Периферический отдел органа слуха (ухо)
Периферический отдел слухового анализатора (ухо) преобразует звуковые колебания в нервное возбуждение. Ухо под разделяют на наружное, среднее и внутреннее, что показано на упрощенной схеме уха.
Наружное ухо
Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода. Наружное ухо выполняет очень важную роль. Оно концентрирует и несколько усиливает звуки наподобие звукового рожка. Причем это усиление не одинаково на разных частотах. Благодаря акустическому резонансу наружное ухо усиливает среднечастотные звуки, которые составляют основную часть спектра речи, и таким образом помогают человеку слышать речь. Кроме того, наружное ухо вносит большой вклад в распознавание направления, из которого пришел звук – справа или слева (горизонтальная локализация), сверху или снизу (вертикальная локализация). Вот почему способность локализовать направление на источник звука значительно уменьшается при слухопротезировании заушными слуховыми аппаратами и еще более - карманными СА, так как при этом звук принимается микрофоном СА и наружное ухо исключается из проведения звука.
Еще одна важная функция наружного слухового прохода – защитная. Имея длину у взрослого человека примерно 2,5 сантиметра и диаметр примерно 0,3-1,0 сантиметр, он предохраняет от повреждений барабанную перепонку и поддерживает постоянную температуру и влажность около нее. Наружный слуховой проход подразделяется на хрящевой (наружный) отдел и костный (внутренний) отделы. Железы в коже хрящевого отдела наружного слухового прохода выделяют серу, также выполняющую защитную функцию. У большинства людей сера самопроизвольно удаляется из наружного слухового прохода. У некоторых людей в связи с повышенной секрецией серных желез, либо в силу анатомических особенностей наружного слухового прохода сера накапливается, образуя серную пробку, которая может полностью перекрыть наружный слуховой проход и предотвратить прохождение звука. В этом случае серную пробку удаляет врач-отоларинголог или врач-сурдолог. Кожа костного отдела очень тонка и чувствительна к повреждениям. Поэтому, и чтобы не повредить барабанную перепонку, самостоятельно удалять серную пробку и другие попавшие туда предметы (инородные тела, например, насекомые), ни в коем случае нельзя. Как нельзя и закапывать, закладывать в наружный слуховой проход ничего, кроме лекарств, назначенных врачом.
При слухопротезировании стандартными заушными и индивидуальными раковинными СА ушная раковина удерживает СА. При отсутствии ушной раковины их применение становится невозможным. Возможными остаются только канальные и глубококанальные СА, а также СА с костным телефоном. При отсутствии наружного слухового прохода (атрезии) становится невозможным применение СА с воздушным телефоном.
Среднее ухо
Основной частью среднего уха является барабанная полость – щелевидная полость неправильной формы объемом 1-2 см³, расположенная в височной кости. От наружного слухового прохода барабанная полость отделена барабанной перепонкой – тонкой овальной мембраной толщиной 0.1 мм и площадью 0,5 – 0,9 см2 . В барабанной полости находятся три соединенных между собой слуховых косточки: молоточек, наковальня и стремечко. Молоточек плотно соединен с барабанной перепонкой. Наковальня располагается между молоточком и стремечком. Стремечко соединено посредством специальной соединительной связки с внутренним ухом. Все структуры среднего уха миниатюрны. Стремечко – самая маленькая косточка организма человека, ее средний вес равен 2,86 мГ (меньшее трех тысячных грамма). Барабанная перепонка колеблется под воздействие звуковых колебаний, приходящих через слуховой проход. Ее колебания передаются через цепь слуховых косточек во внутреннее ухо.
Важной особенностью среднего уха является то, что барабанная полость соединена с носоглоткой посредством анатомического канала – слуховой (Евстахиевой) трубой. Слуховая труба выполняет очень важную функции – вентиляционную (пропускает газы окружающего воздуха и выпускает газы из барабанной полости) и барометрическую (выравнивает давление воздуха в полости среднего уха с окружающим воздухом). Если ее функция нарушена, то поскольку ткани среднего уха усваивают кислород из воздуха барабанной полости, то давление в среднем ухе понижается. Это вызывает ощущение заложенности уха, снижение слуха, боль, тубоотит. Выявить такое состояние помогают тесты акустической импедансометрии – тимпанометрия и исследование функции слуховой трубы.
