Uho i čujnost

1. Uho i čujnost

2. Ljudsko uho i ljudsko oko su dva najsavršenija i najefikasnija instrumenta za registraciju informacija koju nose talasi.

4. Zvučni talasi ulaze u sistem kroz ušni kanal koji predstavlja neku vrstu akustične cijevi koja je zatvorena s jednog kraja i dugačka oko 2,7cm. Zračni stub u ušnom kanalu će rezonirati za zvuk talasne dužine koja je jednaka njegovoj četverostrukoj dužini. Osnovna rezonantna frekvencija je f = v/4L = 3 kHz. Ovaj rezonantni efekat je razlog zašto je ljudsko uho najosjetljivije za frekvencije oko 3 kHz.

5. Na kraju ušnog kanala je timpanična membrana ili ušni bubnjić. Promjene pritiska upadnog zvuka se prenose preko bubnjića na sistem malih košćica (ossicles) u srednje uho. Ove košćice su dobile imena prema svojim oblicima: malleus (čekić), incus (nakovanj) i stapes (uzengija). Košćice služe da prenesu odgovor vanjskog uha na unutrašnje uho ili kohleu (cochlea).

6. Srednje uho je šupljina napunjena zrakom. Bilo koja razlika pritisaka između vanjskog i srednjeg uha će uzrokovati pomijeranje timpanske membrane (bubnjića). Na ovaj se način zvučna informacija prenosi na kosti u srednjem uhu. Velika promjena pritiska može oštetiti membranu što uzrokuje bol – ili čak može uzrokovati pucanje membrane. Da bi se smanjio takav ekstremni pritisak na membranu tu postoji mala cijev (tzv. Eustahijeva cijev) koja spaja šupljinu srednjeg uha sa farinksom (pharinks) – a to je dio gornjeg grla.

7. Eustahijeva cijev je dovoljno velika da dozvoli spori prolaz zraka da se podesi za velike promjene pritiska, ali i dovoljno malena da nagle promjene pritiska zbog zvučnih talasa još uvijek mogu da se prenesu kroz timpansku membranu. (Kad putujemo avionom, promjena pritiska zraka može izazvati snažan bol u uhu ukoliko je Eustahijeva cijev na bilo koji način blokirana što se dešava u slučaju teške prehlade.)

8. Dio unutrašnjeg uha koji omogućuje da čujemo čini spiralna cijev napunjena sa tečnošću koja se zove kohlea (cochlea). Vibratorno kretanje košćica se prenosi na tečnost u kohlei kroz mali otvor prekriven membranom koji se zove „ovalni prozor“. Prolaz energije zvuka kroz fluid u kanalu kohle-e pokreće „bazilarnu membranu“ koja kao odgovor pobudi ćelije vlakana što liče na dlake, a koje su vezane za krajnji organ auditornog (slušnog)nerva (Corti – organ). Električni signali, koji se stvaraju u ovom procesu se prenose do mozga iz čega nastaje osjećaj (senzacija) čujenja.

9. Prolaz zvučnog signala od vanjskog zraka do fluida u kohlei praćen je značajnim povećanjem pritiska. Prvo, u važnom opsegu frekvencija od 500 Hz do 5000 Hz (koji uključuje većinom govorne tonove) efekat rezonancije u ušnom kanalu daje prirast pritiska za faktor 2. Najveći iznos pojačanja dolazi od činjenice da je površina ovalnog prozora (u srednjem oko 3,2 mm2) oko 20 puta manja od površine timpanske membrane (u srednjem oko 66 mm2) .Čisti efekat svega ovoga je ukupno povećanje pritiska u sistemu od oko 2x2x20=80 ili malo više (oko 20 dB).

10. Kad se zvučni signal prenese kroz ovalni prozor do kohlearnog fluida, poremećaj se prenosi kroz bazilarnu membranu. Ova membrana je tanka, a blizu ovalnog prozora i postaje sve deblja tokom cijele svoje dužine. Tanki regioni najbolje odgovaraju na signale visoke frekvencije, dok deblji regioni reaguju na signale niskih frekvencija. Kao posljedica toga, poseban dio bazilarne membrane koju stimulira zvučni talas, zavisi od frekvencije tog talasa. Veza između frekvencije talasa i položaja bazilarne membrane naznačena je na slici 3. Otuda električni signali koje šalje slušni nerv u mozak naznačavaju frekvenciju zvuka preko lokacije stimuliranih vlakana

11. Odgovor ljudskog uha na zvučni talas zavisi i od frekvencije i od intenziteta zvuka. Na primjer tanjušni 1000 Hz zvuk koji „normalno“ uho može da detektuje odgovara nivou intenziteta od 0 dB (ili 10-12 W/m2). S druge strane ovo isto uho će registrovati 100 Hz zvuk samo ako je nivo intenziteta (glasnost) 37 dB (5 x 10-9 W/m2). Dijagram zavisnosti nivoa intenziteta za zvukove različitih frekvencija koji su jedva čujni, daje krivulja granice čujnosti prikazanu na sl. 4. koja je označena sa 0 nivoom glasnosti

12. Na ovoj slici su takođe prikazane odgovarajuće krive za druge nivoe glasnosti.Na primjer, ako neka osoba sluša ton od 1000 Hz na nivou intenziteta od 60 dB, imaće isti osjećaj kao da sluša ton frekvencije 100 Hz sa nivoom intenziteta od 71 dB. Onda se za ova dva tona kaže da imaju isti „nivo glasnosti“ i bira se vrijednost tona od 1000 Hz. Treba primijetiti da je osjetljivost uha na frekvenciju mnogo manja kako se bribližavamo granici osjetljivosti. • Konture glasnosti prikazane na ovoj slici nisu naravno primjenjive na svaku osobu.