听力如何工作

我们在最后一部分中看到，声音在空气中传播是气压中的振动。要听到声音，您的耳朵必须做三个基本的事情：

• 将声波引导到耳朵的听力部分
• 感觉气压波动
• 将这些波动转换为您的大脑可以理解的电信号

这pinna，耳朵的外部有助于“捕捉”声波。您的外耳被指向前，并且有许多曲线。这种结构可帮助您确定声音的方向。如果声音从您后面或您的上方发出，它将以与您的面前或下方的方式不同的方式从Pinna弹起。这种声音反射改变了声波的模式。您的大脑识别出独特的模式，并确定声音是在您面前，后面，上方还是下方的。

耳朵图礼貌NASA

您的大脑通过比较来自两只耳朵的信息来确定声音的水平位置。如果声音在您的左边，它将比到达右耳的左耳。在您的左耳中，这也会比右耳大一点。

由于针刺的脸向前，您可以听到您面前的声音比听到背后的声音更好。许多哺乳动物，例如狗，都有大型，可移动的针刺，使它们从特定方向上专注于声音。人的小针纳不太擅长着眼于声音。它们靠在头部上相当平坦，没有必要的肌肉进行重大运动。但是，您可以通过将手托在耳朵后面来轻松补充天然小针>。通过这样做，您可以创建一个更大的表面积，可以更好地捕获声波。在下一部分中，我们将看到随着声波从耳道沿着耳道互动时会发生什么。

一旦声波传播到耳道，他们振动鼓膜膜，通常称为鼓膜。耳膜是一块薄的锥形皮肤，宽约10毫米（0.4英寸）。它位于耳道和中耳。中耳通过咽鼓管。由于来自大气的空气从外耳和嘴里流入，因此耳膜两侧的气压保持相等。这种压力平衡使您的耳膜可以来回自由移动

耳膜很僵硬，非常敏感。即使是丝毫的空气波动也会来回移动。它附着在张量鼓膜肌肉，不断向内拉它。这样可以使整个膜拉紧，因此无论其在哪个部分被声波击中，它都会振动。

耳朵插图礼貌nidcd 正常的耳朵解剖结构

这种微小的皮肤像麦克风中的隔膜一样起作用。声波的压缩和稀疏将鼓来回推动。更高的声音波更快地移动鼓声，响亮的声音使鼓更大的距离。

耳膜还可以用来保护内耳，免受长时间暴露于响亮的低音噪音。当大脑收到指示这种噪声的信号时，耳膜上发生反射。张量鼓膜肌肉和stapedius肌肉突然收缩。这将耳膜和连接的骨头沿两个不同的方向拉动，因此鼓变得更加刚性。发生这种情况时，耳朵在声音光谱的低端不会散发那么多噪音，因此响亮的噪音会受到抑制。

除了保护耳朵外，这种反射还可以帮助您集中听力。它掩盖了大声，低点的背景噪音，因此您可以专注于更高的声音。除其他外，这可以帮助您在非常嘈杂的环境（例如摇滚音乐会）进行对话。每当您开始讲话时，反射也会开始 - 否则，您自己的声音会淹没您周围的许多其他声音。

耳膜是您耳朵中的整个感官元素。正如我们在即将到来的部分中看到的那样，其余的耳朵只能传递收集在耳膜上的信息。

我们在最后一部分中看到，声波中的压缩和稀有因素来回移动耳膜。在大多数情况下，气压的这些变化极小。它们不会在耳膜上施加太多力，但是耳膜是如此敏感，以至于这种最小的力使其距离远。

正如我们将在下一部分中看到的那样，耳蜗在内耳中，通过流体而不是通过空气进行声音。这种液体更高惯性比空气 - 也就是说，很难移动（想想推动空气而不是按水）。耳膜上的小力量不足以移动这种液体。在声音传到内耳之前，总计压力（每单位区域的力）必须放大。

这是ossicles，一群小骨头中耳。小骨实际上是您体内最小的骨头。他们包括：

• 这麦芽粥，通常称为锤子
• 这incus，通常称为砧
• 这stapes，通常称为镫

声波会振动耳膜，从而移动麦芽胶，incus和stap。

麦芽胶连接到内侧的耳膜中心。当耳膜振动时，它会像杠杆一样将麦芽胶从侧面移动。麦芽粥的另一端连接到附着在sto骨上的incus。stapes的另一端 - 它面板- 通过椭圆形窗口。

当气压压缩在耳膜上推进时，小骨会移动，使得stapes的面板在耳蜗液上推入。当气压稀有拉在耳膜上时，小骨会移动，使stape的面板在液体上拉入。从本质上讲，柱塞充当活塞，在内耳流体中产生波，以表示声波的空气压力波动。

卵形通过两种方式从耳膜扩增力。主放大来自耳膜和马rup之间的尺寸差异。耳膜的表面积约为55平方毫米，而stapes的面板的表面积约为3.2平方毫米。声波在耳膜的每平方英寸上都施加力，耳膜将所有这些能量转移到stapes上。当您将这种能量集中在较小的表面积上时，压力（每单位的力量）要大得多。要了解有关此的更多信息液压乘法， 查看液压机的工作方式。

Ossicles的配置提供了附加的扩增。麦乳素比incus长，形成基本杠杆在耳膜和stapes之间。麦芽菌移动更大的距离，incus以更大的力移动（能量=力x距离）。

这种放大系统非常有效。施加到耳蜗液的压力约为耳膜上压力的22倍。这种压力放大足以将声音信息传递到内耳，在那里将其转化为大脑可以理解的神经。

耳蜗是迄今为止耳朵中最复杂的部分。它的工作是采用声波引起的物理振动，并将其转化为大脑可以识别为独特声音的电气信息。

耳蜗结构由三个相邻的试管组成，彼此通过敏感膜分开。实际上，这些管子以蜗牛壳的形状盘绕，但是如果您想象它们伸出来，那就更容易理解发生了什么。如果我们处理两个管，也很清楚Scala Vestibuli和Scala媒体，作为一个房间。这些管之间的膜是如此细，以至于声波传播，好像根本没有分离。

柱塞的活塞作用移动了耳蜗中的流体。这会导致振动波从基底膜下行驶。

缝隙来回移动，在整个耳蜗中产生压力波。将耳蜗与中耳分开的圆形窗户膜使流体可以去处。当柱子推入并伸出时，它会移出并移入。

中间膜，基底膜，是横跨耳蜗长度的刚性表面。当缝隙进出时，它会在椭圆形窗口下方的基底膜部分推动并拉动。该力开始沿膜表面移动的波。波浪沿池塘表面的涟漪传播，从椭圆形窗户向下移动到耳蜗的另一端。

基底膜具有独特的结构。它由20,000至30,000个类似芦苇的纤维制成，延伸到耳蜗的宽度。在椭圆形窗户附近，纤维较短而僵硬。当您朝着管的另一端移动时，纤维变得更长，更弯曲。

这使纤维不同共振频率。特定的波频率会在特定点与纤维完美共鸣，从而导致它们迅速振动。这是使调音叉和卡索斯工作的相同原理 - 特定的音高将开始调整叉子响起，并且以某种方式嗡嗡作响会导致kazoo芦苇振动。

随着波浪沿大多数膜移动，它不能释放太多能量 - 膜太紧张了。但是，当波以相同的谐振频率到达纤维时，波的能量突然释放出来。由于纤维的长度增加和较低的刚度，高频波会振动纤维靠近椭圆形窗口，而较低的频率波则在膜的另一端振动了纤维。在下一部分中，我们将研究微小的头发如何帮助我们听到声音。

在最后一部分中，我们看到较高的音高会在椭圆形窗户附近最强烈的基底膜振动，并且下部的俯仰在更远的点下方的一点点振动了基底膜。但是大脑如何知道这些振动发生在哪里？

这是Corti工作的器官。这Corti器官是一个包含数千个微小的结构毛细胞。它位于基底膜的表面，并延伸到耳蜗的长度上。

直到波浪以谐振频率到达纤维之前，它不会将基底膜移动很多。但是，当波最终确实达到谐振点时，膜突然在该区域释放出一大堆能量。这种能量足够强，可以移动皮质毛细胞的器官。

当这些毛细胞移动时，它们会通过人工耳蜗神经。人工耳蜗将这些冲动发送到大脑解释的大脑皮层。大脑根据发送电脉冲的细胞的位置确定声音的音调。更大的声音在沿膜的共振点上释放了更多的能量，因此在该区域移动更多的毛细胞。大脑知道声音更大，因为更多的毛细胞在一个区域被激活。

耳蜗仅发送原始数据 - 电脉冲的复杂模式。大脑就像一台中央计算机，采用了此输入并对此有所了解。这是一个非常复杂的操作，科学家离理解有关的一切仍然很远。

实际上，一般的听力对我们来说仍然非常神秘。人耳朵和动物耳朵起作用的基本概念非常简单，但是特定的结构非常复杂。但是，科学家正在迅速发展，他们每年都会发现新的听力元素。令人惊讶的是，在听力过程中涉及到多少，所有这些过程发生在身体的一小部分区域中，这更加令人惊讶。

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最初出版：2001年3月30日