептилий, они не восстанавливаются. Именно поэтому потеря слуха неизлечима медикаментозно, и лишь поддаётся коррекции с помощью слуховых аппаратов.

Волосковые клетки — рецепторы слуховой системы и вестибулярного аппарата у всех позвоночных. У млекопитающих слуховые волосковые клетки расположены в Кортиевом органе на тонкой базилярной мембране в улитке, которая находится во внутреннем ухе. Они получили своё название из-за нитей стереоцилий, которые высовываются из волоскового пучка на верхней поверхности клетки, в канале улитки (трубе, заполненной жидкостью). Улиточные волосковые клетки у млекопитающих делятся на 2 типа, которые имеют разное строение и функции: внутренние и внешние. Если волосковые клетки повредились, то возникает нейросенсорная тугоухость.

Волосковые пучки как приёмники звука и усилители

Согласно исследованиям в прошлом, внешние волосковые клетки не посылают нервные импульсы в мозг, а механически усиливают слабый звук, который поступает в улитку. Усиление возникает из-за движений волосковых пучков или подвижности клеточных тел. Внутренние волосковые клетки преобразуют звуковые колебания в жидкости внутри улитки в электрические сигналы, которые затем передаются слуховым нервом в мозговой ствол и далее в слуховую зону коры больших полушарий.

Внутренние волосковые клетки — от звука к нервному импульсу

Отклонения стереоцилий открывают механочувствительные ионные каналы, которые позволяют любым катионам (в основном ионы калия и кальция) поступать в клетку. В отличие от других электрически активных клеток, волосковые клетки не могу сами вызывать потенциал действия. Вместо этого, приток катионов от эндолимфы в средней лестнице (scala media) деполяризует клетку и возникает рецепторный потенциал. Он открывает потенциал-управляемые ионные каналы; затем ионы кальция входят в клетку и вызывают высвобождение нейромедиаторов базальным концом клетки. Нейромедиаторы распространяются по узкому участку между волосковой клеткой и нервным окончанием, где они затем связываются с рецепторами, и в нерве возникают потенциалы. Таким образом, звуковой сигнал превращается в нервный импульс. Реполяризация в волосковой клетке происходит особым способом. Перилимфа в барабанной лестнице (scala tympani) имеет очень малую концентрацию катионов, и электрохимический градиент заставляет катионы течь по каналам в перилимфу.

Из волосковых клеток постоянно выходят ионы кальция (Ca 2+ ), поэтому происходит тонизирующее высвобождение нейромедиаторов к синапсам. Считается, что тонизирующее высвобождение позволяет волосковым клеткам быстро реагировать на механическое воздействие. Быстрота реакции волосковой клетки может также объясняться тем, что она может увеличить количество высвобождаемого нейромедиатора в ответ на изменение потенциала мембраны на 100 μV.

Слуховой анализатор выполняет важную роль в восприятии человеком окружающей среды. С помощью слуха люди общаются, обмениваются информацией. Со слухом связано обучение речи. Через орган слуха человек получает сигналы о том, что происходит в окружающей среде.

Периферический отдел слухового анализатора представлен органом слуха , т. е. ухом. Выделяют наружное ухо, среднее ухо и внутреннее ухо. Наружное и среднее ухо являются вспомогательными образованиями, обеспечивающими передачу звуковых колебаний во внутреннее ухо, где происходит преобразование звуковых колебаний в нервные импульсы.

Наружное ухо образовано ушной раковины и наружным слуховым проходом , который отделён от среднего уха барабанной перепонкой . Ушная раковина состоит из хряща, покрытого кожей. Она направляет звуковые волны в наружный слуховой проход к барабанной перепонке. Барабанная перепонка — тонкая мембрана, которая воспринимает звуковые колебания и передаёт их в среднее ухо.

Среднее ухо представлено барабанной полостью . В ней располагаются слуховые косточки ( молоточек , наковальня и стремечко ), соединённые суставами. Слуховые косточки усиливают слуховые колебания и передают их на мембрану овального окна внутреннего уха. Среднее ухо соединено слуховой ( евстахиевой ) трубой с полостью носоглотки. Функция слуховой трубы заключается в уравновешивании давления на барабанную перепонку.

Внутреннее ухо находится в височной кости и представлено костным и перепончатым лабиринтом . К органу слуха относится только часть этого отдела — улитка . В улитке расположен кортиев орган — рецепторная часть органа слуха. Улитка заполнена жидкостью. Волосковые рецепторные клетки кортиева органа воспринимают колебания жидкости и генерируют нервный импульс.

Нервный импульс по слуховому нерву передаётся в слуховую зону коры больших полушарий, расположенную в височной доле. Там происходит распознавание звуков и формирование ощущений.

Вестибулярный аппарат воспринимает положения тела в пространстве. Он располагается во внутреннем ухе и представлен тремя полукружными каналами и преддверием , состоящим из двух мешочков. В полукружных каналах находятся рецепторные волосковые клетки , реагирующие на вращательные движения. В полости преддверия расположены отолиты — многочисленные кристаллики карбоната кальция — а на внутренних стенках мешочков находятся рецепторы, воспринимающие ускорение или замедление движения.

Импульсы по вестибулярному нерву передаются в центральную нервную систему, где происходит их анализ. За положение тела в пространстве отвечают многие отделы ЦНС, но в основном это функция мозжечка .

В мышцах, сухожилиях и суставах расположены рецепторы, контролирующие степень растяжения мышц. Возникшее в них возбуждение поступает в мозжечок и в теменную долю коры больших полушарий. Там формируется ощущение положения и состояния мышц тела и его различных частей и осуществляется координация всех движений.

Мышечное чувство позволяет контролировать движения и управлять ими. Благодаря этому чувству мы способны выполнять ежедневно множество сложных действий не задумываясь, автоматически. Без него человек был бы не способен выполнить какое-либо сложное движение. Мышечное чувство играет важную роль в работе людей таких профессий, как художник, хирург, токарь, водитель.

Читайте также: