Ухо человека: Орган слуха человека – строение и особенности

Содержание

Как устроено и работает человеческое ухо

Настоящим я даю согласие* ООО «Смартаудио» (далее – «Dr.Head») на обработку (в том числе, с использованием различных средств автоматизации) моих персональных данных, перечисленных ниже, в целях заключения и исполнения договоров купли-продажи/оказания услуг, информирования о товарах, работах, услугах и/или проведения опросов и исследований, участия в программе лояльности, предоставления мне наиболее выгодных персонализированных предложений от «Dr.Head» и его партнеров, а также разрешаю во исполнение перечисленных целей поручать другим лицам обработку моих персональных данных.

Согласие дается на обработку следующих моих персональных данных: фамилии, имени, отчества, пола, даты рождения, номеров домашнего и/или мобильного телефонов, адреса доставки товара, адреса электронной почты (e-mail), почтового адреса, сведений об истории покупок, информацию об аккаунтах в социальных сетях, в том числе наименований приобретаемых товаров/услуг и их стоимости (далее – Персональные данные).

Я согласен с тем, что в ходе обработки Персональных данных будут осуществляться следующие действия с использованием средств автоматизации или без их использования: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (предоставление, доступ), обезличивание, блокирование, удаление, уничтожение.

Также я разрешаю направлять мне информацию, в т.ч. рекламного и/или маркетингового содержания, о товарах, работах, услугах «Dr.Head» и его партнеров через любые указанные мною каналы коммуникации с применением различных информационных технологий, в том числе по почте, SMS, электронной почте, телефону, через личный кабинет на сайте https://www.doctorhead.ru/, с помощью системы мгновенного обмена сообщениями через интернет и т.д.

Настоящее Согласие может быть отозвано мною в любой момент путем направления письменного уведомления по месту нахождения «Dr.Head»: 1127015, г. Москва, ул. Вятская, дом 70, комната 7, помещение I, этаж 6, ООО «Смартаудио», либо на адрес электронной почты: [email protected]

ru.

Настоящим подтверждаю достоверность предоставленных мною данных, а также что я ознакомлен и согласен с условиями Политики конфиденциальности в отношении обработки персональных данных.

*Настоящее согласие подписано электронной подписью – путем регистрации на сайте и совершении действия по принятию условий Политики конфиденциальности (нажатием соответствующей кнопки в процессе регистрации).

Орган слуха и равновесия Полезная информация Академия Слуха

13.05.2019

Во все времена люди осознавали высокую роль уха как органа слуха. Уши почитались даже более, чем глаза, о чем свидетельствуют многие примеры из всемирно известных литературных роизведений. Например, Маленький принц Антуана де Сент-Экзюпери уверен, что самое главное невидимо для глаз. А король Лир говорит ослепленному Глостеру: «Чтоб видеть ход вещей на свете, не надо глаз. Смотри ушами…». Именно через уши, через слух Бог открывается людям: «Слушай, народ мой, я буду говорить» (Псалмы, 50:7).

Анжела Александровна Ходакова, специалист по адаптации, бизнес-тренер, консультант по обучению и развитию персонала, сурдоакустик

Однако не стоит забывать, что ухо не только дает способность слышать, но и отвечает за равновесие тела при решении повседневных задач: от подъема по ступенькам до катания на роликах. Сложно организованные структуры равновесия расположены во внутреннем ухе.

Наружное ухо — ушная раковина и наружный слуховой проход. Ушная раковина — эластический хрящ сложной формы, на дне которого находится наружное слуховое отверстие.

Нередко именно уши становились предметом внимания художников и поэтов. Так, Сальвадор Дали считал именно ухо самым совершенным, самым прекрасным украшением женщины. А вот у Андрея Вознесенского читаем: «…уши точно унитазы». Грузинский художник Ладо Гудиашвили вообще считает, что уши уродуют человека.

Среднее ухо представляет собой воздухоносную барабанную полость объемом около 1 см3, расположенную в толще пирамиды височной кости. В барабанной полости находятся три слуховые косточки и сухожилия мышц. Барабанная полость продолжается в слуховую (евстахиеву) трубу, которая открывается в носовой части глотки. Труба выполняет очень важную функцию — способствует выравниванию давления воздуха внутри барабанной полости по отношению к наружному. Слуховые косточки (стремя, наковальня, молоточек) составляют цепь, передающую звуковые колебания и соединяющую барабанную перепонку с закрытым вторичной барабанной перепонкой окном преддверия, ведущим в полость внутреннего уха. Рукоятка молоточка сращена с барабанной перепонкой, а его головка сочленена с телом наковальни. Длинный отросток наковальни сочленяется с головкой стремечка, основание которого входит в окно преддверия. Косточки покрыты слизистой оболочкой. Две мышцы (напрягающая барабанную перепонку и стременная) регулируют движение косточек.

Обратите внимание! Стремечко — самая маленькая кость человека, весит она около 2,5 мг.

Внутреннее ухо представлено костным лабиринтом, который состоит из трех частей: преддверия, полукружных каналов и улитки.

Внутри костного лабиринта пролегает перепончатый лабиринт, окруженный особой жидкостью — перилимфой. Внутри перепончатого лабиринта содержится другая жидкость — эндолимфа. Эти жидкости не просто заполняют пространство, они являются необходимыми составляющими всей системы сохранения равновесия.

Отдельные части костного лабиринта чувствительны к движению, вращению и ориентации головы.

При неподвижном положении человека жидкость в каналах и камерах уха находится в равновесии. При движении головы жидкость перемещается в противоположном этому движению направлении, и головной мозг ощущает изменение положения. Размер этого изменения различен для одного и другого уха (в зависимости от того, в какую сторону поворачивается человек), но система остается в равновесии. Однако если вестибулярный аппарат одного уха поврежден, то активность другого уха вызывает ложное ощущение вращения (головокружения) по направлению к неповрежденной стороне.

Если повреждается вестибулярная функция обоих ушей, то положение тела и походка могут претерпеть значительные изменения, обусловленные головокружением и нарушением ориентации. Вестибулярный аппарат также реагирует на изменение внешних условий, например, во время авиационного или морского путешествия, в результате чего может начаться воздушная или морская болезнь. Сходный эффект возникает после обильного приема алкоголя.

Распространение звуков происходит благодаря звуковым волнам, которые через наружный слуховой проход достигают барабанной перепонки. Ее колебания передаются через цепь слуховых косточек на окно преддверия, что вызывает передвижение перилимфы и воспринимается в улитковом протоке эндолимфой. Эти колебания вызывают в волосковых клетках определенные химические процессы, в результате которых генерируются нервные импульсы. В конечном итоге импульсы проводятся к коре височной доли больших полушарий мозга, где расположен центральный (корковый) конец слухового анализатора.

Человек способен воспринимать звуковые колебания от 16 (16 колебаний/с) до 21 тыс. герц. С возрастом эта величина снижается в 2–3 раза — до 5000 герц у старых людей. Некоторые животные способны воспринимать колебания до 20–30 тыс. герц. Например, летучие мыши до 210 тыс. герц, дельфины — до 280 тыс. герц. Сила звука измеряется в децибелах. Так, если принять абсолютную тишину за 0, то шелест падающих листьев вызывает 10 децибел, шепот — 20, обычная беседа — 60, движущийся автомобиль от 60 до 90, интенсивное дорожное движение — 100–110, рок-музыка в исполнении оркестра — 110–120, а работающий двигатель реактивного самолета — 140.

Обратите внимание! Шум вредно действует на орган слуха и на психику человека, вызывая психоэмоциональный стресс и серьезные сексуальные нарушения.

Пройти тест слуха онлайн

Что дает тест слуха ?

Тест слуха онлайн позволяет быстро и просто определить состояние вашего слуха. Всего за 3 минуты вы сможете определить его остроту. Результат теста на слух называется «аудиограммой» и является показанием для назначений врача.

Мы предлагаем пройти следующие тесты слуха: признаки потери слуха; частотный он-лайн тест слуха; проверка слуха в шуме; распознавание речи; моделирование признаков потери слуха.

Таким образом, ухо — это не только орган слуха. Оно же является и органом равновесия.

Между тем хорошо известно, что самым главным принципом мироздания является принцип равновесия. Если бы наша Земля находилась хоть немного ближе к Солнцу, она превратилась бы в ад, и все живое на ней погибло. Если бы Земля, наоборот, слегка отдалилась от Солнца, то стала бы холодной и безжизненной. А на сбалансированном расстоянии от Солнца наша планета занимает как раз то место, которое наилучшим образом позволяет развиваться на ней всем формам жизни.

Любая часть мироздания, сколь малой и незначительной она бы ни была, чтобы правильно функционировать, должна находиться в состоянии абсолютного равновесия. Это в полной мере относится и к нашему организму.

В организме человека все прекрасно сбалансировано — так нас создала Природа. Нам необходим вполне определенный объем физической нагрузки, определенное количество разнообразных питательных веществ, определенное время сна и отдыха.

Если человек получает слишком много или слишком мало нагрузки, пищи и сна, происходит нарушение равновесия систем организма, и расстраиваются его функции. А если нет равновесия, нет здоровья и благополучия.

И наоборот, если нет здоровья, нарушается равновесие.

Поэтому если у человека уже обнаружены заболевания слуха, приводящие к нарушению равновесия, значит, нужно как можно быстрее решать эту проблему. А поскольку известные медицинские факты по большей части подтверждают невозможность лечения и восстановления слуха, то наиболее эффективным решением является использование слуховых аппаратов, помогающих людям с проблемами слуховой равновесной системы.

Читайте ещё по теме «Полезная информация о слухе»
Как выбрать слуховой аппарат

Ухудшение слуха может стать результатом травмы, последствием хронического или острого течения болезни, возрастных изменений в строении ушного аппарата. В любом случае для сохранения качества жизни нужно компенсировать такой недостаток. Сегодня это возможно благодаря существованию большого числа специальных устройств. Если вы задумываетесь о необходимости использования одного из них, нужно поразмыслить о том, как выбрать слуховой аппарат? Ведь производители предлагают возможность выбора.

Голос и голосообразование

Основными носителями информации для человека являются сигналы, которые формируются органами чувств, доставляются в мозг и там обрабатываются. В первую очередь, это акустические речевые сигналы голоса. В этой статье мы подробно рассмотрим механизмы звуковой речи, голоса и голосообразования, а также выясним, почему попугаи могут говорить почти так же, как и человек.

Шум в ушах: причины, методы лечения, последствия

Шум в ушах — широко распространенный феномен и один из самых частых диагнозов в практике лечения лор-заболеваний. В 1999 году в Германии по поручению Немецкой Лиги врачей в области слуховой акустики было проведено большое исследование, в ходе которого выяснилось, что шум в ушах влечет за собой такие психосоматические расстройства, как нарушение сна, депрессию и повышенные аудиологические нагрузки.

Как часто нужно менять слуховой аппарат

Вы помните, какие чувства и эмоции испытали, впервые надев слуховой аппарат? Насколько ярче и полноценнее стала ваша жизнь, наполнившись четкими звуками и голосами? Если с тех пор прошло несколько лет, вы уверены, что слышите всё так же хорошо? Нередко люди, пользующиеся слуховыми аппаратами, со временем начинают замечать, что стали слышать «как-то не так».

Слуховой аппарат или усилитель слуха: делаем правильный выбор!

Как правило, человек теряет слух постепенно. Сначала «исчезают» наиболее тихие, невыразительные звуки и тончайшие нюансы. Из-за этого человеку сложно самому констатировать изменение способности слышать. Довольно часто на незначительное ухудшение слуха люди стараются не обращать внимания, пока из диапазона слышимых звуков не начнут исчезать действительно важные для повседневной жизни, например, плач ребенка или звук подъезжающей машины.

Читать все полезные статьи о слухе >>>


Интересные факты о слухе и ушах человека

 

 

Человек привык думать о своих ушах, как о самом заурядном органе. Ну что интересного может быть с ними связано? Оказывается, существует множество интересных, необычных и удивительных фактов о слухе и ушах.
• Снаружи ушные раковины выглядят как два близнеца. А вот внутри они совершенно разные.
• Правое и левое ухо —это два отдельных органа, по-своему воспринимающих звук и передающих его в мозг, соответственно, в правое и левое полушария.
• Правое используется для восприятия гораздо чаще, чем левое. Более 80 процентов людей, чтобы что-то расслышать, поворачиваются именно правым ухом к источнику звука.

Мужчины чаще имеют проблемы со слухом, чем женщины
Снижение слуха у мужчин встречается гораздо чаще по сравнению с женщинами. Обусловлено это профессиональным фактором. В работах, связанных с повышенным шумом, преимущественно заняты мужчины. Снижение слуха является профессиональным заболеванием у машинистов, бульдозеристов, работников лесной, дорожной промышленности, шахтеров, летчиков, ди-джеев и в других профессиях, связанных с шумовой нагрузкой.

Почему мы воспринимаем свой голос в записи иначе, чем когда говорим?
Свой голос в записи кажется нам совсем другим, чем в то время, когда мы говорим. Дело в том, что в ушную улитку — часть внутреннего уха, ответственного за звуковое восприятие — звук может попадать двумя путями. Внешний путь — через слуховой канал, барабанную перепонку и среднее ухо, а внутренний — непосредственно через ткани головы, которые усиливают низкие частоты голоса.
Таким образом, в момент говорения мы воспринимаем свой голос как комбинацию внешнего и внутреннего звука, а во время прослушивания записи задействован только наружный канал. Кстати, в редких случаях из-за порока внутреннего уха его чувствительность настолько повышена, что человек постоянно слышит звук своего дыхания и даже звук вращения глазных яблок.

 

 Наши уши никогда не отдыхают.

Да, мы слышим звуки даже тогда, когда спим. Но тогда возникает вопрос, почему мы не слышим звуков во сне. Все дело в том, что их блокирует наш мозг. Делает это он для того, чтобы человек не отвлекался и мог уснуть. В противном случае мы бы никогда не спали. В человеческом организме все продумано до мелочей.
Размер человеческого уха.
Несмотря на то, что размер ушной раковины может варьироваться от человека к человеку, обычно у мужчин уши больше чем у женщин.
Стандартный размер ушей — около 6.3 сантиметров в длину. Размер мочки — около 1.8 см. По мере старения они становятся больше, но не из-за того, что растут, а из-за падения уровня коллагена, который придает им упругости. То есть, у старых людей уши не большие, а просто растянутые. В среднем, ухо каждого человека растягивается на 0.51 мм в год. Это значит, что фактически, возраст человека можно приблизительно определить по длине его ушей.
Уши являются одной из самых важных частей нашей системы балансировки.
Если у вас когда-либо была ушная инфекция, вы, вероятно, ощущали дисбаланс. Это вызвано тем, что наши уши напрямую влияют на балансировку. Внутреннее ухо заполнено жидкостью, которая двигается когда вы качаете головой. Когда происходит движение жидкости, создаются сигналы, отправляющиеся в мозг.
Благодаря этой жидкости наш мозг понимает, когда мы стоим, лежим или стоим вниз головой. Поэтому когда этот орган заболевает, у нас начинаются проблемы с равновесием. Во время ушных инфекций наблюдается головокружение, потеря равновесия (чаще всего наклон в одну сторону) и даже частые падения.

 

Тимпаностомия (шунтирование барабанной перепонки)

оториноларинголог, к.м.н.

Каждый человек обладает набором чувств, необходимых ему для взаимодействия с окружающим миром.  Большую часть информации (порядка 80%) мы получаем благодаря зрению, на втором месте слух (10%), все остальные чувства обеспечивают; оставшиеся 10 %. Ухо человека является очень тонким аппаратом, способным различать тысячи различных звуков, определять их источник и расстояние до него. Без слуха невозможно формирование речи.  Ребенок, не слышащий с младенчества, не сможет заговорить в будущем. Даже небольшая потеря слуха на одно ухо причиняет немало неудобств – определение направления источника звука становится невозможным.

Снижение слуха (тугоухость) может возникать из-за различных причин. Для пациентов разных возрастов эти причины различны. Для младенцев характерны различные аномалии развития и врожденные заболевания уха. Для детей старше, подростков и взрослых – воспалительные заболевания среднего уха. У пожилых пациентов слух наиболее часто снижается из-за изменения кровообращения во внутреннем ухе. Вне зависимости от возраста пациента и причин возникновения тугоухости, снижение слуха является тревожным симптомом и требует обращения к врачу. Оснащение ЛОР-клиники Европейского медицинского центра позволяет проводить точную диагностику любых заболеваний, приводящих к снижению слуха.

Воспалительные заболевания среднего уха

Наиболее частой причиной снижения слуха являются воспалительные заболевания среднего уха.

Среднее ухо представляет собой полость, расположенную внутри височной кости. Со стороны слухового прохода оно отделено от окружающей среды барабанной перепонкой. За барабанной перепонкой находится воздух, давление которого в норме должно быть равным давлению окружающей среды. Только при этом условии среднее ухо работает нормально, обеспечивая проведение звука от барабанной перепонки к внутреннему уху. Поступление воздуха в среднее ухо обеспечивается слуховой трубой – органом, соединяющим ухо и носоглотку.

Нарушение вентиляционной функции слуховой трубы приводит к возникновению отрицательного  давления внутри среднего уха.  Это, в свою очередь, может привести к образованию жидкости в полости среднего уха – среднему экссудативному (серозному) отиту.  При инфицировании жидкости возникает гнойный средний отит.

Тимпаностомия

Чаще всего лечение среднего отита медикаментозное, однако, в ряде случаев для успешного лечения требуется хирургическое восстановление аэрации полости среднего уха (тимпаностомия, или шунтирование барабанной перепонки). Операция заключается в установке в барабанную перепонку аэрационной трубки. Показаниями для тимпаностомии являются тяжелое или затяжное течение острого гнойного среднего отита, длительный (месяц и более) экссудативный отит, повторяющиеся средние отиты, длительная дисфункция слуховой трубы.

Вмешательство проводится в операционной под общей анестезией. Чаще всего это газовая масочная анестезия. Для операции используются специальные микроинструменты и микроскоп. Первым этапом производится разрез барабанной перепонки (около 2 мм). Он производится в той части барабанной перепонки, где исключено повреждение структур среднего уха. Если в полости уха есть жидкость, она удаляется через разрез вакуумным аспиратором. Затем в разрез устанавливается силиконовая аэрационная трубка.  На этом операция  заканчивается. Обычно тимпаностомия занимает 5-10 минут. При необходимости операцию можно сочетать с другими вмешательствами, например с аденотомией (удалением аденоидов).

Существует множество различных моделей тимпаностомических трубок, отличающихся друг от друга формой и материалом (титан, полипропилен, силикон).   Принципиально отличаются трубки для длительного и кратковременного использования. Большинство трубок имеют внутренний диаметр 1 – 1,5 мм, что достаточно для их нормальной работы. Выбор конкретной модели производится непосредственно перед операцией.

Послеоперационный период

Биометрическое распознавание по ушам | Открытые системы. СУБД

В современном мире, где социальное взаимодействие становится преимущественно цифровым (Facebook, Google+, Skype), а финансовые транзакции выполняются через Интернет, чрезвычайную важность приобретает надежное установление личности человека. Надежный метод идентификации традиционно нужен правоохранительным органам и военным, например, для случаев, когда необходимо определить, является ли человек потенциальной угрозой или разыскиваемым преступником. Поскольку привычным способам аутентификации с помощью удостоверений личности и паролей свойственны ограничения, были разработаны сложные биометрические системы, устанавливающие личность человека на основе его физических или поведенческих атрибутов, таких как отпечатки пальцев, лицо, сетчатка глаза, геометрия руки, голос или походка. Биометрические механизмы сегодня встраиваются во многие системы, от персональных устройств управления доступом к ноутбукам до средств пограничного контроля. В системе US-VISIT, например, у въезжающих в США сканируются отпечатки пальцев для проверки по правительственным спискам особого внимания. А в аэропортах Объединенных Арабских Эмиратов применяется система распознавания сетчатки глаза для выявления и задержания депортированных лиц, которые пытаются снова въехать в страну по поддельным документам.

Несмотря на значительный прогресс в области биометрии, идентификация людей в общественных местах все еще остается сложной задачей, и нередко может быть доступна лишь неполная или испорченная биометрическая информация, например когда системе видеонаблюдения удалось снять только часть лица человека. Для повышения точности распознавания людей наряду с биометрией основных черт, например, лица используются вспомогательные характеристики, такие как шрамы, родимые пятна, татуировки, рост и форма тела. Ухо — одна из таких перспективных «мягких» биометрических характеристик.

Как показано на рис. 1, наружная ушная раковина состоит из ряда анатомических компонентов, и, хотя ее структура относительно проста, она значительно варьируется от человека к человеку. На рис. 1, б показаны примеры этих вариаций, которые наряду с размером, цветом и текстурой уха могут служить отличительными характеристиками человека. Изменения выражения лица и возраст существенно не влияют на внешний вид уха, однако ушные аксессуары под воздействием гравитации могут изменить длину мочки.

 

Рис. 1. Наружная анатомия уха:

а) Наружная раковина имеет ряд анатомических компонентов: (1) обод завитка, (2) мочка, (3) противозавиток, (4) раковина, (5) козелок, (6) противокозелок, (7) ножка завитка, (8) треугольная ямка, (9) межкозелковая вырезка.

б) Структура раковины от человека к человеку варьируется. Примеры изображений правого (верхний ряд) и левого (нижний ряд) уха

 

Ранние исследования

 

Рис. 2. В системе идентификации Янарелли используются 12 геометрических измерений, центральным элементом которых является ножка завитка

О возможности использовать анатомические особенности уха для установления личности человека еще в 80-х годах XIX века говорил Альфонс Бертильон, французский полицейский офицер, который одним из первых начал пользоваться физическими измерениями для идентификации преступников. Бертильон применял качественные и количественные описания различных частей тела, включая уши, называя эту методику антропометрией. В 1906 году пражский отоларинголог Р. Имхофер после обследования 500 пар ушей пришел к выводу, что их можно четко различать всего по четырем особенностям. Более чем 50 лет спустя команда исследователей изучила фотографии 200 пар ушей новорожденных и пришла к заключению, что благодаря анатомическому постоянству уха по нему можно устанавливать личность младенцев. В период с 1948-го по 1962 год Альфред Янарелли собрал фотографии ушей нескольких тысяч человек и предложил набор из 12 геометрических измерений уха на основе ножки завитка (рис. 2). Он утверждал, что этот набор измерений уникален у каждого человека.

Биометрия уха

Систему биометрии уха можно рассматривать как типичную систему распознавания образа, которая сводит входное изображение к набору основных черт и сравнивает его с базой других наборов черт для установления личности. Распознавание уха можно реализовать для плоского образа или трехмерного облака точек, изображающего поверхность наружной ушной раковины. Распознавание состоит из четырех этапов.

Обнаружение. Обычно для указания пространственной протяженности уха на изображении профиля головы используется прямоугольная граница. Данный этап имеет большое значение — ошибки, допущенные на нем, могут сделать процесс распознавания безрезультатным.

Выявление черт. Хотя на следующем этапе (сопоставление) можно использовать и сегментированное изображение уха, в большинстве систем выявляется набор характерных черт уха. В процессе выявления черт сегментированное ухо сводится к математической модели, которая суммирует всю отличительную информацию, имеющуюся на изображении уха.

Сопоставление. На этом этапе производится сравнение черт, выявленных на входном изображении, с хранимыми в базе данных для установления личности. В простейшей форме процесс сопоставления сводится к выставлению рейтингов, отражающих степень схожести с изображениями из базы.

Принятие решения. На основе рейтингов, подсчитанных на предыдущем этапе, система принимает окончательное решение. В режиме верификации решение «да» означает подтверждение личности, а «нет» — указывает на самозванца. В режиме идентификации на выходе формируется перечень потенциально подходящих личностей, отсортированных по рейтингу похожести.

Автоматизированное распознавание уха

Марк Берж и Вильгельм Бургер еще в 1997 году опубликовали доклад о первой попытке автоматизации процесса распознавания уха. Для представления и сопоставления кривых и контуров на двухмерном изображении уха они использовали графовую модель. Двумя годами позже Белен Морено, Анхель Санчес и Хосе Велес описали полностью автоматизированную систему распознавания уха, которая руководствуется различными чертами: формой, складками и т. д. С тех пор исследователи предложили немало схем автоматизированного выявления и сопоставления черт, основанных на алгоритмах компьютерного зрения и обработки изображений. Такие алгоритмы разнятся от простых (анализ основных компонентов, анализ независимых компонентов) до сложных методов, основанных на масштабно-инвариантных преобразованиях черт, локальных бинарных шаблонах, преобразованиях элементарных волн и силовых полях.

В 2005 году Хуэй Чэнь и Бир Бхану представили трехмерную систему распознавания, которая полагалась на структуру и глубину анатомических элементов уха.

Повышение точности сопоставления

Преграды в виде прядей волос и аксессуаров способны снизить или свести на нет результативность работы системы распознавания уха. Отрицательное влияние могут также оказывать особенности внешнего освещения и вариации расположения лица по отношению к камере. Кроме того, точность алгоритмов распознавания обычно оценивается с использованием снимков уха, сделанных при идеальных условиях (как правило, в помещении и с хорошо поставленным светом). В связи с этим критики утверждают, что точность сопоставления, указанная в научных докладах, может быть преувеличенной.

Тем не менее технология распознавания ушей — это потенциально ценный инструмент биометрического арсенала; например, голландские эксперты-криминалисты после изучения записей системы видеонаблюдения именно при помощи биометрии ушей идентифицировали подозреваемых в ограблении автозаправочной станции, закрывавших свои лица.

Для повышения точности сопоставления исследователи предлагают совместно использовать биометрию лица и уха. Даже если в какой-то ситуации ухо не удается использовать для верификации личности человека, биометрия уха позволит исключить ряд вхождений из списка потенциальных совпадений, если они достаточно отличаются от входного изображения.

Отпечатки ушей

Для идентификации человека наряду с плоскими или трехмерными изображениями ушей служат также и отпечатки ушей — отметки секреции внешнего уха, остающиеся, когда им прижимаются к стене, двери, окну. Отпечатки ушей применялись в качестве улики в ряде уголовных дел в США и других странах, однако в некоторых случаях решения суда, вынесенные с предъявлением таких улик, были отменены. Отпечатки ушей не принято использовать в криминалистической практике, поскольку ученые сомневаются в их индивидуальности.

***

Сегодня пока не существует коммерчески доступных систем распознавания ушей, однако методика совместного использования изображения ушей и лица в мультибиометрических системах имеет большой потенциал, и разработки в этой области продолжаются. Например, если разделить типы ушей на несколько категорий, то по категории на входном снимке можно будет быстрее находить кандидатов на совпадения по большой базе пар изображений лицо-ухо. А применение термограмм ушей поможет облегчить проблему сокрытия ушей волосами и аксессуарами. Когда технологии распознавания ушей достигнут достаточного уровня развития, они смогут приносить значительную пользу криминалистике и биометрическим системам идентификации.

Арун Росс ([email protected]) — профессор, Айман Абаза ([email protected]) — старший научный сотрудник Университета Западной Вирджинии.

Arun Ross, Ayman Abaza. Human Ear Recognition. IEEE Computer, November 2011, IEEE Computer Society. All rights reserved. Reprinted with permission.

идентификация личности, мультибиометрическая система, биометрия, система распознавания, Альфонс Бертильон, Альфред Янарелли

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Функции уха

Ухо является одним из органов чувств, с помощью которого человек получает очень важную информацию из внешнего мира. Оно выполняет две функции: слуховую и вестибулярную (функцию ориентирования организма и поддержания равновесия тела в пространстве). В соответствии с этим, в ухе находятся конечные отделы двух анализаторов: слухового и вестибулярного.

Слуховой анализатор — это анализатор, который позволяет проводить анализ сигнала на расстоянии. Что раздражает слуховой анализатор? Конечно же- звук.

Раздражение слухового анализатора имеет свои закономерности:

1. Слуховой диапазон человеческого уха. Если число колебаний окружающей среды выше 16 в секунду, то здоровый человек воспринимает эти колебания как звук. Если они превышают число 20 тыс. в секунду, то человек их слышать перестает.

2. Переменная чувствительность к звукам разной частоты. Наибольшая чувствительность органа слуха человека к звукам частотой 1000 — 3000 в секунду.

3. Человеческое ухо способно различать абсолютную высоту звука, определять интервалы и направление источника звука.

Периферический отдел, проводящий путь, корковый конец — это составляющие слухового анализатора.

В свою очередь периферический отдел делится на 2 аппарата: звукопроводящий и звуковоспринимающий.

К звукопроводящему аппарату относят:
  • внешнее ухо;
  • среднее ухо;
  • пери- и эндолимфатические пространства внутреннего уха;
  • базилярную пластинку;
  • присинковую мембрану улитки.

Доставка звука к рецептору — главная задача звукопроводящего аппарата. Звуковоспринимающий аппарат представлен периферическим рецепторным органом — спиральным органом. Звуковоспринимающий аппарат трансформирует механические колебания в процесс нервного возбуждения.

Теперь рассмотрим подробнее функции ушей и отдельных его частей.


Функции наружного уха:

Ушная раковина собирает и направляет звуковые волны к слуховому проходу.Наружный слуховой канал проводит звуковые колебания к среднему уху.В наружном слуховом проходе железами производится ушная сера, которая защищает ухо от негативного внешнего воздействия и микроорганизмов.

Функции среднего уха:

Среднее ухо — это полость, которая от наружного уха отделяется барабанной перепонкой. Строение среднего уха состоит из системы слуховых косточек: молоточек, наковальня, стремя.

В среднее ухо открывается отверстие евстахиевой трубы, которая обеспечивает соединение среднего уха с окружающей средой через носоглотку. Именно это выравнивает давление давление на барабанную перепонку с двух сторон: извне и со стороны среднего уха. Отверстия евстахиевых труб открываются при глотании, жевании, зевоте. Именно поэтому на самолетах при подъеме на большую высоту советуют пить воду небольшими глотками, или сосать кислые конфеты, которые вызывают выделение слюны. При ее глотании возникает выравнивания давления, исключая болевые раздражения в области барабанных перепонок.

Функции евстахиевой трубы:
  • вентиляционная
  • дренажная (способствует оттоку жидкости из полости среднего уха)
  • защитная


Функции среднего уха представляют собой по сути функции слуховых косточек:

  • звукопроводящая.
Заключается в проведении звуковых колебаний от наружного уха к внутреннему.
  • трансформационная.
Слуховые косточки изменяют звуковые колебания таким образом, что их амплитуда уменьшается, а интенсивность увеличивается. В целом интенсивность звука в среднем ухе увеличивается в 22 раза, или на 39,7 дБ.Эту функцию выполняют мышцы среднего уха. В случае большой интенсивности звука они рефлекторно резко сокращаются. Это приводит к торможению колебания барабанной перепонки и слуховых косточек и, соответственно, к уменьшению звукового давления, что передается к перилимфе.

Функции внутреннего уха:

Строение внутреннего уха включает в себя преддверие, улитку, полукружные каналы и слуховые нервы. Вся эта система обеспечивает передачу звуковой информации из уха к мозгу. Таким образом, основная функция внутреннего уха — звуковоспринимающая.

Существуют два пути проведения звуков в лабиринт:

  • воздушная проводимость
через наружный слуховой проход, барабанную перепонку и цепь слуховых косточек
  • тканевая проводимость
непосредственно через ткани черепа

Наши органы слуха играют важную роль не только в элементарном восприятии и воспроизведении звуков окружающей среды. Это еще и мощный инструмент регулирования баланса и равновесия человека.

От волны звука до слуха | ОБЕРТОН

В сегодняшней статье будет рассмотрен процесс восприятия звука человеком, его слух, а также особенности функционирования его слуховой системы.

 

От звуковой волны до слуха

Звук – это неотъемлемая составляющая жизни каждого из людей. Это то, что дает людям возможность общения и получения информации, возможность наслаждения своим слухом и звуками окружающего мира или прослушивания музыки. Также звук может предупреждать людей о надвигающейся опасности.

Любой звук можно считать следствием движения. Объектов, представителей живой природы – не имеет значения. Яркий пример: дуновение ветра, вследствие которого начинают свое движения листья. Они приводятся в движение молекулами кислорода, которые заставляют их колебаться. Эти колебания называются звуковыми волнами, которые, в свою очередь, воспринимает ухо человека.

Низкочастотные, то есть медленные колебания, человеческое ухо воспринимает как звуки низкого диапазона частот – как басы.

Высокочастотные (быстрые колебания) – как звуки высокого спектра частот (дискант).

Как устроено человеческое ухо

Ухо человека – это сложный и восприимчивый орган, состоящий из нескольких частей:

1. Внешнее ухо и слух.

Внешнее ухо человека представлено ушной раковиной и ушным каналом. Раковина также называется внешней хрящевой частью. В конце канала располагается барабанная перепонка, играющая роль разделителя между внешним и средним ухом.

Особенность работы внешнего уха – такая, что оно функционирует подобно спутниковой антенне, улавливая волны (звуковые, конечно же) и проводя их в ушной канал.

2. Среднее ухо и слух.

Среднее ухо представляет собой заполненное воздухом пространство, давление в котором зависит от работы евстахиевой трубы. Она соединяет глотку и барабанную полость среднего уха.

В нем располагаются три небольшие косточки, образовывающие особый рычажный механизм, который проводит колебания перепонки во внутреннее ухо (в улитку). Эти косточки являют собой молоточек, наковальню и стремечко. Они связаны с парой мускулов, сокращающихся в процессе поступления в ухо громких звуков, и призванных снижать эффект повышенного давления во внутреннем ухе.

3. Внутреннее ухо и слух.

Внутреннее ухо, то есть улитка, имеет раковинообразную форму и заполнено жидкостью. Оно связано с вестибулярным аппаратом, состоящим из трех полукружных канальцев, также заполненных жидкостью. Внутреннее ухо соединено со средним посредством особого овального окна, которое, в свою очередь, связано с основанием стремечка, работающего по принципу поршня, оказывающего давление на жидкость внутреннего уха.

Исходя из рассмотренного устройства уха, можно сделать заключение: оно является сложным органом, способным улавливать звуковые волны, а затем преобразовывать их в колебания косточек. Косточки, в свою очередь, способствуют движению жидкости, преобразовывающих их в нервные импульсы, воспринимаемые мозгом.

Ухо также является довольно хрупким органом, даже малейшие повреждения которого способны пагубно отразиться на состоянии слуха.

Нарушение слуха

Огромное количество людей по всему миру имеет проблемы со слухом. При этом нарушения слуха не всегда справедливо связывать с возрастом, поскольку с проблемой может столкнуться любой человек вне зависимости от того, сколько ему лет.

Так, в случаях, когда причиной нарушений являются повреждения ушного канала или среднего уха, потеря слуха является кондуктивной или проводящей.

Если же нарушение связано с повреждением нервов или чувствительных клеток улитки, потеря называется сенсоневральной.

Стоит отметить, что в некоторых случаях нарушения слуха означают не только снижение способности к восприятию звука на нормальном уровне. Иногда также наблюдаются проблемы с восприятием определенного спектра частот, что отрицательно влияет на восприятие речи. Иными словами, человек может слышать собеседника или, например, песню, но при этом не разбирать части звуков или слов.

Подобные нарушения слуха ведут к ряду последствий для людей, и испытывающих их:

— к чувству изоляции;

— к ощущению утомления;

— к чувству одиночества;

— к снижению качества жизни слабослышащего человека.

Чтобы компенсировать все возможные из неблагоприятнейших последствий нарушений слуха, необходимо как можно скорее предпринимать соответствующие меры. От звуковой волны до слуха!

Компенсация нарушений слуха

Проводящие нарушения нередко удается компенсировать посредством хирургического или медицинского вмешательства. Хотя, как и сенсоневральные нарушения, они зачастую поддаются коррекции посредством использования слуховых аппаратов.

Современные модели слуховых аппаратов не могут вернуть слух, однако восстанавливают его, давая человеку с нарушениями вести полноценный образ жизни.

Учебное пособие по физике: человеческое ухо

Понимание того, как люди слышат, — сложный предмет, охватывающий области физиологии, психологии и акустики. В этой части Урока 2 мы сосредоточимся на акустике (раздел физики, относящийся к звуку) слуха. Мы попытаемся понять, как человеческое ухо служит удивительным преобразователем, преобразуя звуковую энергию в механическую энергию в нервный импульс, который передается в мозг. Способность уха делать это позволяет нам воспринимать высоту звука путем обнаружения частот волны, громкость звука путем обнаружения амплитуды волны и тембра звука путем обнаружения различных частот, составляющих сложный звук. волна.

Ухо состоит из трех основных частей — внешнего уха, среднего уха и внутреннего уха. Каждая часть уха служит определенной цели — обнаружению и интерпретации звука. Наружное ухо служит для сбора и передачи звука в среднее ухо. Среднее ухо служит для преобразования энергии звуковой волны во внутренние колебания костной структуры среднего уха и, в конечном итоге, преобразования этих колебаний в волну сжатия во внутреннем ухе. Внутреннее ухо служит для преобразования энергии волны сжатия в жидкости внутреннего уха в нервные импульсы, которые могут передаваться в мозг.Ниже показаны три части уха.


Наружное ухо

Наружное ухо состоит из ушной раковины и слухового прохода длиной примерно 2 см. Наушник защищает среднее ухо и предотвращает повреждение барабанной перепонки. Внешнее ухо также направляет звуковые волны, которые достигают уха через слуховой проход к барабанной перепонке среднего уха. Из-за длины слухового прохода он способен усиливать звуки с частотой примерно 3000 Гц.Когда звук проходит через внешнее ухо, звук по-прежнему имеет форму волны давления с чередованием областей высокого и низкого давления. Только когда звук достигнет барабанной перепонки на границе внешнего и среднего уха, энергия механической волны преобразуется в колебания внутренней костной структуры уха.

Среднее ухо

Среднее ухо — это заполненная воздухом полость, состоящая из барабанной перепонки и трех крошечных соединенных между собой костей — молотка, наковальни и стремени.Барабанная перепонка представляет собой очень прочную и плотно растянутую мембрану, которая вибрирует, когда приходящие волны давления достигают ее. Как показано ниже, сжатие вынуждает барабанную перепонку внутрь, а разрежение заставляет барабанную перепонку наружу, таким образом вызывая вибрацию барабанной перепонки с той же частотой звуковой волны.

Будучи соединенной с молотком, движения барабанной перепонки приводят в движение молоток, наковальню и стремени с той же частотой звуковой волны. Стремя соединяется с внутренним ухом; Таким образом, колебания стремени передаются жидкости внутреннего уха и создают волну сжатия внутри жидкости.Три крошечные косточки среднего уха действуют как рычаги для усиления вибраций звуковой волны. Из-за механического преимущества смещение стремени больше, чем у молота. Кроме того, поскольку волна давления, поражающая большую площадь барабанной перепонки, концентрируется в меньшей площади стремени, сила вибрирующего стремени почти в 15 раз больше, чем сила барабанной перепонки. Эта функция расширяет нашу способность слышать самые слабые звуки. Среднее ухо — это заполненная воздухом полость, соединенная евстахиевой трубой со ртом.Это соединение позволяет выравнивать давление в заполненных воздухом полостях уха. Когда эта трубка забивается во время простуды, полость уха не может выровнять ее давление; это часто приводит к ушам и другим болям.

Внутреннее ухо

Внутреннее ухо состоит из улитки, полукружных каналов и слухового нерва. Улитка и полукружные каналы заполнены водоподобной жидкостью.Жидкость и нервные клетки полукружных каналов не играют роли в слухе; они просто служат в качестве акселерометров для обнаружения ускоренных движений и помощи в задаче поддержания баланса. Улитка — это орган в форме улитки, который растягивается примерно на 3 см. Помимо того, что внутренняя поверхность улитки заполнена жидкостью, она выстлана более чем 20 000 волосковидных нервных клеток, которые выполняют одну из самых важных ролей в нашей способности слышать. Эти нервные клетки различаются по длине на незначительное количество; они также обладают разной степенью устойчивости к текучей среде, которая проходит по ним.Когда волна сжатия движется от границы раздела между молотком среднего уха и овальным окном внутреннего уха через улитку, маленькие волосковидные нервные клетки будут приведены в движение. Каждая волосковая клетка обладает естественной чувствительностью к определенной частоте вибрации. Когда частота волны сжатия соответствует собственной частоте нервной клетки, эта нервная клетка будет резонировать с большей амплитудой вибрации. Эта увеличенная амплитуда колебаний побуждает клетку испускать электрический импульс, который проходит по слуховому нерву к мозгу.В процессе, который не совсем понятен, мозг способен интерпретировать свойства звука при получении этих электрических нервных импульсов.

Изображение уха: условия и лечение уха

Источник изображения

© 2014 WebMD, LLC. Все права защищены.

Ухо есть внешняя, средняя и внутренняя части. Наружное ухо называется ушной раковиной и состоит из ребристого хряща, покрытого кожей.Звук проходит через ушную раковину в наружный слуховой проход — короткую трубку, которая заканчивается на барабанной перепонке (барабанной перепонке).

Звук заставляет барабанную перепонку и крошечные прикрепленные к ней кости в средней части уха вибрировать, и эти колебания передаются в близлежащую улитку. Улитка спиралевидной формы является частью внутреннего уха; он преобразует звук в нервные импульсы, которые поступают в мозг.

Заполненные жидкостью полукружные каналы (лабиринт) прикрепляются к улитке и нервам внутреннего уха.Они отправляют в мозг информацию о балансе и положении головы. Евстахиева (слуховая) труба отводит жидкость из среднего уха в горло (глотку) за носом.

Заболевания уха

  • Боль в ухе: Боль в ухе может иметь множество причин. Некоторые из них серьезные, некоторые — несерьезные.
  • Средний отит (воспаление среднего уха): воспаление или инфекция среднего уха (за барабанной перепонкой). Обычно это вызвано инфекцией.
  • Ухо пловца (наружный отит): воспаление или инфекция наружного уха (ушной раковины и слухового прохода).Внезапные случаи — это обычно инфекции; хронический отит — часто заболевание кожи (дерматит).
  • Болезнь Меньера: заболевание, при котором внутреннее ухо с одной стороны не работает. Головокружение, шум в ушах, потеря слуха и боль — общие симптомы.
  • Тиннитус: звон в одном или обоих ушах. Обычно это происходит из-за повреждений в результате воздействия шума или старения.
  • Заражение ушной серы: ушная сера может закупоривать слуховой проход и прилипать к барабанной перепонке. Снижение вибрации барабанной перепонки ухудшает слух.
  • Разрыв барабанной перепонки: очень громкие звуки, резкие перепады давления воздуха, инфекция или посторонние предметы могут повредить барабанную перепонку. Небольшое отверстие обычно заживает в течение нескольких недель.
  • Акустическая невринома: доброкачественная опухоль, которая растет на нерве, идущем от уха к мозгу. Симптомами могут быть потеря слуха, головокружение и шум в ушах.
  • Мастоидит: инфекция сосцевидного отростка сразу за ухом. Мастоидит может возникнуть в результате нелеченных инфекций среднего уха.
  • Доброкачественное пароксизмальное позиционное головокружение (ДППГ): нарушение функции внутреннего уха, вызывающее приступы головокружения.Хотя это не является серьезным с медицинской точки зрения, симптомы могут вызывать беспокойство.
  • Холестеатома: это доброкачественное заболевание. Это ненормальное скопление кожи внутри среднего уха и окружающих костей. Часто возникают выделения с неприятным запахом, связанные с потерей слуха. Состояние обычно требует хирургического вмешательства, чтобы предотвратить потерю слуха.

2,972 Как работает человеческое ухо


ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: Преобразование акустической энергии в электрохимические нервные импульсы, которые могут быть обрабатывается мозгом.

ПАРАМЕТРЫ КОНСТРУКЦИИ: Ушко


ГЕОМЕТРИЯ / СТРУКТУРА:

Основными структурами периферической слуховой системы являются наружное ухо, среднее ухо, и внутреннее ухо. Внутреннее ухо связано с центральной нервной системой через слуховой канал. нерв.


ВВЕДЕНИЕ:

Одна из самых удивительных функциональных групп в теле — слуховая система.Мы часто воспринимают как должное дар слышания и не представляют, на что будет похожа жизнь без возможности общаться с другими или наслаждаться музыкой и всеми другими звуками в нашей среде. Однако для того, чтобы мы могли слышать и интерпретировать эти звуки, слуховая система должна выполнять огромное количество задач, и мы будем видеть. Он намного превосходит любую существующую систему воспроизведения звука. Никакого искусственного Созданная на сегодняшний день интеллектуальная система может интерпретировать звуки с точностью, слуховая система может.


ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

Динамический диапазон слуховой системы, который представляет собой интервал между самым мягким и самые громкие звуки, которые может слышать ухо, превышают 120 децибел. Децибел — это логарифм соотношение двух величин, умноженное на 10. Это означает, что ухо может слышать звуки. чья сила находится где-нибудь в диапазоне более 12 порядков. Ухо достаточно чувствителен, чтобы улавливать настолько слабые звуки, что молекулы воздуха движутся меньше диаметра атома! Но при этом он также способен обрабатывать гораздо более громкие звуки. без перегрузки и насыщения («максимума»), которые могут вызвать нежелательные искажение.Это достигается с помощью системы автоматической регулировки усиления (AGC), которая снижает реакцию на более громкие звуки.

Что касается частоты, человеческое ухо может слышать звуки от 20 Гц до 20000 Гц.

Мы также увидим, что есть изысканная временная синхронизация (контроль времени) в слуховой системе, что позволяет мозгу обнаруживать небольшие различия во время распространения звука. Летучие мыши используют эту временную точность для эхолокации своей добычи.На самом деле у них есть полностью функциональная сонарная система, которая измеряет время, прошедшее между испускаемый стимул и его возвращенное эхо для точного определения местоположения быстро движущегося объекта и определить, что это такое. Они могут измерять синхронизацию звуков с точностью до 10 наносекунды. Это позволяет им поймать летающую моль примерно за 10 -го г. во-вторых, несмотря на то, что моль слышит летучую мышь и пытается уклониться. Люди, не способные к эхолокации, используют мельчайшие различия во времени приход звука в одно ухо по сравнению с другим, чтобы определить его направление, так как посмотрим.


