Биомеханика органов слуха и равновесия (преддверно-улитковый орган)

Органы слуха и равновесия (статического чувства) у человека объединены между собой в сложную систему, морфологически разделенную на три отдела (рис. 17.54): 1) наружное ухо (наружные слуховой проход и ушная раковина с мышцами и связками); 2) среднее ухо (барабанная полость, сосцевидные придатки, слуховая труба); 3) внутреннее ухо (перепончатый лабиринт, располагающийся в костном лабиринте внутри пирамиды височной кости).

Рис. 17.54.Орган слуха и орган равновесия (на разрезе):

1 — ушная раковина; 2 — наружный слуховой проход; 3 — сосцевидный отросток височной кости; 4 — барабанная перепонка; 5 — барабанная полость; 6 — слуховая труба; 7 — внутренняя сонная артерия; 8 — преддверно-улитковый нерв; 9 — лабиринт внутреннего уха; 10 —преддверие; 11 — полукружные протоки; 12 —слуховые косточки

Наружное ухо. Ушная раковина — эластический хрящ сложной формы, покрытый кожей.

Наружный слуховой проход состоит из хрящевого и костного отделов, длина его у взрослого человека около 33—35 мм, диаметр просвета колеблется на разных участках от 0,6 до 0,9 см.

Среднее ухо. Барабанная полость воздухоносная, объемом около 1 см³, расположена в основании пирамиды височной кости, слизистая оболочка выстлана однослойным плоским эпителием, который переходит в кубический или цилиндрический. В полости находятся три слуховые косточки, сухожилия, натягивающие барабанную перепонку и стремя (обе мышцы поперечно-полосатые). Здесь же проходит барабанная струна — ветвь промежуточного нерва (VII). Барабанная полость продолжается в слуховую трубу, которая открывается в носовой части глотки глоточным отверстием слуховой трубы.

Слуховые косточки — стремя, наковальня, молоточек, названы так благодаря своей форме. Косточки передают звуковые колебания от барабанной перепонки окну преддверия.

Сосцевидные ячейки через сосцевидную пещеру сообщаются с барабанной полостью. Слуховая труба (Евстахиева) длиной около 3,5 см, диаметр просвета около 1—2 мм, выполняет очень важную функцию — способствует выравниванию давления воздуха внутри барабанной полости по отношению к наружной среде.

Щелевидное глоточное отверстие слуховой трубы, расположенное на боковой стенке носовой части глотки, открывается при акте глотания.

Звуковые волны направляются в слуховую систему через наружное ухо, наружный слуховой проход — к барабанной перепонке. Эта тонкая, с перламутровым блеском мембрана отделяет слуховой проход от среднего уха, в котором также находится воздух (рис. 17.55).

Барабанная перепонка отделяет наружное ухо от среднего. Она представляет собой пластинку, состоящую из двух слоев коллагеновых волокон, наружные волокна расположены радиально, а внутренние — циркулярно. Толщина перепонки около 0,1 мм, форма — эллипса, размеры — 9x11 мм, в центре ее — вдавление — место прикрепления к перепонке одной из слуховых косточек — молоточка.

Рис. 17.55.Схема распространения звуковой волны (показано стрелками) в наружном, среднем и внутреннем ухе: 1 — барабанная перепонка, 2— молоточек, 3 — наковальня, 4 — стремя, 5 — круглое окно, 6 — барабанная лестница, 7—улитковый проток, 8 — лестница преддверия

Внутреннее ухо. В костном лабиринте, изнутри выстланном надкостницей, залегает перепончатый лабиринт, повторяющий формы костного. Между лабиринтами имеется щель, заполненная перилимфой. Костный лабиринт расположен между барабанной полостью и внутренним слуховым проходом и состоит из преддверия, трех полукружных каналов и улитки.

Три костных полукружных канала лежат в трех взаимоперпендикулярных плоскостях: сагиттальной — передний канал, горизонтальной — латеральный, фронтальной — задний. Каждый полукружный канал имеет по две ножки, одна из которых (ампулярная костная ножка) перед впадением в преддверие расширяется, образуя ампулу. Соседние ножки переднего и заднего каналов соединяются, образуя общую костную ножку, поэтому три канала открываются в преддверие пятью отверстиями.

Вестибулярный (преддверный) лабиринт — периферический отдел статокинетического анализатора (органа равновесия) —состоит из расположенных в костном преддверии эллиптического (маточка) и сферического мешочков, которые сообщаются между собой через тонкий каналец.

При изменении силы тяжести, положения головы, тела, при ускорениях отолитовая мембрана и купол смещаются. Это приводит к напряжению волосков, что вызывает изменение активности различных ферментов волосковых клеток. Возбуждение через синапсы передается к клеткам преддверного узла. Аксоны образуют преддверную часть преддверно-улиткового нерва (VIII пара черепных нервов), который выходит вместе с улитковой частью через внутреннее слуховое отверстие в полость черепа. В мостмозжечковом углу волокна нерва входят в вещество мозга и подходят к вестибулярным ядрам, расположенным в области вестибулярного поля на дне ромбовидной ямки (II нейроны), а аксоны клеток данных ядер идут к ядрам шатра мозжечка через его нижнюю ножку (III нейроны) к спинному мозгу и в составе дорсального продольного пучка ствола головного мозга. От клеток вестибулярных ядер часть волокон, перекрещиваясь, идет в таламус, где расположены III нейроны, откуда импульсы направляются к коре теменной и височной долей (корковые центры статокинетического анализатора).

Улитковый лабиринт — периферический отдел слухового анализатора. Он заполнен эндолимфой и представляет собой соединительно-тканный мешок длиной около 3,5 см.

Тела афферентных нейронов (первые нейроны) залегают в спиральном ганглии. Наружные волосковые клетки значительно чувствительнее к звукам большой интенсивности, чем внутренние. Высокие звуки раздражают только волосковые клетки, расположенные на нижних завитках улитки, а низкие звуки — волосковые клетки вершины улитки и часть клеток на нижних завитках.

Функция слухового анализатора. Звуковые волны передаются через наружный слуховой проход и достигают барабанной перепонки. Ее колебания передаются через цепь слуховых косточек на окно преддверия (см. рис. 17.55). Движения стремени в окне преддверия вызывают колебания перилимфы лестницы преддверия, которые через отверстия в области верхушки улитки передаются перилимфе барабанной лестницы и по ней к окну улитки. Колебания перилимфы воспринимаются эндолимфой, происходит волнообразное движение базилярной мембраны, которая в зависимости от частоты и интенсивности звука имеет соответствующую амплитуду колебаний по всей своей длине. Благодаря этим колебаниям и взаимодействиям волосковых клеток с покровной мембраной в рецепторных клетках возникают нервные импульсы.

Слух анализирует звуки, определяя их источник, громкость, тон и тембр.

Громкость (сила) звука зависит от амплитуды колебаний. Громкость любого звука выражают в фонах — УЗД тона с частотой 1 кГц с равной громкостью.

Тон — это звук определенной высоты, которая характеризуется частотой колебаний. Основной тон — наименьшая частота сложного акустического сигнала. Чистый тон — синусоидальный акустический сигнал данной частоты.

Тембр — субъективная характеристика качества звука, зависящая в основном от его спектра, от числа и интенсивности составляющих гармоник. В спектре низких звуков до 20 гармоник, средних — до 10, высоких — 2—3. Наименее чувствительно ухо к низким частотам. Например, его чувствительность к тону 100 Гц в 1000 раз меньше, чем к тону 1000 Гц.

С возрастом острота слуха постепенно падает. Старение уха можно объяснить уменьшением эластичности тканей его структур.