Что такое улитка внутреннего уха? Причины и последствия заболеваний внутреннего уха Функции костного лабиринта
Внутреннее ухо - это специальная система каналов, а также расположенный в них рецепторный аппарат слухового и вестибулярного анализаторов. Расположено внутреннее ухо в пирамиде височной кости; делится на костный лабиринт и перепончатый. В костном лабиринте внутреннего уха различают преддверие, три полукружных канала и улитку (рис.). Внутри костных лабиринтов внутреннего уха расположены перепончатые, заполненные эндолимфой. Пространства между костными и перепончатыми лабиринтами заполнены перилимфой. Преддверие образует центральную часть, кзади и кверху оно переходит в полукружные каналы, а кпереди и кнутри - в улитку. В преддверии имеются два мешочка (saccnlus и utriculus). В мешочках находятся отолитовые аппараты. Полукружные каналы (их три) расположены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Каждый канал имеет одну расширенную ножку (ампулу) и другую простую, или гладкую. На дне каждой перепончатой ампулы имеется гребешок (crista ampullaris) - концевой нервный аппарат. Эта система (отолиты и ампулярный аппарат) называется вестибулярным аппаратом.
Правый костный лабиринт: 1 - фронтальный полукружный канал; 2 - ампула; 3 - преддверие; 4-6 - верхний, средний и основной завитки улитки; 7 - круглое окно; 8 - овальное окно; 9 - сагиттальный канал; 10 - горизонтальный канал.
Улитка представляет собой костный канал, отходящий от преддверия и образующий два с половиной завитка вокруг костного стержня. Внутри костного канала имеются три хода: лестница преддверия и барабанная лестница, заполненные перилимфой, и располагающийся между ними улитковый ход, заполненный эндолимфой. На его нижней стенке (основной мембране) расположен кортиев орган - рецепторный аппарат слухового анализатора. Кортиев орган состоит из так называемых кортиевых дуг, образованных клетками-столбиками, поддерживающих клеток Дейтерса и волосковых, или чувствующих, клеток. В виде навеса кортиев орган покрыт специальной перепонкой (рейснерова перепонка). Чувствующие волосковые клетки кортиева органа оплетаются разветвлениями , которые собираются в спиральный узел и далее в составе слухового нерва идут в кору головного мозга. Улитка и заключенный в ней рецепторный аппарат слухового анализатора носят название кохлеарного аппарата.
Кортиев орган. Поперечный срез улиткового канала (схема):
1 - membrana vestibularis (Reissneri); 2 - membrana tectoria; 3 - ductus cochlearis; 4 - stria vascularis; 5 - cellulae Deitersi; 6 - lamina basilaris; 7 - cellula pilaris ext.; 8 - cellula pilaris int.; 9 - n. cochlearis; 10 - scala tympani; 11 - lamina spiralis secundaria.
Физическую основу слухового раздражения составляют колебания окружающей среды. Движения стремечка в овальном окне костного лабиринта вызывают волнообразные колебания перилимфы в преддверии, которые передаются на основную перепонку улитки и расположенный на ней кортиев орган. При этом энергия колебаний превращается в физиологический процесс нервного возбуждения, который проводится к корковым слуховым центрам в височных долях мозга, где нервное превращается в ощущение звука.
Ориентировка нашего тела в пространстве, поддержание равновесия в покое и при движении осуществляются в основном вестибулярного аппарата (отолитами и ампулярным аппаратом). Их раздражителями являются прямолинейные и угловые ускорения, а для отолитов - и изменения положения тела в пространстве. Одним из безусловных рефлексов, наблюдаемых при раздражении полукружных каналов, является нистагм (см.). При исследовании внутреннего уха функции улитки и вестибулярного аппарата исследуют отдельно (см. ).
Патология внутреннего уха связана с воспалительными заболеваниями (см. ) и дегенеративно-атрофическими процессами. Дегенеративно-атрофические изменения внутреннего уха развиваются в результате инфекции, интоксикации, нарушений обмена веществ и кровообращения. Дегенерация рецепторного аппарата улитки ведет к медленно нарастающей и стойкой потере . Большое значение в развитии дегенеративных процессов внутреннего уха имеют -шум, вибрация, резкие перепады атмосферного давления, . Основные меры борьбы - перестройка технологических процессов, индивидуальная профилактика на производстве.
Внутреннее ухо расположено в толще скалистой части височной кости. Это сложное образование, состоящее из костного лабиринта и заключенного в нем перепончатого. В состав лабиринта входят: преддверие, три полукружных канала и улитка; они расположены в пирамиде височной кости таким образом, что полукружные каналы находятся латерально и кзади, улитка - медиально и кпереди и между ними - преддверие. К внутреннему уху относится также слуховой (кохлеарный) нерв с его ветвями и окончаниями в лабиринте и вестибулярный аппарат. Костный лабиринт содержит жидкость - перилимфу, которая омывает перепончатый лабиринт, как бы подвешенный к стенкам костной капсулы посредством соединительнотканных перемычек. Перепончатый лабиринт, таким образом, не прилежит плотно к костному, а плавает в жидкости - перилимфе, которая находится между ним и стенкой костного лабиринта. Перилимфатическое пространство сообщается субарахноидальным (подпаутинным) пространством головного мозга, являющимся резервуаром спинномозговой жидкости. Благодаря связям перилимфатического пространства с подпаутинным происходит приток спинномозговой жидкости в лабиринт и обратное поступление перилимфы в подпаутинное пространство. По своему составу перилимфа сходна со спинномозговой жидкостью, у нее такой же электролитный состав. В перепончатом лабиринте находятся нейрорецепторные элементы внутреннего уха, также окруженные жидкостью - эндолимфой. Эндолимфа образуется в лабиринте путем фильтрации из кровеносных сосудов.
Преддверие - наиболее древнее образование - является центральной частью лабиринта. Передняя часть преддверия сообщается с улиткой, задняя - с полукружными каналами. Наружная стенка преддверия представляет собой часть внутренней стенки барабанной полости, большая часть этой стенки занята овальным окном.
На медиальной (внутренней) стенке преддверия помещаются два перепончатых мешочка: задний - эллиптический и средний - круглый. Первый сообщается с перепончатой улиткой, а второй - с тремя перепончатыми полукружными каналами. В обоих мешочках преддверия расположены рецепторы вестибулярного аппарата (отолитовый аппарат).
Полукружные каналы вместе с мешочками преддверия составляют вестибулярный аппарат и не участвуют в процессе звуковосприятия. Они служат для ориентировки в пространстве и регулируют равновесие тела.
Полукружных каналов три: один - наружный, горизонтальный; второй - верхний, фронтальный, и третий - задний, сагиттальный. Каждый полукружный канал имеет одну расширенную ножку - ампулу и другую - простую, гладкую. Фронтальный и сагиттальный каналы имеют одну общую гладкую ножку.
Перепончатые полукружные каналы расположены внутри костных и открываются тремя ампулярными и двумя простыми концами, т. е. 5 отверстиями.
Улитка является частью внутреннего уха, чувствительной к звуковым волнам. В ней также различают костную и перепончатую улитку. Костная улитка состоит из спирального завитого вокруг стержня (модиолюс) канала, который у человека имеет 2,5 оборота. От модиолюса отходит вглубь костного канала поперечная костная пластинка, также свернутая в виде спирали, - так называемая костная спиральная пластинка. Ее продолжением является соединительнотканная основная (базилярная) мембрана (перепонка), которая одним краем прикреплена к свободному краю спиральной пластинки, а вторым - к противоположной костной стенке улитки, покрытой спиральной связкой.
Костная спиральная пластинка вместе с основной мембраной делит каждый завиток улитки на 2 этажа: нижний, обращенный к основанию улитки, - так называемая лестница барабана, и верхний, обращенный к верхушке улитки, - лестница преддверия. Обе лестницы на всем протяжении разделены между собой и только у верхушки сообщаются через специальное отверстие (Helicotrema).
Перепончатый лабиринт состоит из тех же отделов, что и костный. Оба мешочка преддверия и три перепончатых полукружных канала относятся к вестибулярному отделу перепончатого лабиринта. Перепончатая улитка является периферическим отделом слухового анализатора.
Итальянскому ученому Корти удалось в 1851 г. впервые обнаружить расположенный внутри улитки сложный прибор, в котором заканчивается разветвление слухового нерва. Этот прибор расположен на основной (базилярной) мембране в улитковом канале и известен под названием «кортиева органа».
Кортиев орган (рис. 4) - чрезвычайно сложно устроенный рецепторный прибор, состоящий из чувствительных слуховых клеток, укрепленных на поддерживающих клетках различного вида. Чувствительные элементы кортиева органа представлены внутренними и наружными волосковыми клетками. Важную часть кортиева органа составляет покровная, так называемая текториальная пластинка (мембрана). Последняя представляет собой лентовидную пластинку желеобразной консистенции, которая тянется в виде спирали по всей высоте кортиева органа.
Рис. 4. Кортиев орган.
1 - покровная перепонка; 2 - волокна улиткового нерва; 3 - кортиевы дуги; 4 - клетки Дейтерса; 5 - поддерживающие клетки; 6 - основная перепонка; 7 - сосудистая полоска; 8 - улитковый ход; 9 - волосатая клетка.
Согласно новейшим данным, имеется прямая связь между покровной перепонкой и волосковыми клетками кортиева органа.
Внутреннее ухо снабжается кровью из внутренней слуховой артерии, которая отходит от основной артерии. Вены внутреннего уха анастомозируют с венами мозговых оболочек. Иннервация внутреннего уха осуществляется восьмой парой черепно-мозговых нервов.
Проводящие пути достигают коркового центра слуха, который находится в височной доле мозга. Основная масса проводящих путей подвергается перекресту и оканчивается в коре височной доли противоположной стороны. Остальные волокна идут к височной доле той же стороны. Поэтому каждая улитка связана с корковыми центрами обоих полушарий мозга. Имеются данные, что центральный конец вестибулярного анализатора находится в коре головного мозга на стыке височных долей мозга с лобными и теменными.
Органы слуха человека всегда парные. Они позволяют легко воспринимать и проводить анализ всего многообразия звуков окружающего мира. Именно благодаря слуху каждый человек может не только различать звуки, узнавать их специфический характер, расположение, но и овладевать уникальной способностью воспроизводить речь.
Разновидности слухового органа
Существует наружное, среднее и внутреннее ухо. Последнее многим известно под названием «лабиринт». Оно расположено в пирамиде возле барабанной полости и внутреннего слухового прохода. Через него в свою очередь выходит так называемый преддверно-улитковый нерв.
Существуют костные и перепончатые лабиринты, последние из которых лежат в середине первых. Костные лабиринты представляют собой собрание маленьких, связанных между собой, емкостей, стороны которых включают в себя компактную кость. В них имеется три основных отдела. Это преддверие, полукружный канал и улитка. Эти элементы представляют собой основные органы внутреннего уха.
Строение преддверия - части костных лабиринтов
Преддверие представляет собой среднюю часть костных лабиринтов, которая имеет небольшой размер и овальную форму, а также связана пятью отверстиями с полукружными каналами и отдельным большим пространством с улиткой.
Функции внутреннего уха во многом зависят от латеральных стенок преддверия, обращенных к барабанным полостям. Они также имеют отверстие, которое занято стременной пластинкой. Еще одно пространство затянуто с помощью вторичной барабанной перепонки и расположено в начале улитки. С помощью гребешка, который проходит внутри медиальных стенок преддверия, его полость разделяется на пару углублений (заднее соединяется с полукружными каналами, а переднее лежит ближе к улитке).
Переднее углубление начинается с маленького отверстия, которое служит водопроводом преддверия, проходящим сквозь костное вещество и оканчивающимся сзади него. Непосредственно за задним окончанием гребешка внизу преддверия расположена небольшая ямка, которая соответствует начальному ходу улитки.
Костные полукружные каналы
Полукружные каналы внутреннего уха представляют собой три дугообразных хода, которые располагаются в трех плоскостях (взаимно перпендикулярных). Передние полукружные каналы лежат вертикально и находятся под прямым углом по отношению к оси височной кости. Задние полукружные каналы расположены таким же образом, но располагаются практически параллельно к задним поверхностям пирамид. Латеральные каналы лежат горизонтальным образом, при этом они упираются в бок барабанных полостей.
У всех этих каналов имеется пара ножек, открывающихся в преддверии с помощью пяти отверстий, потому что близлежащие концы передних и задних связаны одной общей ножкой. Она непосредственно перед соединением с преддверием образует определенное расширение, которое называется ампулой.
Улитка и ее особенности
Улитка образуется с помощью спирального костного канала, начинающегося с
преддверия. Здесь она свертывается, как раковина улитки, образуя при этом круговые ходы. Костные стержни, вокруг которых заворачиваются ходы улитки, лежат горизонтальным образом. Функции внутреннего уха тесно связаны с работой улитки.
В ее полости в процессе всех оборотов выходит спиральная пластинка, которая разделяет канал на два раздела - лестницу преддверия и барабанную лестницу. Вблизи такого окна располагается небольшое внутреннее отверстие - водопровод улитки, наружный конец которого находится в низу височной кости.
Перепончатые лабиринты и их строение
Строение внутреннего уха, как правило, характеризуется перепончатыми лабиринтами, которые лежат в середине костных и повторяют их очертания. Они содержат в себе периферические отделения слуховых и гравитационных анализаторов. Их стенки - это тонкая прозрачная перепонка. В середине перепончатые лабиринты наполнены жидкостью, называющейся эндолимфой.
Из-за того, что перепончатые лабиринты имеют значительно меньшие размеры, чем костные, между ними остаются небольшие промежутки (так называемые перилимфатические пространства «перилимфа»). В начале преддверия костных лабиринтов находятся два перепончатых лабиринта (эллиптический и сферический мешочки). Внутреннее ухо состоит из передних, задних и латеральных перепончатых протоков.
Перепончатые лабиринты в месте полукружных протоков подвешены на стенке костных с помощью сложной системы связывающих нитей. Так предотвращается перемещение перепончатых лабиринтов, когда имеются значительные движения. Перилимфатическое и эндолимфатическое пространства не закрываются от внешней среды. Первое тесно связано со средним ухом по окну улитки и каналу преддверия. Второе пространство соединяется по эндолимфатическому протоку с эндолимфатическими мешочками, лежащими в черепной полости.
Слуховой рецептор и звуковые колебания
Из-за зависимости расположения наибольшей амплитуды бегущих волн осуществляется распределение частот через различные участки кортиевых органов. Их волосковые клетки приходят в максимальное возбуждение в основном в тех местах, где наблюдается наибольшее смещение БМ. Поэтому звуковые тоны всех частот действуют на
соответствующий слуховой рецептор. Благодаря этому происходит первый этап анализов частот звука, основывающийся на разграничении в пространстве различных участков БМ, которые колеблются с разной амплитудой под воздействием звуковых тонов специальной частоты.
Строение внутреннего уха составляют также и волосковые клетки, которые соединены с нервными окончаниями, причем волокна слуховых нервов начинаются с узких ограниченных участков Кортиевого органа. Также есть случаи, когда они берут начало с одной волосковой клетки.
Так как слуховые рецепторы находятся в определенном месте и возбуждаются от звуков необходимых частот, то все небольшие группы нервных волокон слуховых нервов проводят соответствующие импульсы, которые служат ответом на звуки в основном одной и той же частоты, называющейся характерической.
Когда внутреннее ухо улавливает звуки, представляющие собой довольно сложные колебания, в слуховых нервах полностью активизируются абсолютно все волокна, а их характерические частоты подходят к гармоническим спектрам сложных звуков. Поэтому, согласно слуховым рецепторам, звуки разделяются в определенный гармонический спектр. Продолжительность звуковых сигналов проходит кодировку временем, в течение которого происходит активация афферентных волокон, входящих в слуховой нерв.