ДОМИНАНТНАЯ ФИЗИКА И ОБЪЯСНЕНИЕ, КАК ЭТО РАБОТАЕТ / ИСПОЛЬЗУЕТСЯ:

Кратко опишем основные компоненты уха. Многие детали вовлечены, и многое еще не изучено учеными.

Ухо состоит из трех основных частей. Они называются внешними , средними и внутренними уши.

Наружное ухо состоит из органа сбоку от головы, который мы обычно называют просто «ухом».(Научно точное название этой структуры — ушная раковина.) Также во внешнем ухе находится слуховой проход. Это полая трубка, ведет от ушной раковины к голове. Он заканчивается барабанной перепонкой, которая технически известная как барабанная перепонка. Назначение внешнего уха — передавать звуки от внешний мир во внутренние части слуховой системы. Пока можно просто представьте ушную раковину и слуховой проход как простую воронку для сбора звуков в на самом деле они выполняют несколько важных функций.У ушной раковины есть различные гребни и складки, которые действуют, чтобы отражать и поглощать определенные частотные компоненты звуковой волны. Поскольку ушная раковина не является круговой симметричной, звуки, исходящие с разных сторон, будут иметь немного другие спектральные характеристики. (Это означает, что определенные частоты будут немного громче или тише в зависимости от направления, в котором они попадают в ухо.) В результате звуки, исходящие от нас над головой, кажутся немного отличными от звуков, исходящих от ниже.Это позволяет нам локализовать (точно указать направление) источник звука. Поэтому мы немедленно поднимите голову, когда кто-нибудь позвонит нам из окна верхнего этажа.

Слуховой проход также играет роль в формировании спектра поступающих звуков (подчеркивая одни частоты и ослабление других). Он делает это так же, как орган труба, в которой волны определенных длин имеют тенденцию отражаться назад таким образом, чтобы вызвать конструктивная интерференция, усиливающая звук.Остальные частоты отражают назад таким образом, чтобы вызвать деструктивную интерференцию и тем самым ослабить. Итак, сеть в результате некоторая обработка сигнала уже происходит во внешнем ухе.

На внутреннем конце слухового прохода находится барабанная перепонка, которая представляет собой небольшую перепонку около 1 см. в диаметре. Его цель — запечатать нежные органы внутренних частей слуховой системе, чтобы инородные тела и бактерии не могли проникнуть засоряют систему и вызывают опасные инфекции.Однако он предназначен для эффективно передавать звук через него.

Рисунок 1

Среднее ухо начинается на внутренней поверхности барабанной перепонки. Он подключен к цепочка из трех маленьких костей, называемых косточками. Их зовут молоток (молоток) наковальня. (наковальня) и стремени (стремени), поскольку они напоминают эти предметы по форме. Их цель действовать как механический трансформатор.Причина в том, что звуковые волны — это вибрации. молекул воздуха. Однако орган, который выполняет фактическую трансдукцию (преобразование акустическая энергия в электрохимические импульсы) представляет собой заполненную жидкостью костную спираль, называемую улитка. Поскольку воздух намного менее плотен, чем жидкость, а также более сжимаем, большинство энергии звуковой волны просто отразится обратно в слуховой проход. Грубый аналогия — бросание резинового мяча по тротуару. Большая часть энергии просто отражается в отскоке мяча назад к бросающему.Очень мало передается массивная земля. Для эффективной передачи звука из воздуха в жидкость используется рычажная система. необходим, чтобы помочь перемещению жидкости. Средняя кость действует как своего рода стержень для молоток, прикрепленный к барабанной перепонке, и стремечка, прикрепленная к улитке. Два плеча рычага имеют разную длину, что дает механическое преимущество. См. Рисунок 1. В кроме того, участки тех поверхностей костей, которые контактируют с барабанной перепонкой и с улиткой не равны, как в гидравлическом подъемнике, давая дополнительную механическую преимущество.Это показано на рисунке 2. С инженерной точки зрения этот процесс называется преобразование импеданса. Это аналог трансформаторов, установленных на внутренних телевизионных антеннах. которые соответствуют 300-омному плоскому двухжильному телевизионному кабелю и 75-омному коаксиальному кабелю, который многие современные Телевизоры и видеомагнитофоны принимают. Поскольку электрические характеристики двух типов кабеля иначе, если просто попытаться припаять один тип кабеля к другому, большая часть сигнала отразится назад и не войдет в телевизор.

Рисунок 2

Внутреннее ухо относится к улитке, которая представляет собой спиралевидную костную структуру. напоминающий по внешнему виду улитку. Это самая сложная часть слухового системы, и постоянно публикуются статьи, пытающиеся прояснить ее сложный выработки. По сути, он имеет три параллельных канала, заполненных жидкостью, которые обвивают ось улитки.Если бы мы гипотетически раскрутили улитку, она бы выглядела что-то вроде рисунка 3. Последняя из костей среднего уха, стремечка, действует как поршень, и проталкивает жидкость в первый канал, вестибульную лестницу, через отверстие в основание улитки называется овальным окном, создающим волну давления. Давление волна распространяется в этой жидкости, которая называется перилимфой, к концу улитки который называется апексом. На вершине вестибульная лестница соединяется через отверстие называется геликотрема к третьему каналу, который называется барабанной лестницей.Скала tympani действует как обратный путь для волны давления обратно к основанию улитки. На базальном конце этого канала имеется гибкое окончание, называемое круглым окном. который вздувается и выходит вместе с потоком жидкости, позволяя волне течь беспрепятственно. В противном случае несжимаемая жидкость не могла бы свободно двигаться.

Рисунок 3

Перегородка, отделяющая третий канал, барабанную лестницу от среднего канал, scala media называется перегородкой улитки или базилярной мембраной.Этот мембрана подпрыгивает вверх и вниз в ответ на волну давления, как игрушечная лодка, плавающая в ванна в ответ на напор воды в ванне. На этой мембране находится структура известный как кортиевый орган, который содержит звуковые чувствительные клетки. Эти клетки называются волосковые клетки, потому что они имеют тонкие пучки волокон, называемые стереоцилиями, которые выступают из их вершина. По мере того, как базилярная мембрана движется вверх и вниз, стереоцилии отодвигаются назад и под углом к ​​небольшой крыше, которая нависает над органом Корти, называемым текториальная мембрана.

Внутренние части волосковых клеток обычно находятся под напряжением около -40 милливольт с относительно нормального внеклеточного (вне клеток) потенциала организма. Это называется их потенциал покоя. Они достигают этого, накачивая положительные ионы, такие как натрий. (Na +) выходит из клетки, как и многие другие клетки тела, оставляя чистый отрицательный заряд. Но верхушки волосковых клеток расположены в среднем канале, scala media, которая содержит специальную жидкость под названием эндолимфа, богатую калием (K +) и имеющую +80 положительный заряд милливольт.Считается, что это генерируется специальными ячейками в регионе на сторона средней лестницы, известная как сосудистая полоска. Чистый результат всего этого что фактически создает батарею, положительный вывод которой подключен к внешней стороне верхней поверхности волосковой клетки, и отрицательный конец которой внутри волосковой клетки. Когда стереоцилии движутся вперед и назад, маленький ионный каналы в мембране волосковой клетки открываются, что позволяет ионам K + поступать в волосковые клетки из эндолимфа. Они врываются, потому что сильно отрицательный потенциал волосковых клеток притягивает положительные ионы. Это имеет тенденцию нейтрализовать часть отрицательного заряда и приносит потенциал возрастает до нуля, процесс, известный как деполяризация.

На дне и по бокам волосковых клеток имеются входы в слуховой нерв, который отделены от волосковой клетки небольшой щелью, называемой синапсом. Когда деполяризация происходит открытие специальных чувствительных к напряжению каналов кальция (Ca 2+) в волосковой клетке, запускается повышением напряжения и впускает кальций в клетку.Кальций заставляет волосы клетка для выпуска определенного количества специального химического вещества, называемого нейротрансмиттером, которое стимулирует слуховой нерв стрелять. (Он делает это, заставляя нерв открывать собственный ионный каналы в синапсе, которые повышают напряжение в нервном волокне. Это все еще срабатывает другие соседние чувствительные к напряжению каналы в волокне, чтобы открыть, что приводит к домино эффект, который заставляет волну деполяризации распространяться по всему нерву. )

Это краткое описание механизма трансдукции.Оказывается, есть на самом деле два типа волосковых клеток: внутренние волосковые клетки и внешние волосковые клетки. Что мы описали действие внутренних волосковых клеток. Считается, что внешние волосковые клетки действуют как усилители, а не как преобразователи. Они делают это, растягиваясь и сжимаясь, когда волна давления проходит рядом. Это толкает текториальную мембрану вверх и вниз с большей сила, чем могла бы быть достигнута только жидкостью. Напомним, что текториальная мембрана — это крыша над волосковыми клетками, против которых (или в непосредственной близости) движутся стереоцилии.

