「漫繪科普」耳朵是怎麼「加工」聲音的?

生命時報 發佈 2022-08-16T04:37:38.506259+00:00

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開欄的話

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聲音是怎麼傳進大腦里的?

聲音看不見、摸不著,但人類卻能精準地判斷出它的方位及來源,更玄妙的是,我們還能解讀話語等聲音背後的含義。這究竟是怎麼回事呢?

其實,聲音的本質是物體振動產生的壓力波,能在空氣、固體或液體中振動傳播。其中,振動頻率在20~2萬赫茲之間的聲波能被人耳識別到。

《生命時報》帶你看清聲音是怎麼通過耳朵傳進大腦里的。

審核專家

北京醫院耳鼻喉科主任醫師 宋海濤

本文編輯丨徐文婷

繪圖丨馬宏亮

耳朵是聲音的「傳達室」

耳朵由外耳、中耳、內耳三部分組成。

外耳

外耳(包括耳廓及外耳道)主要負責接收聲波,並將其聚集放大後傳導至中耳。

飯間,一隻蒼蠅一直圍著兩人「嗡嗡嗡」地飛。

人之所以能判斷蒼蠅方位,是因為蒼蠅快速煽動翅膀會帶動周圍空氣振動,產生陣陣聲波,雖然微弱,卻還是能被耳廓敏銳地捕捉到。

中耳

聲波陸續通過外耳道後,遇到了鼓膜。鼓膜是中耳的「大門」,將外耳道與中耳隔開,它是一個橢圓形、半透明、向內凹陷的薄膜,厚度只有0.1毫米左右,具有一定彈力,就像鼓的鼓皮一樣。

聲波前赴後繼地撞在上面,引得「大門」微微晃動。

當聲波從外耳道傳至鼓膜時,會引起鼓膜振動,驚醒了門內三個「傳話員」——錘骨、砧骨、鐙骨,他們攜手將振動傳給形似蝸牛的耳蝸,使其中的淋巴液發生波動。

在這一聽骨鏈的作用下,聲波強度可被放大20倍左右,起到了擴音的作用。

內耳

內耳中,與聽骨鏈相連的是耳蝸,因形似蝸殼而得名。耳蝸中含有淋巴液,在接收到聽骨鏈傳來的振動後會形成波浪,由此,聲波振動轉換為了液體的振動。

「翻譯員」——毛細胞在淋巴液的推動下擺動,將振動「翻譯」成神經電信號,以便大腦能夠理解。

一個聲音並不能讓所有的毛細胞動起來。毛細胞的長度各不相同,負責接收不同頻率的聲波。例如:

  • 耳蝸底部的毛細胞能檢測到短笛、長笛等較高音調的聲音;
  • 耳蝸中高部的毛細胞能檢測到喇叭、長號等較低音調的聲音;
  • 耳蝸頂部的毛細胞能檢測到大號等更低音調的聲音。

也正因如此,我們能將聲音區分開來。

大腦是聲音的「中央處理器」

大腦中的聽覺中樞負責分析、處理、儲存、記憶聲音。

耳部毛細胞產生的神經電信號會通過一條條「高速公路」——聽覺神經傳遞到大腦皮層。大腦通過比較來自兩隻耳朵的信號,來判斷聲音源頭的位置。

接收到從兩側耳朵聽覺神經傳來的電信號後,大腦猶如CPU一般分析起來,最終判斷出聲音來源及方位。

來自正前方的聲音會同時到達兩隻耳朵,聲音強度也一樣;而來自一側的聲音,到達兩耳的時間有幾微秒的差異,強度也不同。

大腦在長時間的學習、記憶中,將語言的不同聲調與其意義對應起來,形成自有一套的「密碼本」。當再次聽到某些聲調時,大腦就會自動將其轉化為相應的語義。

不良習慣會讓聽力損失

從外耳和中耳的傳音,到內耳的感音,再到聽覺中樞的分析處理,任何一個階段發生病變,都可能引起聽力損失。

  • 不良挖耳習慣可能會引起外耳道損傷,導致發炎或出血,甚至損傷鼓膜,造成傳音障礙,患者會有耳悶、聽不清楚、閉氣等感覺。
  • 人體耳蝸毛細胞數量是有限的,並且一旦受損或失去就無法再生,造成聽力損失。感染、巨大聲波、耳毒性藥物都會傷害毛細胞,甚至帶來感音性神經耳聾。

為了保護聽力,大家應注意以下幾點:

減少接觸噪聲

環境嘈雜時,可以使用隔音耳塞,不建議用戴耳機聽音樂的方式「抵消」噪音。因為環境嘈雜時,人會不自覺提高耳機音量,增加聽力損傷的可能。若喜歡戴耳機聽音樂,每次儘量不超過30分鐘,音量不超過50分貝。

注意耳衛生

保持耳道乾燥,儘量不掏耳,如果耳屎較多影響聽力,可到正規醫院清理。

謹慎用藥

避免使用耳毒性藥物,如慶大黴素、鏈黴素、卡那黴素等。

及時就醫

當出現聽力下降、耳悶、耳鳴、耳流水、耳痛等症狀,應及時就醫,在明確病因後積極治療。▲

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本期編輯:王曉晴

版權聲明:本文為《生命時報》原創,未經授權謝絕轉載。

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2021-07-05T07:09:00.600884+00:00

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