В среднем ухе есть еще две маленькие, но очень важные мышцы – мышца, натягивающая барабанную перепонку, и мышца стремени. Они выполняют защитную функцию – защищают внутреннее ухо от чрезмерно громких звуков. При сильном резком звуке они сокращаются и ослабляют прохождение колебаний через цепь слуховых косточек. Это ослабление сопряжено с изменением акустической проводимости среднего уха, или наоборот, увеличения его акустического сопротивления – так называемого акустического импеданса. А поскольку сокращение мышц среднего уха вызывается ответом нервных структур ствола головного мозга и непосредственно управляется лицевым нервом, то оно может свидетельствовать об их функции. Сокращение этих мышц при действии звука получило название акустический рефлекс внутриушных мышц. А вид обследования, при котором регистрируют АР, получило название акустическая рефлексометрия. Вместе тимпанометрия и акустическая рефлексометрия называются акустическая импедансометрия, или упрощенно «импедансометрия».
В целом, среднее ухо выполняет уникальную работу – оно согласует очень низкое акустическое сопротивление окружающего нас воздуха, в котором распространяется звук, и очень высокое акустическое сопротивление жидкости, которой заполнено внутреннее ухо. Кроме того, среднее ухо усиливает звуковые колебания примерно в 1000 раз (около 60 дБ). Вот почему заболевания среднего уха, такие как средний отит, приводят к снижению слуха. Среднее ухо только проводит звуковые колебания к внутреннему уху. Поэтому его вместе с наружным ухом часто называют звукопроводящим аппаратом уха. Заболевания среднего уха вызывают нарушения такого звукопроведения или нарушение звукопроводящего аппарата. От английского слова conduction (проведение) его называют кондуктивным нарушением или кондуктивной потерей слуха.
Внутреннее ухо
Внутреннее ухо можно назвать одним из чудес света. Получая от стремечка звуковые колебания, оно преобразует их в электрические нервные импульсы – подобно тому, как микрофон преобразует звук в колебания электрического тока.
Внутреннее ухо расположено в толще височной кости и состоит из сложной системы сообщающихся между собой каналов и полостей, называемой лабиринтом. Костный лабиринт состоит из преддверия, улитки, полукружных каналов. Преддверие и полукружные каналы относятся к вестибулярному аппарату (органу равновесия). Костная улитка является частью органа слуха.
Костная улитка представляет собой спирально закрученный вокруг центрального костного стержня (веретена – модиолюса) костный канал. Она образует 2,5 завитка длиной около 35 мм. Костная улитка заполнена жидкостью – перилимфой. Посредством двух отверстий (окон) костная улитка соединяется с барабанной полостью – овального и круглого окна. Овальное окно улитки зарыто подножной пластинкой стремечка, а круглое окно – тонкой мембраной. При передачи звуков к внутреннему уху движение стремени в овальном окне вызывает перемещение лабиринтной жидкости (перилимфы), которое вызывает также движение мембраны круглого окна.
Внутри костного лабиринта, как в футляре, находится перепончатый лабиринт и повторяет более или менее точно очертания костного. Его стенки образованы тонкой соединительнотканной мембраной. Часть перепончатого лабиринта, расположенная в костной улитке, называется улитковым ходом и заполнена жидкостью – эндолимфой, отличающейся по составу от перилимфы.
Основание улиткового канала называется базилярной мембраной. Она наиболее узка у основания и наиболее широка у верхушки. Когда стремечко среднего уха колеблется, от него по базилярной мембране к верхушке улитки распространяется колебательная волна – бегущая волна, похожая по форме на волну на поверхности воды. Причем амплитуда (размах колебаний) этой волна становится многократно больше строго в определённых местах в соответствии с частотой воспринимаемого звука. Эти места базилярной мембраны как бы резонирует на определённые частоты – как, например, струны гитары или арфы. Более детально структура лестницы улитки показана на рисунке.
На базилярной мембране по всей длине улиткового хода расположен рецепторный аппарат уха – кортиев орган (орган Корти). Кортиев орган – чрезвычайно сложно устроенный рецепторный прибор, состоящий из нескольких рядов слуховых клеток с волосками на их верхушках. Благодаря этой особенности чувствительные клетки получили название волосковых клеток. Чувствительные волосковые клетки укреплены на сложной поддерживающей структуре и покрыты покровной пластинкой, с которой они соприкасаются.
Волосковые клетки расположены в четыре ряда – три ряда наружных волосковых клеток (НВК) по периферии от оси улитки и один ряд внутреннихволосковых клеток (ВВК) ближе к оси улитки. Наружные и внутренние волосковые клетки выполняют совершенно разную работу.
Движения стремени в овальном окне вызывают смещение базилярной мембраны и расположенного на ней кортиева органа. Смещение кортиева органа вызывает смещение волосков наружных волосковых клеток, соединенные с покровной мембраной. Смещение волосков инициирует возникновение в наружных волосковых клетках электрофизиологических реакций, в результате которых в клетках генерируется рецепторный потенциал. Под воздействием рецепторного потенциала наружные волосковые клетки меняют свою длину – они удлиняются и укорачиваются наподобие гармони или концертино. Это свойство присуще только наружным волосковым клеткам и называется электроподвижностью.
Таким удлинением и укорочением наружные волосковые клетки выполняют роль своеобразного электромеханического усилителя. Они усиливают колебания базилярной мембраны примерно в 100 раз (40 дБ), причем на очень узком участке длины базилярной мембраны, ответственном за восприятие той частоты звука, за которую отвечает данная группа наружных волосковых клеток. За счет этого, каждый участок базилярной мембраны оказывается очень остро настроенным на определенную частоту. Именно поэтому повреждение наружных волосковых клеток приводит как к снижению слуха, так и к нарушению остроты настройки базилярной мембраны и способности точно различать звуки по частоте. Наружные волосковые клетки повреждаются как правило первыми при воздействии таких факторов как шум, ототоксические вещества, недостаток кислорода в крови.
Когда наружные волосковые клетки производят усиление колебаний базилярной мембраны в месте резонанса, они производят и искажения усиливаемых колебаний, как и электронный усилитель. Искажения в виде новых колебаний базилярной мембраны распространяются по ней от места резонанса обратно к стремечку. От него, через среднее ухо они попадают в наружный слуховой проход в виде очень слабых звуков. Эти звуки были открыты и впервые опубликованы английским ученым Дэвидом Кемпом (David Kamp) в 1978 году, назвавшим их отоакустической эмиссией (ОАЭ).
В Украине первые исследования по ОАЭ были проведены в начале-середине 1980-х годов одним из учредителей Центра слуховой реабилитации АВРОРА™. С тех пор регистрация ОАЭ стала стандартным видом аудиологического обследования с целью выяснения функции наружных волосковых клеток – очень важным для диагностики слуха и определения места нарушения. Понятно, что ОАЭ крайне ослабляется и не регистрируется при нарушениях среднего уха, и таким образом также косвенно может свидетельствовать о кондуктивных нарушениях.
Нарушение наружных волосковых клеток – обычная причина сенсорной потери слуха. Восполнить их усилительную функцию может слуховой аппарат.
Усиленные наружными волосковыми клетками «резонансные» колебания базилярной мембраны запускают очень сложный механо-электро-химический процесс во внутренних волосковых клетках. Результатом этого процесса является преобразование механического колебания базилярной мембраны в выброс особого вещества в синапсы – тонкие пространства между основанием внутренней волосковой клетки и коротким отростком клетки слухового нерва – нейрона. Таки образом, именно внутренние волосковые клетки выполняют роль своеобразного «микрофона» уха. Их повреждение приводит к снижению слуха, а полная их утрата – к полной глухоте.
Восполнить функцию полностью утраченных внутренних волосковых клеток слуховым аппаратом невозможно. В таком случае единственным решением становится кохлеарный имплантат.
Воздушное и костное звукопроведение
Звуковая энергия поступает к структурам внутреннего уха путем воздушного звукопроведения и костного звукопроведения.
Воздушное звукопроведение – обычный путь поступления звуковых колебаний в ухо – через ушную раковину и наружный слуховой проход звук приходит к барабанной перепонке. Далее, колебания барабанной перепонки через цепь слуховых косточек передаются жидкостям слуховой улитки – пери- и эндолимфе, приводят в колебательное состояние основную мембрану и структуры кортиева органа.
Костное звукопроведение – это проведение звуковой вибрации от поверхности головы прямо в улитку внутреннего уха, минуя среднее ухо. При поступлении звуков в ухо путем костного звукопроведения звуковые колебания распространяются по костям и тканям головы. Под воздействием костнопроведенных звуков происходит вибрация стенок улитки внутреннего уха, которая передается наполняющим ее жидкостям. Это, в свою очередь, вызывает колебательные движения базилярной мембраны и кортиева органа. Далее все происходит так же, как при воздушном звукопроведении.
Собственный голос мы слышим именно посредством костного звукопроведения: звуки голоса проходят к улитке внутреннего уха через ткани головы. Именно поэтому мы слышим свой голос иначе, чем в записи. Это вызвано тем, что кости черепа проводят низкие частоты лучше, чем высокие. Поэтому во время звукопроизношения люди воспринимают собственный голос более низким и глубоким, чем его воспринимают окружающие.
Поскольку костное звукопроведение практически исключает среднее ухо из процесса передачи звука, то исследование слухового восприятия воздушно- и костнопроведенных звуков при проведении аудиометрии является очень важным при диагностике слуха.
Кроме того, в случаях невозможности слухопротезирования по воздушному звукопроведению, в частности, при определенных заболеваниях и после некоторых операций на среднем ухе, врач рассматривает возможность слухопротезирования по костному звукопроведению.
Промежуточный (проводниковый) отдел органа слуха
Промежуточный (проводниковый) отдел органа слуха начинается со слухового нерва и заканчивается в коре головного мозга. Тела нейронов слухового нерва расположены спирально по оси улитки и образуют так называемый спиральный ганглий. А их длинные отростки – аксоны – образуют слуховой нерв, передающий нервные импульсы «наверх» в мозг. Правый и левый слуховые нервы получили название восьмой (VIII) пары черепно-мозговых нервов.
Аксоны слухового нерва, как и других нейронов, покрыты слоем особой ткани – миелиновой оболочкой, в которой есть «перехваты» – оголенные участки аксона. Эта оболочка и ее «перехваты» играют ключевую роль в передаче нейроном нервного импульса.
Нейроны слухового нерва переключаются на нейроны продолговатого мозга – улитковые ядра. Причем улитковые ядра – последние образования слухового анализатора, получающие нервные импульсы только от одного уха.
Проводящие пути и подкорковые центры слухового анализатора является частью центральной нервной системы (ЦНС) и включает восходящую (афферентную) и нисходящую (эфферентную) системы. Анатомически, он находится в стволе головного мозга, подкорковых структурах головного мозга. Упрощенная схема восходящей слуховой системы показана на схеме.
Как видно из схемы, количество нервных клеток (нейронов) многократно возрастает по мере возвышения от слухового нерва до коры головного мозга. В слуховом нерве их примерно 35 тысяч, а в слуховой коре – более 12 миллионов. Кроме того, по мере возвышения к слуховой коре возрастает и связь слуховых нейронов как между обоими сторонами мозга, так и с нейронами других сенсорных систем, зонами памяти, речи и многими другими.
Примечательно, что выше правого слухового нерва и ядер улитки, в которых его нейроны переключаются на следующий уровень, основная часть восходящих слуховых нейронов переходят со стороны этого уха на левую сторону мозга. И наоборот. Таким образом, происходит «перекрест» проводящих путей слухового анализатора, что хорошо видно и из схемы ствола головного мозга.
Центральный отдел органа слуха
Центральный (корковый) отдел слухового анализатора расположен в височных долях коры головного мозга. Нервные импульсы от правого уха попадают главным образом в левое полушарие мозга, и наоборот, от левого уха – в правое. Это имеет большое значение при слухопротезировании, и вот почему. Слуховые зоны обоих полушарий выполняют хотя и аналогичную, но разную работу.
Исследования 1960-70-х годов показали, что у большинства правшей левое полушарие лучше обрабатывает высокочастотные, быстро изменяющиеся звуки, и лучше воспринимает отдельные звуки, слоги и слова речи. Именно поэтому левое полушарие и соответственно правое ухо назвали доминантными по восприятию речи. И именно поэтому, у большинства правшей в случае невозможности бинаурального слухопротезирования преимущественным является слухопротезирование правого уха. У левшей – как правило наоборот. Но поскольку существует много индивидуальных различий, при аудиометрическом обследовании необходимо определить какое ухо лучше воспринимает словесные тесты. Оценка же восприятия целостной речи является достаточно долгим и непростым психоакустическим исследованием и в сурдологической практике не применяется.
Более поздние исследования в 1970-80-е годы, показали, что с речевой доминантностью полушарий не все так просто.
Эксперименты многих ученых показали, что полушарие, противоположное доминантному при восприятии отдельных слов, (у большинства правшей – правое) гораздо лучше воспринимает интонацию, ритм речи, которые необходимы для понимания того, утверждает ли что-то говорящий или спрашивает, серьезно ли говорит или шутит. То есть оно лучше понимает предложения в целом. Более того, именно противоположное речевому доминантному полушарие связывает все предложения в общий смысл всего сказанного, например, весь рассказ, весь разговор в целом. Таким образом, считавшееся «доминантным» полушарие (левое у правшей) осуществляет последовательный анализ отдельных звуков, а считавшееся «не доминантным» – целостное восприятие речевых сообщений.
Отсюда стало ясно, что для полноценного понимания речи и речевого общения, как и для их развития у ребенка, необходимо участие обоих полушарий головного мозга. менно поэтому полноценное восприятие речи и освоение всех ее аспектов развивающимся ребенком возможно только при бинауральном слухопротезировании и не возможно при монауральном слухопротезировании.
Хотя большинство нейронов восходящей слуховой системы переходит на противоположную сторону, между правой и левой стороной мозга существует множество связей и происходит постоянное взаимодействие на нескольких уровнях – верхнего оливарного комплекса (трапециевидное тело), нижних бугров четверохолмия (интерколликулярная комиссура), медиального коленчатого тела (комиссура Гуддена) и коры головного мозга (мозолистое тело). Именно эти связи обеспечивают бинауральное слияние сигналов от правого и левого уха в единый слуховой образ и бинауральный слух.
Важной особенностью центрального отдела органа слуха является его способность восполнять недостающую информацию – например полностью понимать речь даже в случаях, когда звук прерывается или речи мешает шум или искажения звука. Примерами могут быть разговор по мобильному телефону или по Скайпу с плохой связью. Но такое восполнение не «бесплатно» для человека – оно вызывает повышенную напряженность, усталость и ускоряет общее утомление. Но еще большее утомление вызывает слушание одним ухом. И наконец, еще гораздо большее – при снижении слуха. Тогда центральному отделу приходится работать с большой перегрузкой.
Разные участки (зоны) коры головного мозга выполняют разные функции и обладают свойством пластичности (нейропластичность) – могут учиться выполнять другие функции. Мозг новорожденного недоразвит и продолжает интенсивно развиваться у ребенка под воздействием многих сенсорных сигналов. В частности, слуховая кора развивается под воздействием сигналов, поступающих в нее от нижележащих отделов органа слуха. Причем нейропластичность присуща мозгу в раннем возрасте и сильно замедляется примерно к возрасту 2-4 лет.
В случае врожденного или наступившего в младенчестве нарушения слуха, слуховые сигналы не поступают в слуховую кору ребенка. А благодаря нейропластичности слуховая кора начинает выполнять какую-то иную функцию, не связанную со слухом. По достижении 2-4-летнего возраста нейропластичность замедляется, какие-то иные функции слуховой коры закрепляются, и она уже не в состоянии обрабатывать слуховую информацию.
Вот почему этот возраст называют критическим – если поступление слуховой информации в слуховую кору восстанавливается с помощью слуховых аппаратов или кохлеарного имплантата, то развитие слуха и слухоречевое общение становится не только возможным, но и предоставляет практически равные возможности слухоречевого развития и общения с нормально слышащими сверстниками. После этого периода слухоречевое развитие и слухоречевое общение крайне затруднено.
Бинауральный слух
Бинауральный слух – слушание одновременно правым и левым ухом одновременно. Но это совсем не простая «сумма» как 1 + 1 = 2, а качественно иное слуховое восприятие, чем при монауральном слушании (одним ухом). Упрощенная схема бинаурального слуха показана на рисунке.
Громкость одинаковых по силе звуков, поступающих в правое и левое ухо, действительно повышается, но не в два раза, а примерно в полтора. Эта, казалось бы, небольшая дополнительная громкость дает возможность применять меньшую мощность СА на правом и левом ухе (примерно в два раза, или 6 дБ). Это расширяет возможности выбора СА для пациента – например, не только заушные, но и внутриушные СА. Также, позволяет расширить динамический диапазон усиленного звука, повысить понимание речи и комфортность слушания, снизить утомляемость, а также лучше предохранять слух от дальнейшего снижения. При тяжелом и глубоком снижении слуха – дает возможность достичь большей эффективности аппаратами имеющейся мощности, чем при монауральном слухопротезировании.
Помимо дополнительной громкости, бинауральный слух создает и качественно новые результаты для слушателя по сравнению с монауральным (одним ухом), и вот какие. Он обеспечивают пространственный слух – способность определять направление звука, ощущение объемности звукового пространства. Это происходит за счет так называемого «теневого эффекта головы» и направленности наружного уха, которые создают задержки по фазе и разности силы звуков, приходящих с разных сторон. Эти разности фазы и силы звука зависят от частоты звука и невелики, но центральный отдел слуховой системы способен их обнаружить, мгновенно проанализировать, и с высокой точностью определить направление на звук.
Способность локализации прежде всего важна для избегания человеком опасностей, например, приближающегося транспорта. Но бинауральный слух играет важнейшую роль также для выделении полезного звука, который человек хочет слышать, из окружающего нежелательного шума. Иными словами, он в большой степени обеспечивают помехоустойчивость слуховой системы. Благодаря бинауральному слуху слушатель как бы настраивается на речь собеседника и может намного лучше понимать ее в окружающем шуме. Это еще одна важная причина того, что бинауральное слухопротезирование дает гораздо лучшие результаты, чем монауральное.
Слаженная работа обеих сторон органа слуха, включая оба полушария коры головного мозга, по целостному восприятию речи и обеспечению помехоустойчивости слуховой системы появляется не сразу при рождении, а постепенно развивается с возрастом. Кроме того, если одно из ушей не получает звуковую информацию, то эта слаженность постепенно утрачивается при долгом отсутствии поступления звука в одно ухо. Поэтому очень важно, чтобы слухопротезирование детей было бинауральным – во всех случаях, когда это возможно.
За дополнительной информацией о диагностике слуха обращайтесь в Медицинский центр АВРОРА©.
Последние статьи
Слуховые аппараты Oticon для детей: суперустройства, выдерживающие любые испытания
Слуховые аппараты: когда следует носить и когда не нужно