Важным свойством базилярной мембраны является то, что каждая область настроена на конкретная частота. Базальный конец настроен на более высокие частоты. Это означает, что точка максимальной вибрации для высокочастотных звуков находится у основания. Как высокая частота волна давления входит, она вибрирует с максимальной амплитудой в точке около основания, и быстро затухает, поскольку волна продолжает двигаться внутрь. Звуки более низкой частоты продолжаются внутрь до их максимальной точки вибрации, а после этого быстро гаснут.Еще ниже частотные звуки производят максимальную вибрацию в точках, близких к верхушке. Следовательно нервные волокна, расположенные у основания, содержат высокочастотные компоненты звук, а волокна, расположенные около вершины, содержат компоненты более низких частот звука. Таким образом, улитка действует как анализатор спектра, отделяя разные частоты звука друг от друга. Считается, что внешние волосковые клетки вносят свой вклад в резкость этой настройки, каждая ячейка выборочно удлиняется и сокращается только в ответ на свою любимую частоту, а не другие.Частота на частота, с которой волокно реагирует лучше всего, называется его характеристической частотой (CF).

Пробел не позволяет подробно описать обработку, которая происходит в слуховой нерв и его связи в головном мозге. Есть много сложных схем и взаимосвязи между различными слуховыми центрами центральной нервной системы. В Кроме того, не только ухо посылает импульсы в мозг, но и мозг посылает импульсы к уху тоже.Это пример обратной связи. Это не совсем понятно на В настоящее время точная роль такой обратной связи. Бытует мнение, что обратная связь служит система AGC, чтобы уменьшить усиление громких звуков, чтобы их было легче слышать, и меньше вероятность причинить ущерб. (Известно, что слишком громкие звуки разрушают нежные структуры слуховой системы.)

При необходимости дадим лишь краткий обзор обработки слуховых сигналов. Вкратце, чем громче звуковой компонент на определенной частоте, тем чаще нервные импульсы (спайки) запускаются в волокне, CF (характеристическая частота) которого находится на эта конкретная частота.Считается, что нервные импульсы не различаются по амплитуде. Они есть скорее как цифровой сигнал. Передается либо 1, либо 0, но ничего между ними. В Амплитуда звука закодирована в скорости стрельбы. Частота звука кодируется тем, какое конкретное волокно отвечает (известное как кодирование места). Тем не менее слуховой нерв обладает еще одним интересным свойством. Для низкой частоты сигналов, диаграмма направленности волокна синхронизируется с формой звуковой волны.Это означает что во время определенных частей сигнала высока вероятность срабатывания спайк, а во время других — малая вероятность. Это называется фазовой синхронизацией. Сильнее компонент, тем лучше он синхронизируется по фазе. Конечный результат состоит в том, что при построении графика стрельбы с помощью статистического метода, называемого гистограммой периода, можно наблюдать волновая форма звука. Таким образом, помимо кодирования рейтинга и места, существует синхронизация кодирование, а также. Не совсем понятно, как и почему используются все эти методы кодирования.

Еще одно захватывающее явление — взаимодействие двух ушей при интерпретации звук. Большим преимуществом наличия двух ушей является возможность точно локализовать звук. При этом мозг использует два сигнала. Первый, как мы уже упоминали, ранее, тот факт, что время прихода звуков в два уха немного разные. Более близкое ухо воспринимает звук несколько раньше. Мозг чувствителен к разница во времени прибытия составляет всего 10 микросекунд, и это можно использовать для определить местонахождение звука.Вторая подсказка — это то, что звуки приходят немного разные амплитуды в двух ушах. Это потому, что голова вызывает акустический тень, которая ослабляет звук, идущий с противоположной стороны. Сравнивая по амплитуде звуков в двух ушах можно определить местонахождение источника.

Но если это правда, то как нам локализовать в помещении? Звуки отскакивают много раз стены, потолки, полы и другие предметы, которые полностью сбивают с толку мозг.Оказывается что есть эффект приоритета, благодаря которому мозг обращает внимание только на первые волновой фронт, который его достигает. Все последующие эхо игнорируются с целью локализация.


ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА

Характеристики уха в нижней части динамического диапазона ограничены внутренними шум. Все системы обработки сигналов имеют некоторые внутренние источники шума из-за случайного колебания различных параметров или компонентов системы.Если сигнал слишком слабый, слуховая система не может отделить его от этих случайных вариаций. Высокий конец динамический диапазон ограничен физической способностью его компонентов выдерживать большие силы из-за сильных вибраций, вызванных громкими звуками.

Частотная характеристика и временные (связанные со временем) характеристики слуховой системы ограничены скоростью, с которой различные этапы процесса преобразования могут происходить. Существуют различные механические, электрические и химические узкие места, которые могут потенциально медленные вещи.У разных видов есть разные пределы, и они могут слышать намного выше смол, чем люди могут. Это связано с различиями в размерах и формах различных структуры в слуховой системе у разных видов.


УЧАСТКИ / ГРАФИКИ / ТАБЛИЦЫ:

Не отправлено


ВЫВОД:

Мы получили представление о сложных процессах, происходящих в слуховой системе и необходимость дальнейших исследований. Ученые и инженеры постоянно пытаются изучать и имитируйте работу слуховой системы, чтобы изучить лучшие методы звукового сигнала обработки и помощи тем, у кого нарушен слух. Последние достижения в кохлеарной имплантаты, с помощью которых в улитку хирургическим путем вводятся специальные электроды для стимуляции слуховой нерв электрически оказался многообещающим методом лечения глубоко глухие. Большая работа по совершенствованию этих систем в настоящее время ведется на многих исследовательские центры.


ДЛЯ ЧТЕНИЯ:

Есть много книг и статей о слухе. Фаворит авторов — From Sound to Synapse , К. Дэниэл Гейслер, Оксфорд, 1998.


ССЫЛКИ / ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

Веб-сайт программы «Речь и слух» отдела здравоохранения Гарвардского технологического института. Науки и технологии: web7.mit.edu/HSTSHS/www.

Анимации различных процессов слуха можно найти на сайте: www.neurophys.wisc.edu/animations.

Другие анимационные ролики и дополнительную информацию можно найти на веб-сайте Ассоциация исследований в области отоларингологии www.aro.org.

Как мы слышим? | NIDCD

Слух зависит от ряда сложных шагов, которые преобразуют звуковые волны в воздухе в электрические сигналы. Затем наш слуховой нерв передает эти сигналы в мозг. Также доступно: «Путешествие звука в мозг», анимационный видеоролик.

Источник : NIH Medical Arts

  1. Звуковые волны входят в наружное ухо и проходят через узкий проход, называемый ушным каналом, который ведет к барабанной перепонке.
  2. Барабанная перепонка вибрирует от входящих звуковых волн и передает эти вибрации трем крошечным косточкам в среднем ухе. Эти кости называются молотком, наковальней и стремечкой.
  3. Кости в среднем ухе усиливают или увеличивают звуковые колебания и отправляют их в улитку, структуру в форме улитки, заполненную жидкостью, во внутреннем ухе. Эластичная перегородка проходит от начала до конца улитки, разделяя ее на верхнюю и нижнюю части. Эта перегородка называется базилярной мембраной, потому что она служит основанием или цокольным этажом, на котором располагаются ключевые структуры слуха.
  4. Как только вибрации вызывают рябь внутри улитки, вдоль базилярной мембраны формируется бегущая волна. Волосковые клетки — сенсорные клетки, расположенные на верхней части базилярной мембраны, — перемещаются по волне. Волосковые клетки возле широкого конца улитки, имеющей форму улитки, улавливают высокие звуки, такие как детский плач. Те, кто находится ближе к центру, улавливают более низкие звуки, например лай большой собаки.
  5. Когда волосковые клетки движутся вверх и вниз, микроскопические волосовидные выступы (известные как стереоцилии), которые располагаются на вершине волосковых клеток, наталкиваются на вышележащую структуру и изгибаются.Изгиб приводит к открытию порообразных каналов, которые находятся на концах стереоцилий. Когда это происходит, химические вещества проникают в клетки, создавая электрический сигнал.
  6. Слуховой нерв передает этот электрический сигнал в мозг, который превращает его в звук, который мы узнаем и понимаем.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами по телефону:

Информационный центр NIDCD
1 Communication Avenue
Bethesda, MD 20892-3456
Бесплатная голосовая связь: (800) 241-1044
Бесплатная линия TTY: (800) 241-1055
Электронная почта: nidcdinfo @ nidcd.nih.gov

мая 2015

* Примечание. Для файлов PDF требуется программа просмотра, например, бесплатный Adobe Reader.

