Волосковые клетки
Звуки в 130 децибел (130 дБ) вызывают боль. Люди, подвергшиеся такому губительному для ушей воздействию в течение всего лишь нескольких часов, могут вообще потерять слух. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, десятки миллионов людей на Земле рискуют оглохнуть из-за громкого шума, который им приходится слышать на работе, дома или в различных развлекательных заведениях. С возрастом у людей слух слабеет по мере того, как постепенно гибнут волосковые клетки. К 70 годам человек утрачивает в среднем около половины механорецепторов уха.
Восприятие звука — процесс, состоящий из многих этапов. Когда вызванные звуковыми волнами колебания достигают внутреннего уха, они порождают волны давления в жидкости, заполняющей каналы структуры, которая называется улиткой. По форме эта структура действительно напоминает раковину улитки, размером же она не больше горошины. На основной мембране улитки помещается кортиев орган. В нем находятся механорецепторы уха — стереоцилии — тонкие волоски, отходящие от рецепторных (волосковых) клеток. Как и многие другие механорецепторы тела, они посылают сенсорные сигналы в ответ на давление. Покровная перепонка кортиева органа давит на них и заставляет их сгибаться. Когда она перестает давить, волоски выпрямляются. Чередование сгибания и выпрямления соответствует ритму волн давления в жидкости, заполняющей улитку, а он, в свою очередь, отражает физические характеристики первоначального стимула. В результате мы воспринимаем звуки такими, какими они возникли в воздухе.
ВОЛНЫ ДАВЛЕНИЯ И ПУТЬ ЗВУКА
Звуковые волны, пройдя через наружное и среднее ухо, ударяют по мембране, с которой начинается улитка, — по овальному окну. С каждым ударом волны мембрана вдавливается внутрь и снова выпрямляется. Это порождает волны давления в жидкости, заполняющей так называемую лестницу преддверия. Давление передается в улитку, где в кортиевом органе волны преобразуются в нервные импульсы. Волосковые клетки в кортиевом органе размещаются между двумя перепонками — основной и покровной. Когда волны давления заставляют основную перепонку колебаться, прижатые к покровной перепонке волоски сгибаются, и возникают нервные импульсы. Разные участки основной перепонки колеблются с разной частотой. Высокие частоты вызывают колебания в нижних отделах улитки, низкие — в верхних. Звуковой сигнал порождает нервные импульсы лишь в том случае, если волны давления достигают участка основной перепонки, колеблющегося с соответствующей частотой. Колебания передаются тогда барабанной лестнице. На ее конце находится еще одна мембрана — круглое окно, которая и гасит давление.
Шелест листьев вызывает появление звуковых волн с малой амплитудой около 20 дБ по шкале громкости, на которой 0 дБ соответствует порогу чувствительности нормального слуха.
Рев реактивного двигателя перед взлетом достигает 150 дБ. Такой звук при достаточно длительном воздействии может причинить сенсорным волоскам непоправимый вред.
Начиная с 0 дБ каждое добавление 10 дБ громкости означает, что мощность звука возросла в 10 раз. Поэтому, например, громкость звука современного МРЗ-плеера (100 дБ) в миллиард раз сильнее тиканья часов и соответствует уровню шума от работы пневматической дрели.