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生理声学


  声学地分支,首要研究声音在人和动物惹起地听觉进程、机理和特性,也包含人和动物地发声。
  耳地结构  耳是听觉器官地统称。人耳可分为外耳、中耳和内耳(图1),连同各级听觉中枢组成听觉系统。听觉地声学进程发生在外耳、中耳及内耳地耳蜗一部分,听觉地神经进程发生在耳蜗地感受器部分、听神经和听觉中枢。外耳包含耳廓和外耳道,首要起集声作用。中耳包含鼓膜、听骨链、鼓室、中耳机、咽鼓管等结构,首要起传声作用。耳蜗首要起感声作用,耳蜗是一有骨质外壳卷曲呈蜗牛状地三层平行管道结构,三层管道内充满淋巴液,辨别称前庭阶、鼓阶和蜗管,后者夹在前二者当中,由软组织分隔。蜗管与鼓阶间地分隔称基底膜,上面排列着声音地感受器-螺旋器,其感受细胞为毛细胞。前庭阶和鼓阶各有一窗开向鼓室,辨别称卵窗和圆窗,窗上均有膜。卵窗膜与听骨链内端地镫骨底板连在一同。耳蜗接近窗地一端称基部,另一端称蜗顶。

生理声学

  中耳地传声作用  正常耳地传声途径是声波作用于鼓膜,经听骨链传顺耳蜗,称气导。鼓膜面积比卵窗膜约大20倍,听骨链地杠杆结构使在鼓膜端振幅大、力小地振动变成在卵窗膜端振幅小、力大地振动,有如一个变压器,起到阻抗匹配地作用,从而提高了声音从空气媒质至淋巴液媒质地传播效率。声波也可通过头骨地振动直接传至内耳,称骨传声,传播效率较低。
  听觉机理  包含从声波地机械振动至电、化学、神经脉冲、中枢信息加工等一系列进程。当听骨链推动卵窗膜产生振动时,声波便开端在耳蜗内地淋巴液媒质中传播,先经前庭阶,后经鼓阶。在传播途径中地时差造成了二阶各段每一瞬间地压力差,使基底膜上下波动,从耳蜗基部开端,顺序移向蜗顶,称行波。基底膜地运动使排列在它上面地螺旋器也相应地运动。因为惯性等作用,螺旋器内不同结构运动地方向差和速度差产生一种力,使感受细胞上地纤毛弯曲,改变了常常存在于蜗管和毛细胞之间地生物电流回路中地阻抗,从而调制了通过地电流。电流地变化招致感受细胞与听神经末梢间地突触释放化学递质,使神经末梢兴奋,发出神经脉冲。接受不同特性地各种声音后听神经发出地脉冲在时间和空间上各有不同地构型,它们携带相关声音地信息,顺序传至各级听觉中枢,经过处理和分析,最后产生反映声音各种繁杂特性地听觉。
  沿基底膜移动地行波有一振幅最大点(共振点),其位置因频率而变,高频接近基部,低频接近蜗顶。不同频率地声音因而可使基底膜不同部位受到最强地刺激,这便是耳蜗频率分析地部位机理。听神经发放地脉冲与声波周期有肯定地同步关系,听神经上许多纤维发出地脉冲排放因而能够与声音地频率一致,这便是耳蜗频率分析地时间机理。声音地强度首要由被兴奋神经纤维地数目及每一纤维兴奋后发放脉冲地几来反映。从不同方位发出地声音抵达双耳地时间差和强度差则是辨别声源方位地首要依据。
  听觉进程中地电生理现象  电活动是听觉神经进程地基础。耳蜗地振电压来源于螺旋器,它是上述回路电流调制地结果,是从声音地机械运动转换为神经活动地重要环节。它地首要特别之处是准确地复制声音刺激地声学波形,与传声器地声-电转换作用相仿,从耳蜗可记到听神经地动作电位,从各级听觉中枢可记到由声音惹起地多种电变化,统称诱发电位,用微电极技术可记录听觉系统各部位单个神经细胞地电活动。电活动规则(规律)是听觉地根本研究内容之一。应用电子计算机技术可在无损伤条件下记录听觉系统各部位地电位,从记录和分析这些电位来辨别听觉系统功用状态地一整套技术统称电反应测听术。
  人地发声  发声器官在喉头,由声带、软骨韧带结构地支架、掌握声带位置和张力地肌肉群等组成。肌肉地活动由神经支配。从气管经喉头、咽部至嘴和鼻孔地管道称为声道(图2)。

生理声学

  当气流从气管呼出时,呈肯定张力地声带便可振动而发声,称嗓音。嗓音是多谐地,其基频地高低取决于声带地长短和张力,声音地强度则取决于气流地大小和速度。说话时基频范围约为100~300Hz,男声较低,女声和童声较高。嗓音地某些谐波成分可因口、鼻、咽等腔地共振而增加,形成共振峰。各共振峰地频率由这些共振腔地大小和形状决定。发声时通过主动对各共振腔地掌握便可得到不同地元音。气流通过声道时因为冲突产生噪声,通过掌握声道地缝隙便可得到相应地辅音。胸腔和头部也有共振作用,对人声音地音色有肯定地影响。
  人类地语音包含极其大量地信息。发声地各种动作受大脑语言中枢地掌握,通过学习后能够熟练地掌握。讲话者能够不时地通过听觉对发出地语音、唇舌等地触觉、声道肌肉群地本体觉得等接受反馈信息,这是语言流畅地重要条件。在学习说话时听觉地反馈特别重要。绝大多数哑病是因为耳聋,病人地发声器官常常是正常地。

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