Зачем человеку уши - ПОСТОЯНСТВО ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ ЕСТЬ УСЛОВИЕ СВОБОДНОЙ И НЕЗАВИСИМОЙ ЖИЗНИ - ТЕЛО ЧЕЛОВЕКА КАК САМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ ОРГАНИЗМ

Постановка проблемы урока

Факт 1. Ухо - орган слуха.

Факт 2. Ухо - орган равновесия.

• В чём противоречие? Какой возникает вопрос?

Предложите свой вариант и сравните с формулировкой авторов (с. 333).

Повторение необходимых знаний

• Почему у животных ушная раковина подвижна? (7 класс)

• Что такое чувство равновесия? (Жизненный опыт)

Решение проблемы

С помощью текста и рисунков ответьте на вопросы.

• Как устроен и функционирует слуховой анализатор?

• Где происходит обработка слуховой информации?

• Мы знаем, зачем два глаза. А зачем два уха?

• Что такое вестибулярный аппарат, где он находится и как функционирует?

Мир наполнен звуками. Любой звук — песня птицы, барабанная дробь или рёв реактивного самолёта — это передающиеся от молекулы к молекуле колебания окружающего воздуха. Их вызывают колеблющиеся тела - голосовые связки птицы, кожа барабана, детали мотора самолёта. Очень многое в нашей жизни связано с восприятием этих колебаний. Например, с помощью слуха мы воспринимаем речь и учимся говорить. Во внутреннем ухе находится не только орган слуха, но и орган равновесия. По строению и механизму восприятия они сходны.

Наружное ухо улавливает колебания

Звуковые волны улавливают покрытые кожей хрящевые ушные раковины (рис. 54.1). Раковины направляют звук в наружные слуховые проходы. Их замыкают барабанные перепонки — тонкие с перламутровым блеском мембраны. Они образуют перегородку между слуховым проходом и средним ухом. Под действием звуковых колебаний барабанная перепонка начинает колебаться. Ушные раковины, наружный слуховой проход и барабанная перепонка составляют наружное ухо.

54.1. Наружное ухо

Среднее ухо усиливает и передает колебания

Среднее ухо (рис. 54.2), как и наружное, заполнено воздухом. В его полости расположена цепочка гибко соединённых между собой слуховых косточек: молоточек, наковальня и стремечко. “Ручка” молоточка прочно связана с барабанной перепонкой. Основание стремечка входит в отверстие височной кости, которое затянуто тонкой перепонкой, называемой овальное окно. Колебания барабанной перепонки через молоточек передаются костной цепочке, которая в 40 — 50 раз усиливает давление звуковых волн и передаёт его на перепонку овального окна — границу среднего и внутреннего уха.

54.2. Среднее ухо

Атмосферное давление непостоянно, и при его понижении барабанная перепонка должна выгибаться наружу под действием давления воздуха в полости среднего уха, а при повышении - прогибаться в полость среднего уха. Сильное изменение давления могло бы грозить повреждением этой тонкой мембраны, если бы полость среднего уха не была соединена каналом с глоткой. Этот канал называется евстахиевой трубой, которая открывается при глотании, соединяя полость среднего уха с окружающей средой и уравнивая в нём давление с атмосферным. Действие резкого изменения давления на барабанную перепонку можно испытать при взлёте или посадке самолёта. Неприятное ощущение “заложенных ушей” легко снимается глотательными движениями.

Внутреннее ухо воспринимает звук

Внутреннее ухо представляет собой костный спиральный, постепенно расширяющийся канал, образующий у человека 2,5 витка. Из-за специфической формы его называют улиткой (рис. 54.3).

54.3. Внутреннее ухо

По всей длине, почти до самого конца, улитка разделена двумя мембранами на три узких, заполненных жидкостью канала. Два наружных канала сообщаются между собой через отверстие у слепого конца улитки и фактически образуют единый изогнутый наружный канал. Он начинается овальным окном и заканчивается таким же затянутым мембраной отверстием, открывающимся в среднее ухо, — круглым окном. Стремечко через овальное окно передаёт усиленные звуковые волны жидкости этого канала, и они идут, не затухая, до круглого окна.

54.4. Улитка в разрезе

Его мембрана под действием колебаний жидкости смещается наружу, в полость среднего уха. Наличие окон с мембраной очень важно в строении слухового аппарата.

Если бы их не было, передача звуковых колебаний была бы невозможна из - за несжимаемости жидкости. Внутренние стенки наружных каналов формируют в центре улитки вытянутый замкнутый каналец. Внутри на одной из мембран, отгораживающей его от наружных каналов, расположены рецепторные клетки. Каждая из клеток имеет около сотни тончайших чувствительных волосков, которые находятся в тесном контакте с неподвижной мембраной, нависающей над ними, как козырёк над крыльцом. Колебания жидкости в наружных каналах “раскачивают” мембрану с рецепторными клетками, их волоски, упирающиеся в нависающую над ними мембрану, изгибаются, и рецепторы возбуждаются — в них возникают электрические импульсы.

Жёсткость несущей рецепторы мембраны снижается по мере удаления от стремечка, поэтому различные её участки “раскачиваются” по - разному. Звуки высокой частоты сильнее “раскачивают” участки, расположенные ближе к овальному окну. Чем меньше частота колебаний и ниже звук, тем дальше от овального окна расположены максимально “раскачивающиеся” участки мембраны. Так как рецептивные клетки возбуждаются в основном в местах максимума колебаний, каждая частота возбуждает рецепторные клетки “своего” участка мембраны. Это позволяет нам различать звуки разной тональности от 16 до 20 000 Гц.

54.5. Схема слухового анализатора

Звук в пространстве

Человек и животные обладают пространственным слухом, то есть способностью определять положение звука в пространстве. Наличие двух ушей - основа этого свойства. Структуры мозга способны оценивать различия звуковых стимулов по времени их прихода в каждое ухо и по их интенсивности. Если источник звука находится в стороне от средней линии головы, звуковая волна приходит в одно ухо несколько раньше и большей силы, чем в другое.

Обработка информации о звуке в нервной системе

Через несколько переключений и этапов обработки в ядрах различных отделов головного мозга информация о воспринятом звуке передаётся в кору больших полушарий. Полей, обрабатывающих слуховые сигналы, тоже довольно много. В них существуют “карты звуковых частот”: звуки высоких частот расположены в одних участках коры, а низких — в других. Так же, как и в зрительной системе, информация о звуках обрабатывается мозгом и “встраивается” в общую картину мира. Деятельность слуховой коры тесно связана с восприятием устной речи, у человека кора активируется даже во время чтения по губам!

Орган равновесия

Орган равновесия, или вестибулярный аппарат (рис. 54.6), позволяет определять положение и перемещение тела в пространстве. Вестибулярный аппарат состоит из двух перепончатых мешочков — круглого и овального и трёх полукружных каналов, расположенных в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях.

54.6. Вестибулярная система

Полукружные каналы связаны с овальным мешочком. В заполненных жидкостью мешочках есть возвышения — макулы, на которых расположены рецепторы - очень похожие на слуховые волосковые клетки. Волоски рецепторов погружены в желеобразную мембрану, называемую отолитовой, так как она утяжелена отолитами - кристалликами карбоната кальция.

Качаем головой

При наклонах головы сила тяжести слегка смещает относительно тяжёлую отолитовую мембрану. Смещение мембраны приводит к сгибанию волосков и возбуждению рецепторов. Таким образом, отолитовый прибор сигнализирует в основном о положении головы, а также об ускорении и замедлении прямолинейного движения, как это бывает при разгоне или торможении автомобиля. Тогда отолитовая мембрана смещается по отношению к рецепторным клеткам точно так же, как подвижный предмет продолжает движение вперёд при торможении автомобиля.

54.7. Желеобразная мембрана мало отличается по удельному весу от окружающей её жидкости и поэтому не перемещается относительно канала во время наклонов головы. Но при поворотах головы вся заполняющая канал жидкость стремится сохранить прежнее положение, и мембрана, прикреплённая одним концом к стенке канала, сдвигается вместе с ней. Волоски рецепторных клеток сгибаются и вызывают возбуждение клеток

Крутим головой

Полукружные каналы представляют собой изогнутые полукругом заполненные жидкостью трубки, открытые обоими концами в овальный мешочек и расположенные в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях. На одном из своих концов каждый полукружный канал образует вздутие, где находится желеобразная мембрана и волосковые рецепторы.

Информации от трёх взаимно перпендикулярных каналов вполне достаточно для отражения всех возможных движений головы. Каналы расположены таким образом, что любое движение головы находит точное отражение в сигналах от полукружных каналов.

54.8. Вестибулярный анализатор

Для чего нам нужна вестибулярная система?

Информация от вестибулярных рецепторов необходима для координации движений и положения тела в пространстве, но этого недостаточно, нужны ещё сведения о напряжении мышц и положении суставов в каждый момент. Сигналы от вестибулярных рецепторов получают те структуры мозга, которые связаны с управлением движениями, такие, как спинной мозг, мозжечок, кора больших полушарий.

Формулирование вывода

Ухо - орган чувств, содержащий рецепторы, чувствительные к звукам, силе тяжести и перемещению в пространстве.

Наружное ухо, барабанная перепонка, среднее ухо, слуховые косточки, внутреннее ухо, улитка, вестибулярный аппарат, полукружные каналы

Применение знаний

1. Каким ухом (вспомните его строение) человек слышит?

2. Какова функция среднего уха?

3. Что вызывает колебание жидкости в улитке?

4. Для чего нужны отолиты?

5. Какое свойство уха как органа равновесия обеспечивает наличие трёх полукружных каналов?

6. Иногда в результате травмы повреждаются слуховые косточки. Слух человека сильно понижается, но полностью не утрачивается. Почему? Какой ещё путь передачи звука в улитку возможен?

7. В чём преимущество слуха по сравнению со зрением?

8. Почему рыба без ушей, а у кита закрыт наружный слуховой проход?