第六感之谜
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第二节 耳朵与听觉

耳朵位于眼睛后面,它具有辨别振动的能力,能将声波振动转换成神经信号,然后传给大脑。在脑中,这些信号又被翻译成我们可以理解的词语、音乐和其他声音。

一、耳朵的结构

听觉和平衡觉的感受器皆位于耳内。在解剖学中,耳由外耳、中耳和内耳三部分构成。

1.外耳

外耳包括耳郭和外耳道。人的耳郭不能转动,在辨别声音的方向以及收集音波等方面,皆不如其他哺乳动物有效(哺乳动物通常能转动耳郭以更准确地收集声音)。外耳道内有脂腺的分泌物和耳毛,二者皆可阻止异物入耳。耳郭具有聚集和反射声波的作用。

(1)外耳道 长2.5~3.5厘米,由软骨部和骨部组成,软骨部约占其1/3,外耳道有两处狭窄,一为骨部与软骨部交界处,另一为骨部距离鼓膜约0.5厘米处,后者称外耳道峡,外耳道呈S形弯曲。外耳道皮下组织甚少,皮肤几乎与软骨膜和骨膜相贴,故当感染肿胀时易致神经末梢受压而引起剧痛。软骨部皮肤含有类似汗腺构造的耵聍腺,能分泌耵聍(俗称耳屎),并有大量毛囊和皮脂腺。

(2)外耳道神经 一为下颌神经的耳颞支,分布于外耳道等的前半部,如当牙疼时可传至外耳道;另一为迷走神经的耳支,分布于外耳道等的后半部,故刺激外耳道皮肤时可引起反射性咳嗽。另有来自颈丛的耳大神经和枕小神经,以及来自耳面神经和舌咽神经的分支。

2.中耳

(1)鼓室 鼓室为含气腔,位于鼓膜与内耳外侧壁之间。鼓室内有听骨、肌肉及韧带等,腔内均为黏膜所覆盖。鼓室外壁即为鼓膜。

(2)咽鼓管 为沟通鼓室与鼻咽的管道,成人全长约35毫米。外1/3为骨部,内2/3为软骨部,其内侧端的咽口位于鼻咽侧壁,在下鼻甲后端的后下方。成人咽鼓管的鼓室口约高于咽口22.5厘米,小儿则接近水平,且管腔较短,内径较宽,故小儿的咽部感染较易经此管传入鼓室。

中耳与听管交界处有一薄膜,称为鼓膜,由外耳传来的声波,可以振动鼓膜。中耳为一小空腔,内有三块小骨,依序为锤骨、砧骨和镫骨,彼此前后衔接。由外耳传来的声波振动鼓膜后,便可经由该三小骨向内耳传递。中耳腔内有空气,其下方有一耳咽管与咽腔相通,该管与咽腔相通处平时关闭,但在咀嚼或吞咽时便会打开,空气进入中耳,以平衡鼓膜内外两侧的气压。耳咽管的关闭,可以阻断自己的声音由咽喉部直接经耳咽管进入耳,否则声音会太大。假如病菌自耳咽管进入中耳,便有可能引起中耳炎。

3.内耳

内耳与中耳相接处也有薄膜,中耳内的镫骨便与此薄膜相接。内耳为复杂而曲折的管道,故称此管道为“迷路”。该管道分耳蜗、前庭和三个半规管,管内充满淋巴。耳蜗和听觉有关,前庭和半规管则与平衡觉有关。耳蜗内有听觉感受器,由中耳传来的声波,会振动耳蜗内的淋巴,于是刺激听觉感受器而产生冲动,再由听神经传至大脑皮质产生听觉。

二、听觉

外界声波通过介质传到外耳道,再传到鼓膜。鼓膜振动,通过听小骨传到内耳,刺激耳蜗内的纤毛细胞而产生神经冲动。神经冲动沿着听神经传到大脑皮质的听觉中枢,形成听觉。即:声源→耳郭(收集声波)→外耳道(使声波通过)→鼓膜(将声波转换成振动)→耳蜗(将振动转换成神经冲动)→听神经(传递冲动)→大脑听觉中枢(形成听觉)。

听觉的产生分两个阶段,第一阶段为声音的传导过程。参与声音传导的结构有外耳、中耳和内耳的耳蜗。声音传入内耳有以下两条路径。

一是空气传导。过程是这样的:声音经外耳郭收集进入外耳道,进而引起鼓膜振动,随之带动锤骨运动,传向砧骨、镫骨,镫骨底板振动后将能量透过前庭窗传给内耳的外淋巴,外淋巴像瓶子里的水一样晃来晃去,带动了其内的基底膜波动。在这个过程中,耳郭的作用就是收集声音,辨别声音的来源方向。人的耳郭已经退化了,不像有些动物那样大而灵活,可以动来动去,所以有时候听声音需要转动头部。外耳道能对声音进行“增压”并保护耳的内部结构免受损伤。在空气传导过程中,鼓膜和三块听小骨组成的听骨链作用最大。因为鼓膜为一层薄薄的膜状物,它的振动频率一般与声波一致,最能感应声波的变化,并且能把声波的能量扩大17倍。听小骨以最巧妙的杠杆形式连接成听骨链,又把声音能量提高1.3倍。

二是骨传导。声波能引起颅骨的振动,把声波能量直接传到外淋巴产生听觉。这好像有点不可思议,看不见摸不着的声波能振动坚硬、沉重的头颅骨?这的确是事实,而且有移动式骨传导和压缩式骨传导两种方式呢!只是骨传导在声音传导过程中不是主要方式罢了。

听觉产生的第二个阶段就是声音的感觉过程,它主要是由内耳的耳蜗完成的。当经空气传导和骨传导的声音振动了外淋巴后,也就振动了生长于其内的基底膜。基底膜就像一大排并排排列的、从长到短的牙刷。声波使“牙刷毛”(基底膜上的纤毛细胞)发生弯曲或偏转,这种弯曲和偏转能产生生物静电,并沿着“牙刷柄”传向神经中枢,从而产生听觉。不同频率的声音总能找到一个长短合适的“牙刷”配对,产生最佳共振。

人类的听觉范围是有限的——人发声的频率范围为500~3000赫兹(Hz)。多数人的听觉范围为20~20000赫兹。这个范围比狗和蝙蝠的听觉范围要小得多。不同年龄的人,其听觉范围也不相同。例如:小孩子能听到30000~40000赫兹的声波,50岁以上的人最高只能听到13000赫兹的声波。

我们的耳朵能帮助我们保持平衡。在每个耳朵里,有三个充满了液体的半规管。当头部运动时,液体流动,感受器向大脑发送关于头部位置改变的信号。于是,大脑发出指令,确保身体平衡。

听觉是仅次于视觉的重要感觉通道,在人的生活中起着重大的作用。从生物进化上看,随着专司听觉的器官的产生,声音不仅成为动物攫取食物或逃避灾难的一种信号,也成为彼此相互联络的一种工具。