Ухо

У́хо(лат.auris) — сложныйорганлюдей иживотных, предназначенный длявосприятия звуковых колебаний. У большинствахордовыхон, кроме восприятия звука, выполняет ещё одну функцию: отвечает за положение тела в пространстве и способность удерживать равновесие. Ухо позвоночных — парный орган, который размещается ввисочных костяхчерепа. Умлекопитающих(в том числе у человека) ухо ограничивается снаружиушными раковинами.
Ухо человека воспринимает звуковые волны частотой примерно от 8до 20 000Гц(колебаний в секунду), что соответствует длине волны (в воздухе принормальных условиях) от41 мдо1,7 см.
В процессе эволюционного развития ухо возникло у первичноводных предков позвоночных из особых кожных органов чувств (боковые органы).
Ухо состоит из наружного, среднего и внутреннего уха.
Наружное ухо человека состоит изушной раковиныинаружного слухового прохода.Ушная раковина— сложной формы упругий хрящ, покрытыйкожей; его нижняя часть, называемаямочкой, — кожная складка, которая состоит из кожи и жировой ткани. Ушная раковина очень чувствительна к любым повреждениям (поэтому у борцов эта часть тела очень часто деформирована). В свою очередь, ушная раковина состоит из мочки,козелкаипротивокозелка, завитка и его ножек, противозавитка. Примерно у10 %людей на задней стороне одного или двух ушей присутствуетдарвинов бугорок— рудиментарное образование, оставшееся со времён, когда у предков человека уши были ещё острыми. Также у всех людей естьушные мышцы— развитые, например, улошадей, они почти атрофировались у человека, в результате чего подавляющее большинство людей их не использует.
Ушная раковина имеется лишь умлекопитающих. Она работает как приёмникзвуковых волн, которые затем передаются во внутреннюю часть слухового аппарата. Значение ушной раковины у человека намного меньше, чем у животных, поэтому у человека она практически неподвижна. Но многие звери, поводя ушами, способны гораздо точнее, чем человек, определить нахождение источника звука. У водных млекопитающих (киты, большинстволастоногих) и некоторых роющих видов (кроты,слепыши) ушные раковины отсутствуют (вторично утрачены). Ряд полуводных зверей (бобры,каланы,ушастые тюлени) имеют ушные раковины, способные замыкаться при нырянии.
Складки человеческой ушной раковины вносят в поступающий в слуховой проход звук небольшие частотные искажения, зависящие от горизонтальной и вертикальной локализации звука. Таким образоммозгполучает дополнительную информацию для уточненияместоположения источника звука. Этот эффект иногда используется вакустике, в том числе для создания ощущения объёмного звука при использованиинаушников.
Функция ушной раковины — улавливать звуки; её продолжением является хрящ наружного слухового прохода, длина которого в среднем составляет25—30 мм. Хрящевая часть слухового прохода переходит в костную, а весь наружный слуховой проход выстлан кожей, содержащейсальные, а также серные железы, представляющие собой видоизменённыепотовые. Этот проход заканчивается слепо: от среднего уха он отделёнбарабанной перепонкой. Уловленные ушной раковиной звуковые волны ударяются в барабанную перепонку и вызывают её колебания, передающиеся в среднее ухо. Форма же собственно ушной раковины практически индивидуальна у всех людей — уши могут быть в разной степени оттопырены, торчать вперёд, иметь ярко выраженную или сросшуюся мочку, дарвинов бугорок или какие-то врождённые дефекты.
Основной частью среднего уха являетсябарабанная полость— небольшое пространство объёмом около 1 см³, находящееся в височной кости. Здесь находятся три слуховые косточки:молоточек,наковальняистремечко— они передают звуковые колебания из наружного уха во внутреннее, одновременно усиливая их.
Слуховые косточки являются самыми маленькими фрагментамискелета. Они представляют собой цепочку, передающую колебания. Рукоятка молоточка тесно срослась с барабанной перепонкой, головка молоточка соединена с наковальней, а та, в свою очередь, своим длинным отростком — со стремечком. Основание стремечка закрывает овальное окошечко внутреннего уха. Наличие указанной цепочки позволяет увеличить давление на овальное окошечко в 20 раз по сравнению с давлением на барабанную перепонку.
