Биофизика слухового восприятия

С физиологических позиций звук - это ощущение, возникающее в ухе человека в результате действия изменения давления частиц упругой среды.

Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в широком диапазоне частот и интенсивностей. Частотный диапазон слышимых человеческим ухом звуков охватывает область частот от 16 - 20 Гц до 20 кГц. Границы частотного восприятия существенно зависят от возраста человека и состояния органа слуха. У лиц среднего и пожилого возраста верхняя граница слышимой области понижается до 12 – 10 кГц.

Область слышимых звуков ограничена двумя кривыми, так называемые пороги: нижняя кривая определяет порог слышимости, т. е. силу едва слышимых звуков различной частоты, верхняя - порог болевого ощущения, т. е. такую силу звука, при которой нормальное слуховое ощущение переходит в болезненное раздражение органа слуха (рис. 7).

Абсолютная величина порога зависит от частоты колебаний. Самые низкие значения порогов имеют место в диапазоне частот 1 - 5 кГц. Для принятого в акустике стандартного тона частотой.1000 Гц порог слуха молодого человека составляет 0 дБ, что соответствует звуковому давлению Ро = 2*10^-5 Па, а интенсивности I = 10^-12 Вт/м². Порог слухового восприятия на частоте 100 Гц приблизительно в 100 раз выше и составляет 10 дБ. Ухо менее чувствительно к звукам низких частот.

Болевым порогом принято считать звук интенсивностью 140 дБ, что соответствует звуковому давлению 200 Па и интенсивности 10² Вт/м².

Таким образом, уровень звукового давления 140 дБ - это порог переносимости интенсивных звуков. Звуковые ощущения оценивают и по порогу дискомфорта (появлению ощущения щекотания, касания, слабой боли в ухе). Такое состояние дискомфорта наблюдается при уровне звукового давления более 120 дБ.

Верхний болевой порог также неодинаков у различных людей. Его уровень может изменяться под воздействием тренировки.

 

Рис. 7. Слуховой диапазон.

Субъективно воспринимаемую величину звука называют его громкостью. Громкость является функцией интенсивности звука, частоты и времени действия физиологических особенностей слухового анализатора. Интенсивность звука субъективно ощущается как громкость, а частота определяет высоту тона.

Восприятие высоты тона пропорционально логарифму его частоты, а возрастание субъективной громкости пропорционально логарифму увеличения интенсивности. Например, увеличение интенсивности звука в 10 раз соответствует увеличению громкости в 2 раза, а одинаковые отношения частоты 50 - 100 Гц, 1000 - 2000 Гц и т. д. воспринимаются ухом как одинаковое изменение высот тона на одну октаву.

С ростом силы звука частотная характеристика уха выравнивается, и ухо реагирует приблизительно одинаково на звуки разных частот звукового диапазона.

Шкала субъективной громкости является линейной, это позволяет сравнивать громкости различных источников, а также количественно оценивать эффективность шумоглушения.

Восприятие громкости шумов со сложным спектром значительно отличается от восприятия чистых тонов. Громкость шума зависит от ширины частотного спектра и определяется полосой с наибольшими уровнями шума. При этом в ряде случаев может возникнуть явление маскировки, т. е. изменение порога восприятия одного звука в зависимости от частоты и интенсивности другого. Маскировка максимальна при воздействии низких, близких по значению частот. Явление маскировки используется для защиты от неблагоприятного действия шума, повышения или снижения разборчивости речи.

Действие шума на организм

Интенсивное шумовое воздействие вызывает в слуховом анализаторе изменения, составляющие специфическую реакцию организма. Процесс адаптации слуховой системы выражается во временном смещении (повышение порогов слуховой чувствительности). При долговременном акустическом воздействии формируется повышение слуховых порогов, сначала медленно возвращающееся к исходному уровню (слуховое утомление), а затем сохраняющееся к началу очередного шумового воздействия (постоянное смещение порога слуха).

Большой научный вклад в изучение общебиологического действия шума внесла профессор Е. Ц. Андреева-Галанина, которая показала, что шум, являясь общебиологическим раздражителем, оказывает влияние не только на слуховой анализатор, но в первую очередь действует на структуры головного мозга, вызывая сдвиги в различных функциональных системах организма. Так, под влиянием шума возникают вегетативные реакции, обусловливающие нарушение периферического кровообращения за счет сужения капилляров, а также изменение артериального давления (преимущественно повышение).

Среди многочисленных проявлений неблагоприятного воздействия шума на организм можно выделить снижение разборчивости речи, неприятные ощущения, развитие утомления и снижение производительности труда и, наконец, появление шумовой патологии.

Снижение разборчивости (внятности) речи, профессионально значимое при многих видах деятельности, обусловлено эффектами звуковой маскировки голоса производственным шумом и тесно связано со спектральными характеристиками шума.

Шумы могут вызывать неприятные ощущения, однако решающую роль в оценке «неприятности» шума играет субъективное отношение человека к этому раздражителю.

Приобретает особую значимость то, что шум, являясь информационной помехой для высшей нервной деятельности в целом, оказывает неблагоприятное влияние на протекание нервных процессов и способствует развитию утомления. В соответствии с теорией биологической эквивалентности эффектов влияния шума и нервной нагрузки шум увеличивает напряжение физиологических функций в процессе труда и снижает работоспособность организма.

Среди многообразных проявлений шумовой патологии ведущим клиническим признаком является медленно прогрессирующее снижение слуха по типу кохлеарного неврита.

Профессиональное снижение слуха относится к нейросенсорной (перцепционной) тугоухости. Под этим термином подразумевают нарушение звуковоспринимающего аппарата по типу восходящего кохлеарного неврита.

Рис. 8. Аудиограммы, отражающие различные степени потери слуха, вызванной шумом. А - нормальный хороший слух. Б и В - ранние этапы ослабления слуха от воздействия шума; Г - значительные изменения слуха, распространение процесса на более низкие, речевые частоты; Д - потеря слуха, вызванная длительным воздействием шума.

Развитие хронической профессиональной тугоухости - процесс длительный и постепенный. Время протекания этого процесса различно и зависит от интенсивности, спектра, динамики изменения воздействия шума во времени, индивидуальной чувствительности к шуму, а также многих других факторов, влияние которых еще не до конца изучено. У некоторых людей серьезное повреждение слуха может наступить в первые месяцы воздействия, у других потеря слуха развивается постепенно, в течение всего периода работы на производстве. Потеря слуха может привести к серьезному физическому недостатку и стойкой потере трудоспособности.

Типичная картина акустической кривой на ранних стадиях развития процесса обычно характеризуется максимальной потерей слуха на частоте около 4000 Гц. Снижение слуха на 10 дБ практически неощутимо, на 20 дБ едва заметно. Только потеря слуха более чем на 20 дБ начинает серьезно мешать человеку, особенно когда к этому добавляются возрастные изменения слуха.

Субъективное ощущение понижения слуха наступает по мере прогрессирования процесса, когда снижение восприятия затрагивает область звуковых частот 500, 1000, 2000 Гц. Оно обычно развивается медленно и постепенно увеличивается со стажем работы в данной профессии. При этом может нарушаться способность слышать важные звуковые сигналы, дверные и телефонные звонки, наступает ослабление разборчивости речи.

Дальнейшее развитие профессиональной тугоухости характеризуется расширением повреждения звуковосприятия по всему диапазону звуковых частот (рис. 8).

Для развития нарушений слуха, вызываемых действием шума, в каждой профессиональной группе характерны свои сроки, определяемые физическими параметрами шума и их вероятностным распределением.

Ориентировочная вероятность нарушений слуха (в процентах) может быть проиллюстрирована табл. 7.

Таблица 7. Возрастание тугоухости среди лиц, подвергающихся воздействию шума на протяжении трудового стажа в процентах

Эквивалентный уровень шума, дБА	Продолжительность шумового стажа (лет)

Значительные различия в сроках возникновения степени потери слуха среди рабочих однородных профессий указывают на роль индивидуальной чувствительности к повреждающему действию шума.

Факторами, обусловливающими различия в индивидуальной чувствительности к шуму, являются анатомические особенности строения среднего и внутреннего уха, функциональное состояние вегетативной нервной системы, острая недостаточность витаминов группы В, ослабление акустического рефлекса.

При обследовании групп рабочих, подвергающихся действию шума, наряду со специфическими проявлениями шумовой патологии (патология органа слуха) наблюдаются неспецифические изменения в виде синдрома неврастении и реже в виде синдрома вегетососудистой дисфункции (нейроциркуляторной дистонии преимущественно по гипертоническому типу). При действии интенсивного шума изменения со стороны нервной системы значительно более выражены и предшествуют развитию патологии органа слуха. У рабочих преобладают жалобы на головные боли, несистематические головокружения, снижение памяти, повышенную утомляемость, эмоциональную неустойчивость, нарушение сна, сердцебиения и боли в области сердца, снижение аппетита и др. При отсутствии органических поражений со стороны центральной и периферической нервной системы наблюдаются функциональные изменения со стороны рефлекторной и вегетативной сферы.

У лиц, работающих в условиях интенсивного шума, определяются изменения сердечно-сосудистой системы, главным образом в виде синдрома нейроциркуляторной дистонии, чаще кардиального и гипертензивного типа и значительно реже - гипотензивного.

У рабочих шумовых профессий довольно часто выявляется дисфункция желудка, нарушение его эвакуаторной функции, изменение кислотности желудочного сока.

Шум вызывает снижение иммунологической реактивности, общей резистентности организма у рабочих шумовых профессий, что, по некоторым литературным данным, проявляется в повышении уровня заболеваемости с временной утратой трудоспособности в 1,2 - 1,3 раза при увеличении уровня производственного шума на 10 дБ.

Формирование патологического процесса при шумовом воздействии происходит постепенно и начинается с неспецифических проявлений вегетососудистой дисфункции. В дальнейшем развиваются невротические проявления, которые укладываются в картину вегетоастенического или астеновегетативного синдромов. У рабочих со стажем более 10 лет изменения приобретают стойкий характер астеноневротического синдрома с вегетососудистыми дисфункциями.

Установленные в последние годы соотношения между показателями слуховой функции, состоянием нервной, сердечно-сосудистой системы и заболеваемостью подтверждают концепцию о влиянии шума на целостный организм и дают возможность оценивать и прогнозировать степень шумового воздействия на работающих как по специфическим, так и по опосредованным изменениям.

⇐ Предыдущая17181920212223242526Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: