卜行寬
聽覺是如何產生的
聲音是由物體振動產生,并向四周傳播的一種波動。和水波一樣,一塊石子投入平靜的湖里,水面就會產生一層層的波紋,向四周傳播。聲波是有能量的,它能使被接觸到的物體產生振動,就像水波能讓水面上的物體搖擺一樣。物體振動越快,產生的音調就越高;振動越慢,音調就越低。物體每秒鐘振動的次數叫作頻率。每秒鐘振動一次叫作一赫茲。人耳并不是什么聲音都聽得到,只有振動頻率在20~20000赫茲范圍之間的聲音才會引起聽覺。
聽覺分兩個階段產生,第一階段叫聲音的傳導過程。參與聲音傳導的結構有外耳、中耳和內耳的耳蝸。聲音傳入內耳有兩條路徑。
一是空氣傳導,聲音經過耳郭和外耳道,引起鼓膜振動,隨之帶動錘骨運動,傳向砧骨、鐙骨;鐙骨底板振動后將能量透過前庭窗傳給內耳的外淋巴,外淋巴流動就像瓶子里的水一樣晃來晃去,帶動了其內的基底膜波動。在這個過程中,耳郭的作用就是收集聲音,辨別聲音的來源方向。外耳道能對聲音進行增壓并保護耳的深部結構免受損傷。在聲音的空氣傳導過程中,鼓膜和三塊聽小骨組成的聽骨鏈作用最大。鼓膜為一層薄薄的膜狀物,它的振動頻率一般與聲波一致,最能感應聲波的振動,并且能把聲波的能量擴大17倍。而聽小骨以最巧妙的杠桿形式連接成聽骨鏈,又把聲音能量提高了1.3倍。
二是骨傳導,聲波能引起顱骨的振動,把聲波能量直接傳到外淋巴產生聽覺。這好像有點不可思議,但的確是事實,而且有移動式骨導和壓縮式骨導兩種方式呢!如果我們用手指輕擊頭部,那么聽到的聲音就是由骨傳導來的,只是骨傳導在聲音傳導過程中不是主要方式罷了。
聽覺產生的第二個階段就是聲音的感覺過程,它主要由內耳的耳蝸完成。當空氣傳導和骨傳導的聲音振動外淋巴后,也就波動了生長于其內的基底膜。基底膜就像一大排并排排列的從長到短的牙刷,不同頻率的聲音總能找到一個長短合適的“牙刷”配對,產生最佳共振。聲波能量使“牙刷毛”(基底膜上的纖毛細胞)發生彎曲或偏轉,這種彎曲和偏轉能產生電能,并沿著“牙刷柄”傳向神經中樞,通過大腦的綜合分析,不但產生聽覺,而且能辨明意思。
耳朵如何保持身體平衡
人體如何通過耳朵來保持身體平衡的呢?內耳中三個半規管互相垂直,且位于三個不同的平面上,不論頭部向任何方向轉動,至少其中一個半規管會受淋巴振動的刺激而產生沖動,由前庭神經傳到大腦,就會有頭部轉動的感覺,稱之為平衡覺。人類習慣在平面活動,假若身體上下移動時,例如在顛簸的海上航行,半規管受到不尋常的刺激,便有暈船的感覺。