Кровоснабжение внутреннего уха
Благодаря слуховой системе человека обеспечивается оптимальное восприятие различных звуковых колебаний, подведение нервного импульса к слуховому нервному центру, а также анализируется информация и происходит организация адаптационных реакций. Внутреннее ухо здесь играет далеко не последнюю роль.
Каждая артерия внутреннего уха начинается от лабиринта, который служит своеобразной ветвью от главной артерии. Вена лабиринта, когда вступает с улитковым нервом внутрь внутреннего слухового прохода, разделяется на три основных ответвления, проявляющиеся в преддверной (питает задний мешочек и маточку), улитковой (благодаря ей происходит питание улитки) и преддверноулитковой (снабжает необходимым количеством крови нижнее отделение улитки и преддверия) артериях.
Скопление вен преддверия и полукружных каналов создает артерию водопровода преддверия, которая вливается в поперечный или сигмовидный синус. Артерии улитки соединяются с венами улиткового канала, который вливается в нижний синус.
Значение внутреннего уха
Действительно, внутреннее ухо человека представляет собой довольно важный элемент человеческого тела. Кроме того, его расположение играет важную роль.
Ведь со всех сторон к нему прикреплены довольно важные, согласно хирургии, образования.
Так, сверху находится средняя яма черепа, снизу от него расположена верхняя луковица яремной вены, впереди лежит сонная артерия, с другого бока прилегает сигмовидный синус, на поверхности — барабанная полость, а в середине — задняя яма черепа. Поэтому внутреннее ухо является одним из наиболее важных и ответственных органов человеческого тела.
И морфологи эту структуру называют органелуха и равновесия (organum vestibulo-cochleare). В нем выделяют три отдела:
- наружное ухо (наружный слуховой проход, ушная раковина с мышцами и связками);
- среднее ухо (барабанная полость, сосцевидные придатки, слуховая труба)
- (перепончатый лабиринт, располагающийся в костном лабиринте внутри пирамиды кости).
1. Наружное ухо концентрирует звуковые колебания и направляет их в наружное слуховое отверстие.
2. В слуховой канал проводит звуковые колебания к барабанной перепонке
3. Барабанная перепонка – это мембрана, которая вибрирует под действием звука.
4. Молоточек своей рукояткой прикреплен к центру барабанной перепонки при помощи связок, а его головка соединяется с наковальней (5), которая, в свою очередь, прикреплена к стремени (6).
Крошечные мышцы способствуют передаче звука, регулируя движение этих косточек.
7. Евстахиева (или слуховая) труба соединяет среднее ухо с носоглоткой. При изменении давления окружающего воздуха давление по обе стороны барабанной перепонки выравнивается через слуховую трубу.
Kортиев орган состоит из ряда чувствительных, снабженных волосками клеток (12), которые покрывают базилярную мембрану (13). Звуковые волны улавливаются волосковыми клетками и преобразуются в электрические импульсы. Далее эти электрические импульсы передаются по слуховому нерву (11) в головной . Слуховой нерв состоит из тысяч тончайших нервных волокон. Каждое волокно начинается от определенного участка улитки и передает определенную звуковую частоту. Низкочастотные звуки, передаются по волокнам, исходящим из верхушки улитки (14), а высокочастотные – по волокнам, связанным с ее основанием. Таким образом, функцией внутреннего уха является преобразование механических колебаний в электрические, так как мозг может воспринимать только электрические сигналы.
Наружное ухо является звукоулавливающим аппаратом. Наружный слуховой проход проводит звуковые колебания к барабанной перепонке. Барабанная перепонка, отделяющая наружное ухо от барабанной полости, или среднего уха, представляет собой тонкую (0,1 мм) перегородку, имеющую форму направленной внутрь воронки. Перепонка колеблется при действии звуковых колебаний, пришедших к ней через наружный слуховой проход.
Звуковые колебания улавливаются ушными раковинами (у животных они могут поворачиваться к источнику звука) и передаются по наружному слуховому проходу к барабанной перепонке, которая отделяет наружное ухо от среднего. Улавливание звука и весь процесс слушания двумя ушами - так называемый бинауральный слух - имеет значение для определения направления звука. Звуковые колебания, идущие сбоку, доходят до ближайшего уха на несколько десятитысячных долей секунды (0.0006 с) раньше, чем до другого. Этой ничтожной разницы во времени прихода звука к обоим ушам достаточно, чтобы определить его направление.
Среднее ухо является звукопроводящим аппаратом. Оно представляет собой воздушную полость, которая через слуховую (Евстахиеву) трубу соединяется с полостью носоглотки. Колебания от барабанной перепонки через среднее ухо передают соединенные друг с другом 3 слуховые косточки - молоточек, наковальня и стремячко, а последнеe через перпонку овального окна передает эти колебания жидкости, находящейся во внутреннем ухе, - перилимфе.
Благодаря особенностям геометрии слуховых косточек стремечку передаются колебания барабанной перепонки уменьшенной амплитуды, но увеличенной силы. Кроме того, поверхность стремечка в 22 раза меньше барабанной перепонки, что во столько же раз усиливает его давление на мембрану овального окна. В результате этого даже слабые звуковые волны, действующие на барабанную перепонку, способны преодолеть сопротивление мембраны овального окна преддверия и привести к колебаниям жидкости в улитке.
При сильных звуках специальные мышцы уменьшают подвижность барабанной перепонки и слуховых косточек, адаптируя слуховой аппарат к таким изменениям раздражителя и предохраняя внутреннее ухо от разрушения.
Благодаря соединению через слуховую трубу воздушной полости среднего уха с полостью носоглотки возникает возможность выравнивания давления по обе стороны барабанной перепонки, что предотвращает ее разрыв при значительных изменениях давления во внешней среде - при погружениях под воду, подъемах на высоту, выстрелах и пр. Это барофункция уха.
В среднем ухе расположены две мышцы: напрягающая барабанную перепонку и стременная. Первая из них, сокращаясь, усиливает натяжение барабанной перепонки и тем самым ограничивает амплитуду ее колебаний при сильных звуках, а вторая фиксирует стремечко и тем самым ограничивает его движения. Рефлекторное сокращение этих мышц наступает через 10 мс после начала сильного звука и зависит от его амплитуды. Этим внутреннее ухо автоматически предохраняется от перегрузок. При мгновенных сильных раздражениях (удары, взрывы и т. д.) этот защитный механизм не успевает сработать, что может привести к нарушениям слуха (например, у взрывников и артиллеристов).
Внутреннее ухо является звуковоспринимаюшцм аппаратом. Оно расположено в пирамидке височной кости и содержит улитку, которая у человека образует 2.5 спиральных витка. Улитковый канал разделен двумя перегородками основной мембраной и вестибулярной мембраной на 3 узких хода: верхний (вестибулярная лестница), средний (перепончатый канал) и нижний (барабанная лестница). На вершине улитки имеется отверстие, соединяющее верхний и нижний каналы в единый, идущий от овального окна к вершине улитки и далее к круглому окну. Полость его заполнена жидкостью - пери-лимфой, а полость среднего перепончатого канала заполнена жидкостью иного состава - эндолимфой. В среднем канале расположен звуковоспринимаюший аппарат- Кортиев орган, в котором находятся механорецепторы звуковых колебаний - волосковые клетки.
Основным путем доставки звуков к уху является воздушный. Подошедший звук колеблет барабанную перепонку, и далее через цепь слуховых косточек колебания передаются на овальное окно. Одновременно возникают и колебания воздуха барабанной полости, которые передаются на мембрану круглого окна.
Другим путем доставки звуков к улитке является тканевая или костная проводимость . При этом звук непосредственно действует на поверхность черепа, вызывая его колебания. Костный путь передачи звуков приобретает большое значение, если вибрирующий предмет (например, ножка камертона) соприкасается с черепом, а также при заболеваниях системы среднего уха, когда нарушается передача звуков через цепь слуховых косточек. Кроме воздушного пути, проведения звуковых волн существует тканевый, или костный, путь.
Под влиянием воздушных звуковых колебаний, а также при соприкосновении вибраторов (например, костного телефона или костного камертона) с покровами головы кости черепа приходят в колебание (начинает колебаться и костный лабиринт). На основании последних данных (Бекеши - Bekesy и др.) можно допустить, что звуки, распространяющиеся по костям черепа, только в том случае возбуждают кортиев орган, если они, аналогично воздушным волнам, вызывают выгибание определенного участка основной мембраны.
Способность костей черепа проводить звук объясняет, почему самому человеку его голос, записанный на магнитофонную пленку, при воспроизведении записи кажется чужим, в то время как другие его легко узнают. Дело в том, что магнитофонная запись воспроизводит ваш голос не полностью. Обычно, разговаривая, вы слышите не только те звуки, которые слышат и ваши собеседники (т. е. те звуки, которые воспринимаются благодаря воздушно-жидкостной проводимости), но и те низкочастотные звуки, проводником которых являются кости вашего черепа. Однако слушая магнитофонную запись собственного голоса, вы слышите только то, что можно было записать, - звуки, проводником которых является воздух.
Бинауральный слух . Человек и животные обладают пространственным слухом, т. е. способностью определять положение источника звука в пространстве. Это свойство основано на наличии бинаурального слуха, или слушания двумя ушами. Для него важно и наличие двух симметричных половин на всех уровнях . Острота бинаурального слуха у человека очень высока: положение источника звука определяется с точностью до 1 углового градуса. Основой этого служит способность нейронов слуховой системы оценивать интерауральные (межушные) различия времени прихода звука на правое и левое ухо и интенсивности звука на каждом ухе. Если источник звука находится в стороне от средней линии головы, звуковая волна приходит на одно ухо несколько раньше и имеет большую силу, чем на другом ухе. Оценка удаленности источника звука от организма связана с ослаблением звука и изменением его тембра.
При раздельной стимуляции правого и левого уха через наушники задержка между звуками уже в 11 мкс или различие в интенсивности двух звуков на 1 дБ приводят к кажущемуся сдвигу локализации источника звука от средней линии в сторону более раннего или более сильного звука. В слуховых центрах есть с острой настройкой на определенный диапазон интерауральных различий по времени и интенсивности. Найдены также клетки, реагирующие лишь на определенное направление движения источника звука в пространстве.
Внутреннее ухо - один из разделов уха человека. Из-за специфического внешнего вида внутреннее ухо ещё называют лабиринтом. Оно воспринимает пульсации, посылаемые только барабанной перепонкой.
Внутреннее ухо является посредником между окружающим миром и мозгом. Во внутреннем ухе находятся важнейшие элементы всего слухового аппарата человека.
Ухо – сложнейший человека. Служит аппаратом восприятия звуков, а также контроля ориентации тела в пространстве. Этот парный орган размещен в височных костях черепа. Анатомически разделяют три отдела:
- Наружное ухо, состоящее из ушной раковины и наружного слухового прохода.
- , имеющее барабанную полость со слуховыми косточками.
- Внутреннее ухо. По структуре оно устроено сложнее первых двух.
В состав внутреннего уха входят костный и перепончатый лабиринты. Полые элементы, связанные друг с другом образуют костный лабиринт . Особого внимания заслуживает защита этого органа от внешних факторов.
Он настолько прочно замурован в кость, что между ним и пирамидой совершенно нет пространства. Внутри находится перепончатый лабиринт , он идеально повторяет форму костного, но меньше по размеру.
Строение внутреннего уха человека
Чем заполнена полость внутреннего уха:
- Эндолимфа – прозрачное вязкое вещество - циркулирует в перепончатом лабиринте.
- Перилимфа заполняет пространство между лабиринтами, называемое перилимфатическим.
Интересно, что весь лабиринт – это система жидкостей и сверхчувствительных клеток, которые ответственны как за звуковосприятие, так и за пространственную ориентацию человека.
Анатомия внутреннего уха представлена тремя основными частями:
- преддверие;
- улитка;
- полукружные каналы.
Преддверие является центром лабиринта . Сзади эта полость смыкается с трубками полукружных каналов, на боковой стенке преддверия расположены два отверстия - окна. Первое – овальное окно – скреплено со стремечком, а круглое, сообщающееся со спиральным каналом улитки, имеет вторичную барабанную перепонку.
Преддверная часть содержит два сообщающихся образования: эллиптический и сферический мешочки. Они наполнены лимфой, а их стенки выстланы особыми волосковыми клетками.
Особенность строения улитки в том, что она представляет собой спиральный полый канал, обвитый вокруг костного стержня. В этом самом стержне пролегают продольные каналы с волосковыми и опорными клетками, которые являются основой кортиева органа.
По всей длине улитка имеет костную спиральную пластину. Она разделяет полость улитки на два хода:
- на верхний – преддверная лестница ;
- на нижний – барабанная лестница .
Дно спирального канала улитки устлано основной мембраной. Барабанная и преддверная лестницы – это наружные каналы, сообщающиеся между собой у вершины улитки. В спиральном канале находится жидкость - эндолимфа, перилимфа же наполняет лестницу преддверия и барабанную лестницу.
Полукружные каналы начинаются от преддверия: передний, задний и латеральный . По три в каждом ухе, они находятся в одинаковых плоскостях и имеют форму дуг. Ножки дуг смыкаются в преддверии с эллиптическим мешочком.
Особенность строения полукружных каналов состоит в том, что одна ножка каждой дуги расширяется ампулой, примыкающей к мешочку. Передний и задний каналы срастаются у основания и имеют общий выход в преддверие.
Функции внутреннего уха
Вероятно, что внутреннее ухо, его строение и функции подвергались эволюции. У современного человека оно выполняет две функции:
- Слуховая функция . Процессы, отвечающие за , происходят в улитке.
- Ориентационная функция . За ориентацию в пространстве ответственны полукружные каналы и преддверие.
Слуховой элемент
Перемещение эндолифмы в канале улитки вызывает толчки перепонки в круглом окне. По барабанной и преддверной лестницам движется перилимфа. Колебания прогибают участки мембраны и раздражают волосковые клетки кортиева органа. Превращение звуковых сигналов в нервные импульсы - главная задача кортиева органа.
Мозг, в который поступили импульсы, анализирует информацию и человек понимает, что он услышал. Волосковые клетки, совмещенные с кончиками нервных волокон, образуют нерв, выходя из кортиева органа. Соответственно, улитка – это слуховая часть внутреннего уха .
Интересно, что на определенные звуки реагируют различные участки мембраны. В вершине улитки она воспринимает низкие звуки, у основания – высокие.
Вестибулярный аппарат
Работая по принципу строительного уровня, вестибулярный аппарат помогает нам поддерживать равновесие. Выполняют эту функцию полукружные каналы и преддверие, они имеют весьма сложную систему. В ампулах дуг полукружных каналов размещены рецепторы – гребешки.
По функциям они подобны волосковым клеткам мембраны улитки. Гребешки – это кинетические рецепторы, то есть они воспринимают угловое ускорение (движение головы) . Рецепторы раздражаются подвижным желеобразным веществом.
Вестибулярный аппарат
При линейном ускорении (ориентация в пространстве) активизируются рецепторы в мешочках преддверия, так называемый, отолитовый аппарат. Линейное ускорение вызывает движение эндолимфы, раздражающее рецепторы, которые по нервным волокнам передают информацию в мозг. Далее в мозгу собирается и анализируется вся поступившая информация. Если визуальная и слуховая информация не совпадают, человек ощущает головокружение.
Ухо - сложный и важный орган. Во избежание различных , приводящих к снижению и потере слуха, следует уделять должное внимание своим ушам. Следить за поверхности ушей, не переохлаждаться и не злоупотреблять громкими звуками – лучшие рекомендации для сохранения хорошего слуха.
За барабанной полостью среднего уха, в пирамиде височной кости, ближе к задней поверхности пирамиды, располагается внутреннее ухо, которое называют лабиринтом. Лабиринт имеет собственную костную стенку , несмотря на то, что располагается в толще самой твердой кости основания черепа. В лабиринте различают три части: преддверие , расположенное в центре,полукружные каналы , расположенные кзади от преддверия, и улитку , расположенную впереди от преддверия, ближе к верхушке пирамиды.
Преддверие наполовину и полукружные каналы полностью относятся к вестибулярной системе. Преддверие и улитка относятся к слуховой системе. Костное преддверие имеет овальное окно, выходящее в среднее ухо, и выступ, образованный основным завитком улитки, подходящим спереди к овальному окну.
Три костных полукружных канала примыкают сзади к преддверию и располагаются в трех плоскостях: в двух вертикальных: сагиттальном, фронтальном, и горизонтальной. Каждый костный полукружный канал имеет по две ножки, одна простая, а другая утолщенная на конце. Простые ножки сагиттального и фронтального каналов объединены в одну и выходят в костное преддверие пятью отверстиями. Костные полукружные каналы, костное преддверие и костная улитка связаны между собой перилимфой, омывающей такие же перепончатые образования лабиринта. Перилимфа содержит больше ионов натрия, которые защищают перепончатый лабиринт, плавающий в ней. Перепончатый лабиринт намного меньший по размерам, повторяет форму костного лабиринта, и содержит эндолимфу, в которой, как и в клетках организма больше ионов калия.
Полукружные перепончатые протоки, расположенные в костных полукружных каналах, также имеют утолщения на одном конце, в которых содержатся специализированные, рецепторные клетки, последние раздражаются колебаниями жидкостей во время поворотов и
Рис 1 Общий вид внутреннего уха (лабиринта).
1 Сагиттальный полукружный канал. 2 Ампула сагиттального полукружного канала. 3 Преддверие внутреннего уха. 4 Завитки улитки. 5 Круглое окно улитки. 6 Овальное окно преддверия. 7 Фронтальный полукружный канал. 8 Горизонтальный полукружный канал.
Рис.2 Перепончатый лабиринт.
1 Овальный, перепончатый мешочек преддверия. 2 Круглый перепончатый мешочек преддверия. 3 Сагиттальный перепончатый полукружный канал. 4 Горизонтальный перепончатый полукружный перепончатый. 5 Горизонтальный перепончатый полукружный канал. 6 Эндолимфатический мешок. 7 Эндолимфатический проток.
поворотов и вращений в разных плоскостях. В рецепторных клетках при этом, образовываются нервные импульсы, которые распространяются по вестибулярному нерву и проводящим вестибулярным путям в корковые центры головного мозга.
Перепончатое преддверие представлено двумя перепончатыми мешочками, овальный мешочек расположен ближе к полукружным каналам, круглый ближе к улитке. Овальный перепончатый мешочек, так же как полукружные перепончатые протоки содержит эндолимфу, которая объединяет их. Перепончатые мешочки преддверия содержат рецепторные клетки, воспринимающие колебания перилимфы и эндолимфы при попытке прямолинейного движения и при прямолинейном движении вперед, назад и в стороны. Раздражаясь колебаниями жидкостей, рецепторные клетки трансформируют эти колебания в нервные импульсы, и по вестибулярному нерву и проводящим вестибулярным путям отправляют их в кору мозга.
Всякое прямолинейное движение, всякий поворот, вращательное движение головы в любой из трёх плоскостей вызывает колебания жидкостей, раздражение волосковых клеток, и поток импульсов к нервным клеткам мозга. Благодаря такой информации нервные клетки мозга постоянно информированы о положении человека.
Основной костный завиток улитки является самым крупным в улитке, над основным завитком располагается меньший по размерусредний завиток, а над ним, с лепо заканчивающийся,неполный верхушечный завиток, общая высота которых составляет 5 мм. Полукруглая, наружная костная стенка завитков улитки крепится к костному, губчатому стержню улитки, расположенному в ее центре, что позволяет полностью отделять завитки улитки друг от друга, при этом стержень становится внутренней стенкой завитков улитки.
Основание стержня содержит большое количество отверстий, в которые входят волокна слухового нерва. Они проходят по продольным каналам стержня и подходят к спиральной костной пластинке, образуя ганглии.
Спиральная костная пластинка шириной около 1 мм, крепится вокруг стержня улитки, начиная от основания, и до верхушки улитки. В спиральной костной пластинке проходит спиральный каналец, через который проходят волокна слухового нерва, начинающиеся от ганглия.
На верхушке улитки костная спиральная пластинка становится похожей на крючок, благодаря чему образуется отверстие, его называют геликотремой.
От спиральной костной пластинки стержня улитки отходят две мембраны, одна из нихперепончатая спиральная мембрана является продолжением костной пластинки, и прикрепляется к наружной, костной стенке завитков улитки. Через неё также проходят волокна слухового нерва.
Рис.4 Поперечный разрез основного завитка улитки. 1 Клетки Дейтерса. 2 Утолщение верхнего края костной спиральной пластинки. 3 Место нахождения стержня улитки. 4 Паратунелль. 5 Наружные волосковые клетки. 6 Покровная мембрана. 7 Преддверная мембрана – мембрана Рейсснера. 8 Преддверная лестница. 9 Барабанная лестница.
Другая очень тонкая преддверная мембрана отходито т края спиральной костной пластинки под углом 45 о , или мембрана Рейсснера, она присоединяется к наружной, костной стенке завитков улитки с помощью спиральной связки. Образованный двумя очень тонкими мембранами улитковый ход, вместе с костной спиральной пластинкой делит продольно каждый завиток улитки на две лестницы , которые соединяются между собой через отверстие геликотремы на верхушке улитки.
Одна лестница называется преддверной лестницей, поскольку начинается от овального окна преддверия , и располагается по верхней поверхности костной спиральной пластинки и улиткового хода. Преддверная лестница, спирально огибая стержень улитки, поднимается до отверстия на верхушке улитки – геликотремы, и переходит в другую лестницу – барабанную.
Улитковый ход имееттрехгранную форму,две грани егоперепончатые, то есть способные колебаться под действием колебаний перилимфы и только третья стенка является наружной костной стенкой улитки. Кроме того, улитковый ход, как и все перепончатые образования лабиринта содержит другую по химическому составу жидкость – эндолимфу.
Одна из перепончатых стенок улиткового хода, расположенная на границе с барабанной лестницей называется основной или базилярной мембраной, поскольку на ней располагается спиральный орган, содержащий слуховые, рецепторные клетки .
Базилярная мембрана состоит из четырех слоев волокон, средний, волокнистый слой имеет около 24000 поперечно направленных волокон. Уосновного завитка улитки базилярная мембрана узкая, но постепенно ширина ее увеличивается от 0,04 мм у овального окна, до 0,5 мм на верхушке улитки. Каждое волокно основной мембраны по мысли Гельмгольца является струной, настроенной на определенную частоту колебаний, короткие волокна , находящиеся у основного завитка реагируют на более высокие звуки , а более длинные волокна у верхушки улитки на более низкие звуки . То есть улитка раскладывает сложные звуки на простые тоны, при этом каждое волокно основной мембраны реагирует на звуки определенной частоты. Так Гельмгольц впервые объяснил возможность восприятия частоты звука с помощью различных по длине и месту нахождения волокон основной мембраны.
Последующие исследования Георга фон Бекеши, лауреата Нобелевской премии 1962 года, показали, что основная мембрана при действии звука, приобретает волнообразную форму, или форму бегущей волны. Изменяет форму вся мембрана, но узкая часть основной мембраны в основном завитке улитки колеблется интенсивнее при восприятии тонов высокой частоты, а широкая часть мембраны на верхушке улитки в большей степени усиливает колебания при восприятии звуков низкой частоты. Это согласуется с большей длиной волны звуков низкой частоты, которые доходят до верхушки улитки. Высокой частоты звуки, имея небольшую длину волны, вызывают колебания основной мембраны в большей степени в области основного завитка, около овального окна. То есть основная мембрана колеблется вся, но отдельные ее части колеблется в большей степени, резонируя определенные тоны.
Вторая, самая тонкая стенка улиткового хода известна как преддверная мембрана, или мембрана Рейснера, также как базилярная, перепончатая мембрана, отходящая от утолщения костной спиральной пластинки, только под углом 45 0 , состоит из двух слоев плоских эпителиальных клеток, иотделяет улитковый ход, содержащий эндолимфу от преддверной лестницы, заполненной колеблющейся перилимфой. Колебания преддверной мембраны передаются эндолимфе улиткового хода.
Третьей стенкой улиткового хода является наружная костная стенка завитков улитки, которая состоит из трех слоев: наружного костного слоя, сосудистой полоски, и внутреннего, эпителиального, выстилающего полость улиткового хода. Сосудистая полоска наружной стенки улитки вместе со спиральной связкой, которая способствует её присоединению к наружной костной стенке улитки, участвуют в образовании эндолимфы, которой заполнен улитковый ход. Сосудистая полоска обеспечивает насыщение эндолимфы кислородом, определяет в эндолимфе количество ионов калия и натрия, создает в улитке постоянный потенциал покоя, повреждение сосудистой полоски в эксперименте приводит к гибели волосковых клеток спирального органа. Это дает основание считать, что ее нарушения вызывают самые тяжелые формы врожденной глухонемоты.
Улитковый ход называют также перепончатой улиткой , поскольку две ее стенки являются перепончатыми, а весь улитковый ход по спирали огибает стержень улитки, повторяя строение завитков костной улитки. Иногда перепончатую улитку, или улитковый ход называют средней лестницей, поскольку она располагается между преддверной лестницей и барабаннойлестницей, и имеет с ними общую, наружную, костную стенку.
Улитковый ход имеет два конца, один конец, как и у костной улитки, находится в области овального окна преддверия, здесь улитковый ход соединяется с круглым, перепончатым мешочком преддверия. Два перепончатых мешочка соединяются, образуя эндолимфатический проток, который выходит через водопровод преддверия на задней поверхности пирамиды в полость черепа, и заканчивается эндолимфатическим мешком, залегающимв стенках твердой мозговой оболочки. Другой конец слепо заканчивается в области верхушки костной улитки. Эндолимфа, как и перелимфа колеблется благодаря наличиюэндолимфатического мешка, залегающегов стенках твердой мозговой оболочки.