Naše ucho

11. říjen 2009 | 06.00 |

uchoNaše ucho můžeme považovat za fantastický mikromanometr. Dokáže zaznamenat kolísání akustického tlaku od jedné stotisíciny pascalu, ale vydrží i krátkou dobu tlaky miliónkrát silnější. Přirovnal bych to k váhám, které by zvážily hmotnost tunového auta s citlivostí 1 gram.Zvukové vlny jsou zachycovány ušním boltcem. Ten má tvar nálevky, která směřuje akustickou energii do zvukovodů. Boltce mají i další užitečnou funkci – slouží jako stínící bariéra pro zvuky přicházející zezadu. Napomáhají tak jejich odlišení od zvuků přicházejících z opačné strany.

Zvukovodem, který má průměrnou délku 2,5 cm směřuje zachycená zvuková vlna od boltce k bubínku.. rezonanční frekvence zvukovodu leží v rozmezí 3000 Hz až 4000 Hz. Proto tak dobře slyšíme zvuky těchto frekvencí, rezonancí se jejich intenzita ve zvukovodu zvyšuje na více než desetinásobek úrovně před boltcem.

Bubínek je taková pružná membrána v uchu, která funguje podobně jako membrána v reproduktoru.Výchylky bubínku nejsou vůbec tak velké, jak si je představujeme. Jeho maximální výchylky pro zvuky na prahu bolestivosti jsou jen milióntiny metru, při naslouchání normálnímu hovoru klesají na  rozměry desetin nanometru a u nejslabších slyšitelných zvuků jsou ještě stonásobně menší. Při tomto nepředstavitelně malém chvění pro sotva postřehnutelné zvuky nepřevyšují amplitudy akustických kmitů bubínku výchylky vyvolané při ideálním tichu jen nepravidelnostmi nárazů molekul vzduchu daných jejich tepelným pohybem.  Způsob, jak sluchový orgán tento šum potlačuje, zatím co signály zvuku stejné úrovně registruje, není dosud spolehlivě objasněn.

Od bubínku je zvukový rozruch přenášen trojicí kůstek středního ucha: kladívko, kovadlinka, třmínek na vstupní oválné okénko do hlemýždě. Nepatrné výchylky bubínku se tímto systémem pák mění na silově mocnější, ale co se výchylek týká ještě menší vibrace oválného okénka. Z akustického výkonu, který získal bubínek, se tak přenese je asi tisícina, ale i to stačí, aby mohl být zvukový signál ve vnitřním uchu zaregistrován, vyhodnocen a odeslán do příslušného sluchového centra, které se nalézá poblíž začátku Sylviovy rýhy v levé polovině mozku.

Vnitřní ucho, označované pro svůj charakteristický tvar jako hlemýžď, je zužující se kostěná trubice asi 3,5 cm dlouhá. Je stočená do dvou a půl závitů a naplněná nitroušní tekutinou.. Trubici rozděluje na dvě poschodí pružná basilární membrána, která nesahá až do konce, takže jsou zde obě poschodí trubice propojena.

Signál vstupuje do horního poschodí hlemýždě oválným okénkem, probíhá až ke koncovému propadlu a vrací se pod membránou spodním poschodím zpět k tenké blance okrouhlého okénka.

Při pomalých změnách tlaku jsou vzhledem k velké rychlosti zvuku rozdíly tlaku v obou poschodích hlemýždě nepatrné a nedochází tedy k vyklenutí bacilární membrány. Jestliže se ale změny tlaku dějí s akustickou frekvencí z intervalu 3 – 4 kHz, dochází ke zvlňování bacilární membrány. Protože se membrána spolu s trubicí hlemýždě postupně zužuje a mění se i její tloušťka, liší se i rychlost šíření příčné vlny v různých částech membrány. Z hodnoty 1600m/s za oválným okénkem klesá ve střední části na 150 m/s a u konce dosahuje jen hodnoty 10 m/s. To společně s proměnným průřezem trubice způsobuje, že amplituda postupné vlny šířící se membránou dosahuje svého maxima v různých místech hlemýždě podle toho, jakou výšku  má přijímaný tón. Při vyšších tónech je maximum blíž třmínku, s klesající frekvencí se oblast maxima přesouvá do vzdálenější části. Pro zvuky u zvukového práhu nepřevyšuje zvlnění bacilární membrány velikost atomu., a proto není dosud zodpovězena otázka, jak dochází k registraci tak nepatrných deformací. Víme jen, že šíření vlny membránou je provázeno vznikem elektrického napětí mezi oběma poschodími hlemýždě.
 

Podle Milana Rojka

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 1.67 (3x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře