Jak ucho funguje

Jak ucho funguje

Funkcí sluchového ústrojí je převod zvukového signálu (zvukových vln) ze zevního přes střední až do vnitřního ucha, zde nastane jejich přeměna v nervové vzruchy a nakonec přenos těchto impulsů do mozkového centra.
Zvukové vlny se šíří vzduchem a přes zvukovod dopadají na bubínek. Bubínek se rozkmitá zvukovou vlnou, čímž se uvede do pohybu řetěz sluchových kůstek přenášejících zvukový signál z prostředí vzdušného do tekutiny vnitřního ucha. Tento převod je umožněn koncentrací energie zvukového signálu (tzv. zvukový tlak) z poměrně velké plochy bubínku na malou plošku ploténky třmínku v oválném okénku (poměr velikosti plochy je 40: 1), takže koncentrovaná energie je schopna rozkmitat tekutinu ve vnitřním uchu. Aby bylo možno vůbec rozkmitat tekutinu, která je nestlačitelná, je v kostěném pouzdru vnitřního ucha druhý otvor - okrouhlé okénko, které svou pružnou blankou vyrovnává tlakové rozdíly rozkmitané kapaliny ve vnitřním uchu.
Vlnění v tekutině vnitřního ucha se dostává z vestibula od oválného okénka do hlemýždě, kde podle vlnové délky zvukové vlny (čili výšky tónu dle našeho vnímání) rozkmitá příslušné struktury Cortiho orgánu, odpovídající vlnové délce zachyceného zvuku. Tímto drážděním zde vznikají velmi slabé elektrické potenciály, jež jsou vedeny sluchovým nervem až do mozkové kůry. Transformace zvukového signálu ve vnitřním uchu je velmi složitá a dodnes neznáme všechny její mechanismy. Existuje mnoho teorií transformace zvuku, ale žádná z nich dosud není schopna vysvětlit všechny tyto funkční mechanismy. Složitost těchto dějů potvrzuje fakt, že vysoké tóny vnímáme v bazálním, tj. nejširším závitu hlemýždě, zatímco hluboké tóny v horním, tedy nejužším závitu. Je to tudíž přesný opak toho, co bychom čekali na základě akustických zákonů a svých běžných představ. Vzhledem k této složitosti a neúplnosti dostupných teorií se také domníváme, že nemá význam tento fakt podrobněji rozvádět.

Fyziologická akustika aneb o zvukovém vlnění

Frekvenční spektrum aneb výška a hloubka zvuku

Podobně jako je světlo tvořeno celým spektrem barev, tvoří zvuk spektrum různých frekvencí - od nejnižších k nejvyšším.
Lidské ucho vnímá zvuky v rozmezí frekvencí 16 až 20 000 Hertzů (zkratka této jednotky je Hz, a jde o počet kmitů zvukové vlny za 1 vteřinu). Frekvenci zvuku vnímá naše ucho jako výšku tónu - zvuky nízkých frekvencí slyšíme jako hluboké, zvuky vyšších frekvencí jako vysoké. Také vláskové buňky v Cortiho orgánu jsou specializovány tak, že reagují na vibrace o různých frekvencích.
Vzhledem k tomu, že se sluch u člověka vyvíjel hlavně na základě vnímání řeči jako nejdůležitější formy komunikace mezi lidmi, jsou nejlépe vnímány právě frekvence zvuků lidské řeči - přibližně od 500 do 4000 Hz. Lidské ucho se tedy nechová zcela podle fyzikálních zákonů, a proto i pro měření a vyšetření sluchu bylo nutné zavést specifické pojmy a hodnoty, které se pokusíme velmi stručně a zjednodušeně vysvětlit.
Všechny smyslové a nervové buňky v lidském organismu pracují podle principu "vše nebo nic". Znamená to, že podráždění těchto buněk musí dosáhnout určité intenzity, aby vůbec byly schopny reagovat. Tomuto nejslabšímu podnětu, na který buňka zareaguje - a to prakticky hned plnou aktivitou - říkáme podnět prahový neboli práh dráždění. Na dráždění menší, podprahové, buňka nereaguje vůbec, zatímco na vyšší, nadprahové, odpovídá prakticky stejnou aktivitou jako na prahové. Proto také nejnižší intenzitu zvuku, kterou je lidské ucho na té které frekvenci schopno vnímat, nazýváme sluchovým prahem.

Intenzita a hlasitost zvuku

Jak jsme se již zmínili, lidské ucho reaguje nejlépe na frekvence zvuků lidské řeči, kde je sluchový práh nejnižší. Na frekvencích nižších a vyšších se práh sluchu postupně zvyšuje. Proto pro intenzitu zvuku vnímaného lidským uchem používáme pojem hlasitost. Hlasitost je úměrná intenzitě, ale není s ní totožná, a proto ji nemůžeme měřit v jednotkách intenzity. Měření intenzity uchem vnímaného zvuku v jednotkách hlasitosti by však bylo velmi komplikované.
Proto byla pro tyto účely stanovena jednotka zvaná decibel (dB); je to desetinásobný poměr zkoumané intenzity k intenzitě sluchového prahu. Při vyšetření jsou hodnoty vyjádřeny v logaritmickém měřítku. Měříme tedy intenzitu zvuku vnímaného lidským uchem tak, že prahu normálního sluchu odpovídá hodnota 0 dB; 20 dB je hlasitost lidského šepotu a 40 - 65 dB běžného lidského hlasu. Zvuky nad 85 dB jsou již pro lidské ucho nebezpečné a mohou sluch poškodit. Možná se vám rozdíl mezi 65 a 85 decibely nezdá nijak velký - uvědomte si však, že vzestup o 10 decibelů znamená desetkrát, o 20 decibelů stokrát a o 30 decibelů již tisíckrát vyšší intenzitu.
Považujeme za nutné znovu upozornit, že tento výklad je velmi zjednodušený a z hlediska akustiky ne zcela přesný. Uvedení základních pojmů a hodnot však považujeme za nutné pro další vysvětlení možností vyšetření sluchu i rozdělení a hodnocení sluchových poruch, ale nechceme čtenáře zatěžovat přílišnými podrobnostmi.

Jak o sluchu rozhoduje Eustachova trubice

Většina z nás ví nebo alespoň tuší, že zaléhání uší při startu nebo přistávání letadla má něco do činění se středním uchem, a že mu lze zabránit třeba žvýkáním žvýkačky nebo častějším polykáním. Pro správnou funkci středního ucha je totiž důležité, aby tlak vzduchu v bubínkové dutině byl stejný jako tlak vzduchu prostředí, ve kterém se nacházíme. K tomuto vyrovnávání tlaků slouží trubice spojující středoušní dutinu s nosohltanem, která po svém objeviteli nese název Eustachova trubice.
Za normálních okolností se pravidelně vždy asi po třech minutách (při polknutí nebo zívnutí) na zlomek vteřiny otevře, aby umožnila vyrovnání tlaků. Jestliže k tomu z jakékoli příčiny nedochází, zhoršuje se zákonitě i sluch, protože sluchové kůstky nemohou správně vibrovat. Třebaže se tedy Eustachova trubice nepodílí přímo na procesu slyšení, její správná funkce je pro něj velmi důležitá.

Miroslav Hroboň,Ivan Jedlička, Jaroslav Hořejší
převzato z knihy Trápí nás nedoslýchavost
vydané v nakladatelství Makropulos