Теория слуха Гельмгольца
Крупнейшим физиком и врачом Г. Гельмгольцем было проведено подробное исследование строения внутреннего уха и предложена так называемая резонансная теория слуха. Согласно этой теории, первичный анализ звуковых колебаний происходит в одном из разделов внутреннего уха, т.н. "улитке":
Внутреннее ухо и улитка (Cochlea):
Улитка представляет собой заполненный жидкостью перепончатый канал, образующий два с половиной витка спирали. Внутри улитки находится т.н. "базилярная мембрана" (нижняя перепончатая стенка), на которой расположен Кортиев орган — скопление большого числа резонаторов (т.н. "волосковых клеток"), каждый из которых отзывается на колебания определенной частоты и возбуждает соответствующие нервные окончания, входящие в состав слухового нерва.
Ширина и толщина “ленты” мембраны в начале улитки меньше ширины и толщины в конце улитки. Звуковой сигнал, приходящий со стороны начала улитки, заставляет мембрану резонировать в разных частях. Мембрана устроена так, что высокие частоты вызывают возбуждения в начале мембраны (там мембрана жестче), а низкие частоты — в конце (там она мягче). Максимальные колебания мембраны происходят в той ее части, которая соответствует частоте приходящей звуковой волны. Волосковые клетки, расположенные вдоль мембраны и оказавшиеся в резонирующей области, начинают колебаться, возбуждая тем самым нервные окончания, которые передают информацию о колебаниях в мозг. При этом, конечно, начинает колебаться не какая-то одна точка мембраны, а целый отрезок (ведь мембрана — это своего рода узкая лента типа струны). Таким образом, анализируя информацию о характере колебаний мембраны и волосковых клеток, мозг, подобно спектроанализатору, интерпретирует их, как звук той или иной высоты.
Орган Корти:
Волосковые клетки под электронным микроскопом:
Число волосковых клеток т.н. органа Корти составляет около 24 000, а число нервных волокон, отходящих от них — около 3000. Таким образом, число различных типов раздражений, производимых звуками в слуховом органе, очень велико. Благодаря этому ухо человека позволяет очень тонко различать звуки по их частоте и спектральному составу.
Другие теории слуха
Орга́н Корти
Порог слышимости и «болевой порог»
Величина звукового давления, которая едва заметна на слух при отсутствии всяких других мешающих шумов и звуков, называется пороговой величиной звукового давления, или, сокращенно, порогом слышимости.
Было выяснено, что пороги слышимости, определенные у ряда людей, могут сильно различаться. Различия эти имеют в общем случайный характер для группы людей одинакового возраста, имеющих нормальный здоровый слуховой орган. Порог слышимости может различаться и у каждого отдельного человека в зависимости от состояния организма в определенный момент: возбуждения, утомления и т. п. Поэтому эта величина является условной и статистической.
На основании международного соглашения в качестве стандарта принята кривая зависимости порога слышимости от частоты для чистого синусоидального звука (стандартный порог, а также границы порога слышимости для 10% и 90% испытуемых):
Динамический диапазон слуха человека составляет около 130 дБ – от порога слышимости до т.н. «болевого порога».