Двуушный слух

03 Июня в 8:58 1056 0


Двуушный (бинауральный) слух служит причиной особых, крайне оригинальных свойств уха — именно возможности связывать звуковое раздражение с пространством (стереоакустика и ототопика). Эти термины обозначают следующее: благодаря слуху мы умеем определять место положение источника звука, «топос» — по-гречески — место, вернее, направление звукового луча, как по азимуту, так и в вертикальных плоскостях, причем басовые тона определяются относительно хорошо, короткие импульсы лучше длительных звуков, и порог чувствительности меньше всего при расположении звука прямо впереди (в среднем он равен 2—3° по азимуту). 

Первая мысль могла быть о том, что ототопика основана на дифференции громкости звуков: при опыте Штейгера более сильное звуковое раздражение одного уха целиком перетягивает на свою сторону ощущение (происходит полная маскировка звука в слабее слышащем ухе). Но при звуках с большей длиной волны обтекание их около головы делает разницу в силе восприятия ничтожной (ниже дифференциального порога), а по этому одной разницей в силе нельзя объяснить явления ототопики. Время прихода одной и той же фазы волны (или начала звука при коротких импульсах) может считаться причиной ориентировки по звуку вследствие совпадения ряда данных: точность узнавания угла направления звука увеличивается, если расширяется база между правым и левым приемником звука на звукоулавливателях; чем больше запаздывание в дальше отстоящем ухе, тем источник кажется больше отодвинутым, вплоть до запаздывания в 0,6 сигм (приблизительно), что при скорости звука в 330 м в секунду соответствует ходу приблизительно в 20 см, т. е. (приблизительно) пути между обоими ушами. 

Добиваться искусственно более значительного запаздывания бесцельно для ототопики, тогда звук будет казаться просто раздвоенным. Также нельзя переходить в другую сторону за пределы в 0,03 сигмы, так как это соответствует ототопическому порогу чувствительности. Разность фаз сама по себе еще менее объясняет причину ототопики, так как она более выражена для высоких звуков при прочих равных условиях; а порог этой зоны отнюдь не меньше, чем для басовой; скорее при высоких частотах могла бы иметь влияние разность в силе звука, доходящая до 30 децибел (ввиду направленности этих звуков и звуковой тени от головы). Наконец, еще неизвестно, как происходит самое узнавание фазы ухом (может быть, по крутизне нарастания давления?).  

Когда мы слушаем обоими ушами, то при определении остроты слуха получается мало заметная разница по сравнению с остротой слуха на одно ухо. По нашему мнению, это происходит от торможения в центрах импульсов, получаемых из периферических аппаратов, причем если, например, на каждое ухо действовал раздражитель, по силе равный а, то в оба центра (правый и левый) в сумме попала звуковая энергия, равная 2 а. Однако там происходит взаимное, по-видимому, половинное затормаживание этой суммарной энергии, и до сознания доходит только остаток ее, равный а. Это явление служит основой феномена Штейгера, когда к правому и левому уху подводятся звуки одной и той же высоты, но неодинаковой силы: мы слышим только тем ухом, где звук сильнее, но с той же громкостью, как и в том случае, если бы звук подводился исключительно к этому уху. 

Согласно сказанному выше, нужно представить себе, что в данном феномене величина раздражителя была равной а, скажем, для правого уха и b для левого, причем а > b на величину q, т.е. а = b + q. Если руководствоваться концепцией, что оба слуховых центра соединены волокнами с обоими периферическими аппаратами (благодаря частичному перекресту), то нужно допустить, что в сумме оба центра получат суммарное раздражение а + b = 2b + q, хотя нам неизвестно, какая именно часть идет по перекрещивающимся волокнам и какая по прямым. Но предположим, что, благодаря обмену известной частью своих проводящих путей, центры слуха получают и тот, и другой в р раз меньше импульсов, чем если бы не было перекреста. 

Следовательно, в правый центр попадает (b+q)/p импульсов, или же b/p + q/p импульсов, а в левый только b/p. 

Согласно сказанному выше, если бы в тот и другой центр попало по b/p импульсов, то, благодаря взаимному и равному торможению, сумма была бы равна b/p. Здесь же сумма увеличивается благодаря слагаемому q/p, которое не имеет своего антагониста и создает перевес ощущения на стороне правого уха (в нашем примере). 

Искусственной ототопикой называется способность улавливать кажущийся сдвиг изображения звукового источника при искусственно создаваемой разнице во времени прихода звука к одному и другому уху, что достигается воздушно-трубчатым и электрическими компенсаторами (например аппаратом А. И. Титова). Пороговые данные и здесь соответствуют «временной» гипотезе. 

Расстояние источника звука может узнаваться каждым ухом в отдельности благодаря изменению тембра или ослаблению в интенсивности, что при источниках с постоянной силой или хотя бы приблизительно постоянной дает масштаб для учета расстояния. На близких расстояниях здесь может помогать еще и двуушный эффект, в частности, если источник движется с известной скоростью (важно для подслушивания в рекогносцировках и для караульной службы). 

Множественной ототопикой называется способность ориентировки в местоположении нескольких источников звука и их взаимного распределения в каком-либо пространстве. На этом основывается пространственная акустика — стереоакустика. Ею объясняется, например, почему передача одним микрофоном из студии не равносильна непосредственному выслушиванию музыкальной пьесы в концертном зале. 

Двуушная или перекрестная маскировка звуков состоит в том, что если изолированно подвести маскирующий звук, скажем, к правому уху, то не только в нем, но даже и в левом ухе он проявит себя как заглушитель других тонов, но, конечно, в очень ослабленной степени, например на 40—50 децибел меньше (в зависимости от высоты). (Следовательно, голова экранирует такие звуки, но не полностью.) Второго рода бинауральная маскировка зависит уже от деятельности центров, в которых происходит перекрестная половинная редукция силы ощущения, и поэтому звуки, одновременно воспринимаемые обоими ушами, различаются в ординарной силе, а не в удвоенной, как можно было бы ожидать по столь распространенному закону алгебраического суммирования раздражений. 

Опыт с воздушной латерализацией (А. И. Кутурского) состоит в том, что звук дискантового камертона, подведенный к одному уху, может ощущаться то в этом ухе, то в противоположном. Если в ближайшем к камертону ухе имеется полная глухота, то латерализация по правилу будет в другом ухе и только в виде парадокса может чувствоваться на стороне глухого, что объясняется либо тактильными ощущениями, либо участием психики. 

Если же полной глухоты нет, а только большая несимметричность остроты слуха в том и другом ухе, то возможны две комбинации: либо латерализация в худшем, ближайшем ухе, либо в отдаленном, лучшем. Объясняется это так: положим, что при переходе звука от ближайшего уха к дальнейшему он теряет по силе а децибел и что порог остроты слуха находится на уровнях ощущений в х децибел (для дальнейшего) уха и в y децибел (для ближайшего уха). Тогда если случайно получится такое совпадение, что а = у — х децибел, то субъективно звук в момент достижения им уровня х и в последующем окажется в обоих ушах равно громким и латерализации вообще не будет. 


Но если разница порогов в обоих ушах значительнее, т. е., например, если порог дальнейшего уха по-прежнему на уровне х децибел, а ближайшего z децибел, причем z — x > a, то громкость звука в ближайшем ухе будет меньше, чем в дальнейшем, и получится латерализация в лучшую сторону. Наконец, если пороговый уровень ближайшего уха равен z1 децибел, причем z1— х < а, то латерализация, наоборот, во все время звучания данного камертона будет в худшем ухе. Эта теорема позволяет вычислить величину а; для этого нужно заглушать ближайшее ухо слоями противошумного вещества, пока не исчезнет латерализация, и тогда величина а должка равняться y — z, причем эти две величины определяются акуметрией правого и левого уха, т. е. свободного и заглушенного уха. 

Вообще при неравенстве остроты слуха в обоих ушах, рассуждая «априори», звук камертона, приставленный к худшему уху будет латерализироваться в лучше слышащем ухе в том случае, если ослабление звука при огибании головы (а) меньше, чем разница в остроте слуха между правой и левой стороной (у — х); и если это соотношение остается все время таким же (независимо от степени затухания камертона), то и латерализация будет держаться в лучше слышащем ухе (по принципу Штейгера). Если же, наоборот, разница в остроте слуха во все моменты звучания меньше, чем потеря громкости при огибании головы, то по тому же принципу Штейгера звук может ощущаться все время только в хуже слышащем ухе. 

В обоих этих случаях перескоки латерализация звука вряд ли могут объясняться одними физическими условиями опыта. 

На бинауральной маскировке звуков, при одной и той же их высоте (т. е. когда и к правому и к левому уху подводятся звуковые колебания одинаковой частоты), можно основывать наши представления о том, что происходит в парных центрах слуха во время слухового акта. Здесь постулатами служат: во-первых, вышеупомянутое явление Штенгера, доказывающее, что при неодинаковой силе равновысоких звуков происходит полная маскировка ощущения в том ухе, где звук слабее; и, во-вторых, хорошо известный ЛОР-специалистам факт, что при односторонней полной глухоте больные производят впечатление нормально слышащих, другими словами, если не закрывать здорового уха, то разницы в остроте слуха между односторонне глухими и нормальными не будет заметно. 

Сказанное подтверждается исследованиями Сивиана и Уайта, согласно которым «среднее значение бинаурального и монаурального порога для лиц с нормальным слухом пе различается» (С. Н. Ржевкин).

Эти данные заставляют предположить, что деятельность одного уха затормаживает функцию второго и, в частности, настолько, что в сумме получается одно и то же, слушаем ли мы обоими ушами или только одним. Алгебраически указанное явление мы предлагали выразить следующим образом. 

Чтобы при равенстве энергии звука-раздражителя (= а) в правом и левом ухе в результате получилась такая же громкость, как и в одном только ухе, нужно, чтобы каждое ухо могло затормозить в центрах восприятие другого уха ровно на 1/2 а, так как если бы это заторможение было в большей или меньшей степени, но оставалось симметричным (а в норме это иначе и не может быть), то суммарная громкость была бы ≥ а, чего мы на практике не встречаем. Следовательно, каждое ухо тормозит противоположный центр на величину, равную половине собственного ощущения, и там остается только а/2, но в сумме оба центра опять образуют  а/2 + a/2, т. е. как будто слушало только одно ухо. 

Если принять, что упомянутое торможение происходит в слуховых центрах, и приведенный расчет сопоставить с распределением волокон в проводящих слуховых путях, то необходимо придти к выводу, что среди перекрещивающихся волокон (другими словами, способных оказать тормозящее действие) должно быть на одной стороне ровно столько же активных, сколько и на другой стороне. То же и среди волокон, не влияющих на слух другого уха, т. е. неперекрещивающихся; иначе нельзя было бы понять, откуда получается величина у, объясняющая равенство монаурального и бинаурального восприятия. 

Теперь разберем, что произойдет при неравенстве раздражителей, например, если сила звука в правом ухе равна а + b, а в левом остается равной а. Опыт показывает, что тогда суммарная громкость, по-видимому, дает ощущение одного лишь звука силой а + b, т. е. того, которое было бы и при отсутствии раздражителя во втором (левом) ухе; следовательно, взаимное торможение в результате дает величину а + Ъ. Как она могла получиться? Нужно предположить, что та часть волокон, которая проводит часть раздражения правого уха, равную а, и все раздражение левого уха, тоже равное а, затормаживает слуховое восприятие и в результате дает, по предыдущему, суммарную величину а; тот же избыток раздражения в правом ухе, который выражается величиной b, не находит антагониста в центрах левого уха и поэтому проявляет свою активность целиком, создавая второе слагаемое в выражении а + Ь. 

Здесь нужно добавить: если бы не замешивался физиологический механизм передачи раздражений от кортиева органа к центрам, то один только математический подсчет привел бы нас к другому выводу, а именно, что во втором опыте результирующая громкость бинаурального слуха должна была быть меньше, чем громкость монаурального. Приведем соответствующий расчет. 

Если звуковой раздражитель не одинаков, например, для правого уха он сильнее и равен а + b, а для левого по-прежнему равен а, тогда правое ухо будет тормозить левый корковый центр на величину )a+b)/2, в то время как левое ухо сможет затормозить правое по-прежнему только на величину a/2. В результате получается: громкость в правом центре (а + b) - a/2 = a/2+b, а громкость в левом: a - (a+b)/2 = a-b/2 = a/2 - b/2.

Суммируя, получаем: (a/2 + b) + (a/2 - b/2) = a + b/2, следовательно, результирующая громкость будет несколько больше той громкости, которая ощущается в одном левом ухе, но и несколько меньше, чем та, которую ощущало бы правое ухо, если бы оно было единственным слышащим. Так как на самом деле суммарная громкость равняется громкости правого уха, то нужно допустить вышеприведенное физиологическое объяснение. 

Как известно, ассоциационная связь между обоими слуховыми центрами обусловливает то, что, кроме указанного торможения, мы получаем при двуушном выслушивании впечатление пространственного сдвига источника звука, который представляется нам в этих случаях одиночным (хотя бы на самом деле источников было два). В центрах нельзя осуществить раздельное восприятие одинаковых по высоте звуков (в нормальных условиях).

Воячек В.И.
Военная отоларингология
Похожие статьи
  • 12.06.2013 5967 9
    О вестибулярной тренировке летчиков

    Возможность перевоспитать вестибулярный аппарат и другие органы, участвующие в акцелерационном чувстве, так, чтобы они были менее расхлябанными или лучше приспособляющимися к тем неестественной формы и силы раздражителям, которые столь неизбежны во время полета, значительно увеличила бы контингенты ...

    Военная отоларингология
  • 10.06.2013 2633 15
    Ушная манометрия

    Степень проходимости евстахиевой трубы определяется рядом, способов (выслушивание при продувании уха, бужирование, рентгенография, ушная манометрия), причем уже при обычной отоскопии часто удается определить ненормальность трубы; так как расстройства ее функции в первую очередь выдают себя втянутост...

    Военная отоларингология
  • 12.06.2013 1919 20
    О парашютных прыжках

    Вопрос о том, какую роль играет патофизиология вестибулярного аппарата при парашютировании, еще не вполне разработан. Теоретически нужно себе представить, что прыгающий в первые секунды после отделения от самолета двигается по некоторой кривой параболического типа, суммирующейся из двух слагаемых; о...

    Военная отоларингология
показать еще
 
Оториноларингология