Полость среднего уха связана сносоглоткойпосредствомевстахиевой трубы(рудиментбрызгальца), через которую выравнивается среднее давление воздуха внутри и снаружи от барабанной перепонки. При изменении внешнего давления иногда «закладывает» уши, что обычно решается тем, что рефлекторно вызываетсязевота. Опыт показывает, что ещё более эффективно заложенность ушей решается глотательными движениями, или если в этот момент дуть в зажатый нос.
Чтобы избежать разрыва барабанных перепонок ударной волной, военнослужащим рекомендуют по возможности заранее открывать рот, когда ожидается взрыв или выстрел. В этом случае также работает механизм компенсации давления воздуха на барабанную перепонку со стороны слухового прохода таким же давлением со стороны носоглотки.
Из трёх отделов органа слуха и равновесия наиболее сложным является внутреннее ухо; его из-за замысловатой формы часто называютперепончатым лабиринтом, который погружён в костный лабиринт каменистой части височной кости. Со средним ухом внутреннее ухо сообщается овальным и круглым окошечками, затянутыми перепонками.
Перепончатый лабиринт состоит из преддверия,улиткииполукружных каналов(расположенных во всех трёх взаимно перпендикулярных плоскостяхи заполненных жидкостями —перилимфойиэндолимфой). Во внутреннем ухе расположена как улитка (орган слуха), так ивестибулярная система, являющаяся органом равновесия и ускорения.
Колебания овального окошечка передаются жидкости, которая раздражает расположенные в улитке рецепторы; те, в свою очередь, формируют нервные импульсы.
Рецепторы вестибулярного аппарата — вторичные механорецепторы, расположенные на кристах каналов. Это волосковые чувствительные клетки двух типов: формы колбы с закруглённым дном и формы цилиндра. Волоски обоих типов на кристах размещены противоположно друг другу: с одной стороны расположеныстереоцилии(смещение в их сторону вызывает возбуждение), а с другой —киноцилии(смещение в сторону которых вызывает торможение).
Собственный голос, воспроизведённый со звукозаписи, значительно отличается от того, что человек слышит при разговоре. Это объясняется тем, что в последнем случае звук достигает уха не только по воздуху, но и через кости черепа, которые лучше передают низкочастотные колебания. Из-за этого люди с некоторыми дефектами развития внутреннего уха могут слышать движение своих глаз в глазницах, а их собственное дыхание звучит для них непереносимо громко.
Внутреннее ухо как орган слуха и равновесия возник ещё у первыхпозвоночныхи с тех пор претерпел много усовершенствований в процессе эволюции. Кроме того, аппарат слуха постепенно дополнялся средним ухом (впервые появляется у амфибий) и наружным, имеющимся у птиц и млекопитающих.
Внутреннее ухо (лабиринт) у позвоночных животных возникло как орган равновесия. Оно состояло из преддверия, в состав которого входят круглый и овальный мешочки, а также полукружные каналы. Умиксинимеется только одна пара полукружных каналов, уминог— две, у всех других позвоночных (то есть учелюстноротых: начиная схрящевых рыби кончаяптицамиимлекопитающими) — три.
Укруглоротыхоснова овального мешочка образует небольшой карман, который называетсялагенаи одновременно с обеспечением равновесия тела участвует в восприятии звуковых сигналов. В эволюции позвоночных лагена превратилась в орган слуха амфибий. Урептилийона имеет несколько больший размер, и разделена на три канала (как и улитки млекопитающих); у птиц лагена ещё более вытянутая, что позволяет им лучше слышать. Для млекопитающих характерно наиболее сложное строение внутреннего уха, а лагена превращается в закрученную улитку.
Гомология слуховых косточек млекопитающих и костей челюстей рептилий хорошо исследована на материалах с ископаемыми остатками и данных эмбриологии млекопитающих.
В процессе формированиячетвероногих(Tetrapoda) произошли значительные изменения в строении висцерального скелета, которые, в конце концов, завершились формированием слуховых косточек: сначала стремечка (уамфибий,пресмыкающихся,птицинемаммальныхсинапсид), а затем ещё двух — наковальни и молоточка — умлекопитающих.
Формирование стремечка обеспечено высвобождением гиомандибулярной кости из системы подвески челюстей, что произошло ещё на стадии формирования группы хоановых или лёгочнодышащих позвоночных (Choanata). Эта косточка топографически связана соспиракулюмом, который в дальнейшем стал полостью среднего уха и взял на себя функцию передачи колебаний из покровных образований к собственно уху. Указанная косточка (с названиемстремечко, илистолбик) присутствует у всех четвероногих. Она имеет палочковидную форму с острым внутренним концом. Гомологичная кость у рыб (гимандибулярная) выполняла функцию опоры челюстей.
Формирование системы из трёх косточек среднего уха у млекопитающихявляется одним из наиболее хорошо документированных по ископаемым. Их появление также связано с потерей костями висцерального скелета своих первоначальных функций. У млекопитающих это произошло в связи с тем, что формирование мандибулы (нижней челюсти) происходило за счёт только одной — зубной — кости. Другие кости, участвовавших в формировании мандибулы у ранних амниот, аналогично гиомандибуляре не исчезли, а ушли в область среднего уха и сформировали две новые слуховые косточки:
Хотя только упозвоночныхживотных имеются уши, многиебеспозвоночныетакже располагают возможностью обнаруживать звуки при помощи иных разновидностейорганов чувств. К примеру, унасекомыхдля восприятия отдаленных звуков используютсятимпанальные органы. В зависимости от того, к какому конкретносемействупринадлежит насекомое, соответствующие органы слуха могут располагаться как на голове, так и на других частях тела.
У некоторых насекомых тимпанальные органы чрезвычайно чувствительны и обеспечиваютслух, более острый, нежели у большинства других животных. В частности, известен примерпаразитическоймухиOrmia ochracea, женские особи которой располагают тимпанальными органами, расположенными по обе стороны брюшка. Будучи соединенными между собой внешним скелетом, они функционируют подобнобарабанным перепонками обеспечивают весьма точную информацию о местоположении источника звука. Данный механизм используется насекомым для обнаружения поющих самцовсверчков, на которых муха откладывает яйца. Особи способны дифференцировать минимальные различия вчастотахреверберации(до 50 миллиардных долейсекунды), что позволяет им с высокой точностью определять направление к источнику.
Учленистоногихимеются более простые структуры, которые позволяют им определять звуки, раздающиеся в непосредственной близости. К примеру, упауковитаракановна конечностях расположены особые чувствительные волоски, используемые для восприятия звуковых колебаний.Гусеницытакже могут иметь на теле волоски аналогичного свойства, обеспечивающие им возможность воспринимать вибрации и реагировать таким образом на звук.
Различают врождённые дефекты, травмы (акустическая травма,баротравма) и заболевания уха (отосклероз,болезнь Меньера,отит,лабиринтит).
Нарушение костной системы уха не даёт полной глухоты за счёт проводимости костей.
Существует три вида украшения ушей —клипсы,каффыисерьги. Серьги обычно вдеваются в проколотые ушные мочки, клипсы же не требуют прокалывания. Пирсинг ушей был широко распространен по всему миру с древних времён, в особенности в племенных культурах, о чём свидетельствуют многочисленные археологические находки. Неоднократно были обнаружены мумифицированные тела с ушными проколами. Так вледникеСимилаун в Австрии была найденамумия Эцис проколотыми ушами, возраст мумии составляет 5300 лет. Помимо украшения, возможна модификация ушей растягиванием тоннелей.
Операция по изменению формы ушей называетсяотопластикой. Чаще всего она необходима для изменения формы или размера уха, так как в течение жизни оно не претерпевает значительных изменений.