1: Схема, показывающая структуру человеческого уха с подробным описанием частей …

Контекст 1

… основная цель среднего уха — преобразовать звуковые волны в воздухе в волны механического давления, которые передаются в жидкости внутреннего уха. Из ушной раковины звук входит в слуховой проход и вызывает вибрацию барабанной перепонки и трех маленьких костей (молотка, наковальни и стремени, которые вместе называются косточками, как показано на рисунке 2.1), которые передают колебания барабанной перепонки в волны давления в жидкости внутреннего уха …

Контекст 2

… концепция предоставления речевым читателям дополнительной фонемной информации может быть заимствована из пальцевого наложения, чтобы вдохновить конструкция нового SAT, который может предоставить этот тип PhonemeViz, располагается сбоку от лица говорящего, начиная со лба и заканчивая подбородком (как показано на рис. 7.2). Рассматривая визуализацию в сочетании со своей способностью читать речь, читатели должны иметь возможность обращать внимание на лицо говорящего, в то же время имея возможность устранять запутанные сопоставления визем и фонем, тем самым улучшая понимание во время разговора.В настоящее время PhonemeViz находится на этапе оценки визуализации, где конечной целью будет отображение визуализации на прозрачном головном дисплее, таком как очки Epson Moverio или Microsoft Hololens, в качестве визуального увеличения речи во время типичного …

Контекст 3

… создается, когда источник создает вибрации в окружающей среде, будь то твердое тело, жидкость или газ. Эти колебания распространяются от источника со скоростью звука, создавая звуковую волну.Например, когда мы говорим, наши голосовые связки создают колебания в выдыхаемом воздухе, что приводит к производству звука. Человеческие уши способны преобразовывать колебания воздуха на частотах от 20 Гц до 20 кГц в звуковые волны [104]. Когда звуковая волна достигает наших ушей, она преобразуется в серию сообщений, которые наш мозг может интерпретировать. Внешняя часть человеческого уха, известная как ушная раковина, собирает звуковую энергию от источника звука и фокусирует ее в среднем ухе.Структура и форма ушной раковины (как показано на рисунке 2.1) предназначены для отражения звука в слуховом проходе по разным образцам, в зависимости от того, расположен ли источник над вами, внизу, сзади или перед вами …

Контекст 4

… все люди, у которых диагностирована потеря слуха, потенциально могут получить пользу от использования слухового аппарата. Например, в случаях, когда у человека очень мало остаточного слуха, независимо от того, насколько звуковая информация обрабатывается или усиливается, это не улучшит их способность слышать речь [103].В этих случаях человек часто страдает нейросенсорной тугоухостью, которая вызвана отсутствием или повреждением волосковых клеток в улитке. Установка кохлеарного имплантата (КИ) может улучшить разборчивость речи для людей с этим типом потери слуха. Кохлеарный имплант (КИ) — это хирургически имплантированное электронное устройство, которое устраняет потребность в волосковых клетках, напрямую стимулируя слуховой нерв. Затем нервные импульсы доставляются в мозг по типичным путям, как если бы улитка стимулировалась естественным образом.КИ состоит из микрофона и некоторой электроники, которые находятся за пределами кожи, как правило, за ухом (как показано на рисунке 2.3.1), которые передают сигнал на массив электродов, помещенных в улитку (как показано на рисунке 2.3.1). 2) которые непосредственно стимулируют слуховой нерв …

Контекст 5

… все люди, у которых диагностирована потеря слуха, потенциально могут получить пользу от использования слухового аппарата. Например, в случаях, когда у человека очень мало остаточного слуха, независимо от того, насколько звуковая информация обрабатывается или усиливается, это не улучшит их способность слышать речь [103].В этих случаях человек часто страдает нейросенсорной тугоухостью, которая вызвана отсутствием или повреждением волосковых клеток в улитке. Установка кохлеарного имплантата (КИ) может улучшить разборчивость речи для людей с этим типом потери слуха. Кохлеарный имплант (КИ) — это хирургически имплантированное электронное устройство, которое устраняет потребность в волосковых клетках, напрямую стимулируя слуховой нерв. Затем нервные импульсы доставляются в мозг по типичным путям, как если бы улитка стимулировалась естественным образом.КИ состоит из микрофона и некоторой электроники, которые находятся за пределами кожи, как правило, за ухом (как показано на рисунке 2.3.1), которые передают сигнал на массив электродов, помещенных в улитку (как показано на рисунке 2.3.1). 2), которые непосредственно стимулируют слуховой нерв …

Интерактивный инструмент Ear, показывающий, как работает ухо, с помощью Amplifon

Ухо — это орган, контролирующий слух и баланс, позволяющий нам понимать окружающую обстановку и правильно позиционировать себя.Он разделен на три части: внешнюю, среднюю и внутреннюю. Это руководство проведет вас по каждой части уха по очереди, ответив на эти важные вопросы — что это за части, что они делают и как?

Пинна

Спираль

Антиспираль

Конча

Антитрагус

Доля

Хрящ

Височная мышца (височная)

Височная кость

Полукружные каналы

Ганглии вестибулярного нерва

Лицевой нерв

Ушной канал (наружный слуховой проход)

Сосцевидный отросток

Лицевой нерв

Внутренняя яремная вена

Стилоидный отросток

Внутренняя картоидная артерия

Барабанная перепонка (барабанная перепонка)

Слуховая труба (евстахиева труба)

Наружное ухо — Добро пожаловать в интерактивное ухо! Наведите указатель мыши на кружки, чтобы узнать, как работает каждая часть уха.На этой диаграмме изображено внешнее ухо.

Это часть уха, которую люди могут видеть, и через которую звук проходит через слуховой проход.

Ободок ушной раковины.

Изогнутая панель патрона. Часть ушной раковины.

Чашечкообразная часть ушной раковины.

Маленькая твердая шишка над мочкой уха. Часть ушной раковины.

В мочке уха имеется большой кровоток, что помогает согревать уши. Они являются частью ушной раковины.

Гибкая соединительная ткань. Часть ушной раковины.

Эта мышца ощущается в висках, она расширяется и сокращается при жевании.

В этой большой плоской кости находятся ваши органы слуха, удерживая их внутри черепа.

Эти соединенные между собой трубки расположены под разными углами и отвечают за балансировку.

Вестибулярный нерв отвечает за передачу сенсорной информации в мозг.

Этот нерв проходит от вашего мозга к остальной части вашего лица и контролирует выражение лица.

Передает звук в ухо. Ушная сера создана для защиты ушей от бактерий.

Эта кость находится под челюстью и соединяет мышцы горла, шеи и спины.

Этот нерв проходит от вашего мозга к остальной части вашего лица и контролирует выражение лица.

По этим венам кровь проходит от уха вниз к шее.

Это небольшая заостренная кость, соединенная с языком и гортани.

Эта артерия проходит через ухо по пути кровоснабжения головного мозга.

Барабанная перепонка создает барьер между внешним и средним ухом и передает звуковые колебания из воздуха в среднее ухо.

Эта трубка соединяет среднее ухо с носом и отвечает за выравнивание давления между средним ухом и атмосферой.

Как работает ухо | Краткое описание функции нормального слуха

Краткое описание функции нормального слуха

  1. Звук передается по воздуху в виде звуковых волн из окружающей среды.Звуковые волны собираются наружным ухом и направляются по ушному каналу к барабанной перепонке.
  2. Звуковые волны вызывают вибрацию барабанной перепонки, которая приводит в движение три крошечные косточки в среднем ухе.
  3. Движение трех костей вызывает движение жидкости во внутреннем ухе или улитке.
  4. Движение жидкости во внутреннем ухе заставляет волосковые клетки в улитке изгибаться. Волосковые клетки преобразуют движение в электрические импульсы.
  5. Эти электрические импульсы передаются в слуховой нерв и в мозг, где они интерпретируются как звук.

Наружное ухо

Часть внешнего уха, которую мы видим, называется ушной раковиной или ушной раковиной. Ушная раковина с ее бороздками и гребнями обеспечивает естественное увеличение громкости звуков в частотном диапазоне от 2000 до 3000 Гц, где мы воспринимаем многие согласные звуки речи.

Слуховой проход, также называемый наружным слуховым проходом, является еще одним важным ориентиром наружного уха. Эта часть уха покрыта всего несколькими слоями кожи и тонкими волосами, а вокруг нее проходит множество вен.Это означает, что в слуховой проход идет обильный кровоток. Ушная сера (серу) накапливается в слуховом проходе и служит защитным барьером для кожи от бактерий и влаги. Ушная сера — это нормально, если она полностью не блокирует слуховой проход.

Среднее ухо

Барабанная перепонка, или барабанная перепонка (TM), является структурой, разделяющей наружное и среднее ухо. Хотя это очень тонкая мембрана, барабанная перепонка состоит из трех слоев для увеличения ее прочности.

Косточки — это три крошечные кости среднего уха, расположенные непосредственно за барабанной перепонкой.Это три крошечные кости (самые маленькие в человеческом теле) в среднем ухе: молоток (молоток), наковальня (наковальня) и стремени (стремени), и их задача — еще больше усилить звук. Эти три кости образуют связанную цепочку в среднем ухе. Молоток встроен в самый внутренний слой барабанной перепонки, а стремечка соединена с перепончатым окном внутреннего уха, называемым овальным окном. Косточки передают механические колебания барабанной перепонки во внутреннее ухо.

Евстахиева труба — это система выравнивания давления воздуха в среднем ухе.Среднее ухо заключено в кость и связано с внешним воздухом только через евстахиеву трубу. Эта трубчатая структура обычно закрыта, но ее можно непроизвольно открыть при глотании, зевании или жевании. Его также можно намеренно открыть для выравнивания давления в ушах, например, при полете в самолете. Когда это произойдет, вы можете услышать мягкий хлопок.

Внутреннее ухо

Внутреннее ухо — это орган, расположенный глубоко внутри височной кости, которая является костью черепа с обеих сторон головы над наружным ухом.Внутреннее ухо состоит из двух основных структур: полукружных каналов и улитки.

Полукружные каналы не влияют на слух, но помогают сохранять равновесие при движении. Улитка — это орган слуха внутреннего уха, представляющий собой наполненную жидкостью структуру, похожую на раковину улитки. Улитка преобразует механические колебания барабанной перепонки и косточек в последовательность электрических импульсов. Сенсорные клетки, называемые волосковыми клетками, изгибаются в улитке, поскольку жидкость нарушается механическими колебаниями.Это изгибание волосковых клеток вызывает передачу электрических сигналов в мозг через слуховой нерв.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *