Слышимый ухом человека звук. Динамический диапазон слуха. Тугоухость и идеальный слух. Разделение слышимого диапазона на более мелкие подгруппы
Человек – это действительно самое умное из животных, населяющих планету. Однако наш ум нередко лишает нас превосходства в таких способностях, как восприятие окружающего посредством обоняния, слуха и других сенсорных ощущений.
Так, большинство животных намного опережают нас, если речь идет о слуховом диапазоне. Диапазон слуха человека – это ряд частот, которые может воспринимать человеческое ухо. Попробуем понять, как работает ухо человека в отношении восприятия звука.
Диапазон слуха человека в нормальных условиях
В среднем человеческое ухо может улавливать и различать звуковые волны в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц (20000 Гц). Однако по мере старения слуховой диапазон человека уменьшается, в частности понижается его верхняя граница. У пожилых людей она обычно намного ниже, чем у молодых, при этом максимально высокими слуховыми способностями обладают младенцы и дети. Слуховое восприятие высоких частот начинает ухудшаться с восьмилетнего возраста.
Человеческий слух в идеальных условиях
В лаборатории диапазон слуха человека определяется при помощи аудиометра, который испускает звуковые волны различной частоты, и настроенных соответствующим образом наушников. В таких идеальных условиях человеческое ухо может распознавать частоты в диапазоне от 12 Гц до 20 кГц.
Диапазон слуха у мужчин и женщин
Между слуховым диапазоном мужчин и женщин существует значительная разница. Обнаружено, что женщины по сравнению с мужчинами более чувствительны к высоким частотам. Восприятие низких частот находится у мужчин и женщин на более или менее одинаковом уровне.
Различные шкалы для указания диапазона слуха
Хотя частотная шкала является наиболее распространенной шкалой для измерения диапазона слуха человека, его также нередко измеряют в паскалях (Па) и децибелах (дБ). Однако измерение в паскалях считается неудобным, так как эта единица предполагает работу с очень крупными цифрами. Один мкПа – это расстояние, преодолеваемое звуковой волной во время колебания, которое равно одной десятой диаметра атома водорода. Звуковые волны в человеческом ухе преодолевают намного большее расстояние, что делает указание диапазона слуха человека в паскалях затруднительным.
Самый мягкий звук, который может быть распознан ухом человека, равняется примерно 20 мкПа. Шкала децибел более проста в использовании, так как она представляет собой логарифмическую шкалу, которая напрямую ссылается на шкалу Па. Она принимает 0 дБ (20 мкПа) как точку отсчета и далее продолжает сжимать эту шкалу давления. Таким образом, 20 миллионов мкПа равняются всего 120 дБ. Так получается, что диапазон человеческого уха составляет 0-120 дБ.
Слуховой диапазон значительно разнится от человека к человеку. Поэтому для выявления потери слуха лучше всего измерять диапазон слышимых звуков по отношению к опорной шкале, а не по отношению к обычной стандартизированной шкале. Тесты могут проводиться при помощи сложных инструментов для диагностики слуха, которые позволяют точно определять степень и диагностировать причины потери слуха.
Если вы слышите какие-то звуки, которых не слышат другие люди, это вовсе не значит, что у вас слуховые галлюцинации и пора к психиатру. Возможно, вы относитесь к категории так называемых «хамеров». Термин происходит от английского слова «hum» («гул, гудение, жужжание»).
Странные жалобы
Впервые на феномен обратили внимание в 50-х годах прошлого столетия: люди, проживающие в разных концах планеты, жаловались на то, что постоянно слышат некий равномерный гудящий звук. Чаще всего об этом рассказывали жители сельской местности. Они утверждали, что непонятный звук усиливается в ночное время (видимо, потому что в это время снижается общий звуковой фон). У тех, кто слышал его, нередко наблюдались и побочные эффекты – головная боль, тошнота, головокружение, носовые кровотечения и бессонница.
В 1970 году на загадочный шум пожаловались сразу 800 британцев. Подобные эпизоды происходили также в Нью-Мексико и Сиднее.
В 2003 году специалист по акустике Джефф Левенталь обнаружил, что странные звуки способны слышать лишь 2% всех жителей Земли. Преимущественно это люди в возрасте от 55 до 70 лет. В одном случае хамер даже покончил жизнь самоубийством, так как не мог выносить непрекращающийся гул.
«Это своего рода пытка, иногда просто хочется закричать, - так описывала свои ощущения Кэти Жак из Лидса (Великобритания). - Трудно уснуть, потому что я слышу этот пульсирующий звук непрерывно. Начинаешь ворочаться и еще больше думаешь об этом».
Откуда шум?
Отыскать источник шума исследователи пытались давно. В начале 1990-х сотрудники Лос-Аламосской национальной лаборатории университета Нью-Мексико пришли к выводу, что хамеры слышат звуки от движущегося транспорта и заводов. Но эта версия спорна: ведь, как уже говорилось выше, большинство хамеров проживают в сельской местности.
По другой версии, никакого гула на самом деле нет: это иллюзия, порожденная больным мозгом. И наконец, самая интересная гипотеза предполагает, что некоторые люди проявляют высокую чувствительность к низкочастотным электромагнитным излучениям или сейсмической активности. То есть они слышат «гул Земли», на который большинство людей внимания не обращает.
Парадоксы слуха
Дело в том, что среднестатистический человек способен воспринимать звуки в диапазоне от 16 герц до 20 килогерц, если звуковые колебания передаются по воздуху. При передаче звука по костям черепа диапазон возрастает до 220 килогерц.
Например, колебания человеческого голоса могут варьироваться в пределах 300-4000 герц. Звуки выше 20 000 герц мы воспринимаем уже хуже. А колебания ниже 60 герц воспринимаются нами как вибрации. Высокие частоты называются ультразвуком, низкие – инфразвуком.
Не все люди одинаково реагируют на различные звуковые частоты. Это зависит от множества индивидуальных факторов: возраста, пола, наследственности, наличия слуховых патологий и проч. Так, известно, что есть люди, способные воспринимать звуки высокой частоты - до 22 килогерц и выше. В то же время животные порой способны слышать акустические колебания в диапазоне, недоступном человеку: летучие мыши используют ультразвук для эхолокации во время полетов, а киты и слоны предположительно общаются между собой при помощи инфразвуковых колебаний.[С-BLOCK]
В начале 2011 года израильские ученые выяснили, что в человеческом мозге имеются особые группы нейронов, которые позволяют оценить высоту звука вплоть до 0,1 тона. У большинства видов животных, за исключением летучих мышей, таких «приспособлений» не имеется. С возрастом из-за изменений во внутреннем ухе люди начинают хуже воспринимать высокие частоты и развивается нейросенсорная тугоухость.
Но, видимо, не все так просто с нашим мозгом, раз кто-то с годами перестает слышать даже обычные звуки, а кто-то, напротив, начинает слышать то, что недоступно слуху окружающих.[С-BLOCK]
Чем же можно помочь хамерам, ведь они так страдают от своего «дара»? Ряд специалистов считают, что излечить их могла бы так называемая когнитивно-поведенческая терапия. Но сработать она может лишь в том случае, если проблема связана исключительно с психическим состоянием человека. А если нет?
Джефф Левенталь отмечает, что на сегодняшний день феномен хамеров является одной из тайн, разгадка которых пока не найдена.
Органы слуха у человека позволяют воспринимать и анализировать все многообразие звуков внешнего мира. Благодаря слуху человек не только различает звуки, распознает их характер, но и овладевает способностью говорить.
Древние жители Месопотамии считали, что уши — хранители разума, так как человек воспринимает ими мудрые советы. Не так давно на месте бывшего Вавилона раскопали изображение божества с необыкновенно большими ушами. Именно таким образом вавилоняне выразили свое почтение к великой мудрости бога. Находка относится к периоду, от стоящему от наших дней на 2800 лет.
Надо отметить, что нынче посредством opганов слуха мы получаем значительно меньше информации, чем с помощью органов зрения. Это связано с тем, что основная масса информации в настоящее время закодирована в виде букв. Для чтения же (в особенности про себя) уши вообще не нужны. Поэтому правомочен тезис о том, что в доалфавитный период доминирующим органом ощущения и ориентации было ухо.
Установлено, что ухо человека способно воспринимать лишь определенные звуки — такие, которые вызываются колебаниями с частотой от 10-20 до 15000-20000 герц. Инфразвуки имеют частоту колебаний ниже 10-20 герц, поэтому человек их не слышит. Звуки с частотой колебания выше 20000 герц называются ультразвуками. Физическая энергия ультразвуков способна изменять течение обменных процессов в клетках и тканях организма и поэтому используется в лечебных целях.
Обычно люди слышат звуки частотой не выше 16, редко 20 тысяч колебаний в секунду. Однако сравнительно недавно ученые установили, что многие больные астмой обладают способностью слышать звуки очень высокой частоты — 25000 колебаний в секунду, а дети — даже 30000. Полагают, что причина итого явления кроется в повышении общей чувствительности организма больного и остром реакции на различные физические и химические раздражители.
Диапазон звуков, наиболее важных для распознавания речи, находится в пределах от 1 до 3 тысяч герц. В этих пределах чувствительность слуха человека максимальна.
Многим, особенно музыкантам-профессионалам, давно известно, что определенные ритмы, тембры звуков и тональности у некоторых людей вызывают цветовые ассоциации. Подобным «цветовым слухом» обладали известные композиторы Римский-Корсаков, Скрябин, Сметана.
Какая острота слуха нормальна? Слух принято считать нормальным, если человек воспринимает речь шепотом на расстоянии 6-7 метров.
С возрастом слух меняется. Наибольшая острота слуха наблюдается в возрасте 12-20 лет, а затем постепенно падает.
Откуда идет звук? Человек определяет это без труда. Интересна физиологическая основа этого явления. Звук представляет собой колебания воздуха. Эти колебания распространяются в воздушной среде со скоростью 300 метров в секунду. Если они доходят до человека справа, то правое ухо на тысячную долю секунды воспринимает их раньше, чем левое. Последовательность восприятия звука двумя органами слуха позволяет человеку безошибочно определить, откуда идет звук.
Некоторую роль при этом играет и отражающая способность черепа: звук, идущий справа, достигает левого уха ослабленным. Если источник звука находится на одинаковом расстоянии от обоих ушей спереди или сзади, то определить направление звука невозможно. Вот почему «аукаться» в лесу следует неоднократно, поворачивая голову в разные стороны. Иначе молено пойти в обратном направлении.
Каждый из нас не раз слышал эхо. Как оно возникает? Эхо — это отражение волны воздуха. Если отражающая звук скала находится от нас на расстоянии меньше 30 метров, то эхо не возникает. На реке Рейн есть местность, где эхо повторяет слово 20 раз. Во Франции у города Верден стоят две башни на расстоянии 60 метров друг от друга, и если стать между ними и крикнуть, то молено услышать отголоски 12 раз.
Знаменито «Ухо Дионисия» — высеченный у Сиракуз и действительно похожий на человеческое ухо гигантский грот, где эхо достигает такой силы, что шорох разорванного у входа бумаленого листа отдается из глубины пушечным выстрелом.
Звук можно не только слышать, но и увидеть. В Англии один человек, стоявший на холме, вдруг увидел длинную узкую тень, мчавшуюся к нему через долину. Когда она добежала до него, человек ощутил сильный толчок и услышал звук сильного взрыва. Как оказалось, в нескольких милях от него взорвался пороховой склад, и взрывная волна сжала воздух до такой плотности, что он стал отбрасывать тень.
Кстати, артиллеристам во время выстрела рекомендуется открывать рот. Почему? Громкий звук порождает мощную воздушную волну, которая с большой силой давит на барабанные перепонки. В результате, если не открыть рот, могут пострадать и перепонки, и косточки среднего уха, и улитковый аппарат.
Ушная раковина, как рефлектор, собирает звуковые волны и направляет их по наружному слуховому проходу к барабанной перепонке. Под действием этих волн барабанная перепонка вибрирует и передает вибрацию на систему крошечных косточек среднего уха - молоточек, наковальню и стремечко. Те, в свою очередь, через овальное окошечко - перилимфе - в канал преддверия. Слуховые косточки одновременно уменьшают амплитуду колебаний звуковых волн и увеличивают их силу. Волна давления звука передается на перилимфу, вызывая выбухание круглого окна. Таким образом колебания барабанной перепонки приводят в колебательные движения перилимфу верхнего и нижнего канала. Так как мембрана, отделяющая лестницу преддверья от протока улитки, очень тонка, то в колебание вовлекаются также эндолимфа и основная мембрана, на которой располагаются волосковые слуховые клетки. При этом волоски касаются покровной пластинки, деформируются и в рецепторах возникает рецепторный потенциал - возбуждение.
Возбуждение от волосковых клеток кортиева органа передается через слуховой нерв, ганглиозные клетки которого находятся в спиральном узле улитки. Остальные нейроны располагаются в ткани мозга. Большинство слуховых путей перекрещивается. В слуховой зоне коры головного мозга нервные импульсы трансформируются в слуховые ощущения.
Человек воспринимает звуки с частотой от 16 до 22000 Гц (колебаний в секунду). Звуки речи имеют частоту от 150 до 2500 Гц. С возрастом порог восприятия уменьшается и человек слышит звуки, частота которых доходит до 15 000 Гц. Поэтому у стариков и пожилых людей слух значительно ослаблен и они слышат не все звуки.
Собаки воспринимают звуки с частотой до 38000 Гц, кошки - до 70000 Гц.
Человека ухудшается, и со временем мы теряем способность улавливать определенную частоту .
Видео, сделанное каналом AsapSCIENCE , является своеобразным тестом возрастной потери слуха, который поможет вам узнать пределы вашей слышимости.
В видео проигрываются различные звуки, начиная с частоты 8000 Гц, что означает, что у вас не нарушен слух .
Затем частота повышается, и это указывает на возраст вашего слуха в зависимости от того, когда вы перестаете слышать определенный звук.
Итак, если вы слышите частоту:
12 000 Гц – вы младше 50-ти лет
15 000 Гц – вы младше 40-ти лет
16 000 Гц – вы младше 30-ти лет
17 000 – 18 000 – вы младше 24-лет
19 000 – вы младше 20-ти лет
Если вы хотите, чтобы тест был более точным, вам стоит настроить качество видео на формат 720p или лучше на 1080p, и слушать с наушниками.
Проверка слуха (видео)
Потеря слуха
Если вы слышали все звуки, вы, скорее всего младше 20-ти лет. Результаты зависят от сенсорных рецепторов в вашем ухе, называемых волосковые клетки , которые со временем повреждаются и дегенерируют.
Такой тип потери слуха называется нейросенсорная тугоухость . Это нарушение могут вызывать целый ряд инфекций, лекарства и аутоиммунные заболевания. Внешние волосковые клетки, которые настроены на улавливание более высоких частот, обычно погибают первыми, и потому происходит эффект потери слуха, связанный с возрастом, как было продемонстрировано в данном видео.
Слух человека: интересные факты
1. Среди здоровых людей диапазон частоты, который может уловить человеческое ухо составляет от 20 (ниже чем самая низкая нота на фортепьяно) до 20 000 Герц (выше чем самая высокоая нота на маленькой флейте). Однако верхний предел этого диапазона постоянно снижается с возрастом.
2. Люди разговаривают между собой на частоте от 200 до 8000 Гц , а человеческое ухо наиболее чувствительно к частоте 1000 – 3500 Гц
3. Звуки, которые находятся выше предела слышимости человека, называют ультразвуком , а те что ниже – инфразвуком .
4. Наши уши не перестают работать даже во сне , продолжая слышать звуки. Однако наш мозг их игнорирует.
5. Звук движется со скоростью 344 метра в секунду . Звуковой удар возникает, когда объект преодолевает скорость звука. Звуковые волны впереди и позади объекта сталкиваются и создают удар.
6. Уши - самоочищающийся орган . Поры в ушном канале выделяют ушную серу, а крошечные волоски, называемые ресничками, выталкивает серу из уха
7. Звук детского плача составляет примерно 115 дБ , и это громче, чем сигнал автомобиля.
8. В Африке есть племя Маабан, которые живут в такой тишине, что они даже в старости слышат шепот на расстоянии до 300 метров .
9. Уровень звука бульдозера , работающего вхолостую, составляет около 85 дБ (децибел), что может вызвать повреждение слуха всего после одного 8-ми часового рабочего дня.
10. Сидя перед колонками на рок-концерте , вы подвергаете себя 120 дБ, что начинает повреждать слух всего через 7,5 минут.