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[图文转载] 你的耳朵对声音做了什么[14P]

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atoutou  超级版主  2020-6-23 13:40 | 查看主题 


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你的耳朵对声音做了什么 | 混乱博物馆

原创 混乱博物馆chaosmuseum

今天,我们讲讲耳朵是怎么听到和不听到某些声音的。

-文字稿-



当眼睛突然暴露在相对强烈的光线下,我们会不由自主地启动眨眼反射来防止损伤。而当噪音袭来,耳朵会自主关闭吗?乍一想好像不能,但事实上,人耳的确存在着一种类似的保护机制。



在理解它前,我们先了解下耳朵是如何听到声音的。首先,耳廓类似一个收集器将声波信号聚集放大。声波进入耳道后带动鼓膜一起振动,随后三根听小骨(锤骨,砧骨,镫骨的连锁传递)会将振动传递到耳蜗。



人类耳蜗因其形似蜗牛壳而得名(Cochlea),从底端绕至顶端螺旋环绕二周半,完全展开长度约35mm。由骨质结构将耳蜗内部分为三个充满淋巴液的空腔,分别是前庭管(Scala vestibuli),中管(Scala media)和鼓管(Scala tympani)。



腔体之间有粘膜分割,其中分隔前庭管和中管的叫赖斯納氏膜(Reissner’s membrane),而分隔中管和鼓管的叫基底膜(Basilar membrane)。基底膜上遍布着纤毛,纤毛直连神经。



当淋巴液受听小骨振动影响产生波动时,纤毛会随之摆动并且打开或关闭其顶部附近的离子通道,形成跨膜电流和感受器电位并传导至听觉神经,最终被大脑接收,转化成我们的「听觉感受」。



纤毛在基底膜上按照频率高低排序,在「蜗壳」底部附近接收的是高频部分,而顶部则接收低频部分,一个完好无损的人耳蜗理论上应该包含可以接收20~20000Hz范围内声音的毛细胞。对于绝大多数人而言,处于耳蜗最前端接收高频波的毛细胞暴露在声波下最多,因此最容易「过劳死」。而且由于纤毛上的毛细胞数量有限且无法再生,因此相当一部分人在年纪增长后,对高频部分的听力损失较大。



正因为纤毛的「珍贵」,耳朵也渐渐「学会」了自我保护。过于强烈的声波会触发一种被称为中耳肌反射的机制。

前面提过,听小骨可以通过类似杠杆的结构,将由鼓膜传递来的振动进行放大或者缩小,以匹配不同介质(耳蜗液 和 骨膜)的阻抗。中耳肌反射被触发时,镫骨肌收缩使得镫骨的振动传递大幅度减弱,根据过往研究中的统计,在人听觉范围内的音量会因此下降15分贝左右。



在正常情况下,音量超过85分贝就会触发反射。但在现代社会中,我们往往意识不到音量实际上已经超标。这是因为人对不同频率声波的敏感度是不同的。
我们可以看到人耳对于声音的敏感度呈一条曲线,比如对于3kHz的声音,可以在-5分贝的情况下被人听见,而20Hz的声音则至少要70分贝。



一部分人希望听到「质感」更好的音乐,像一些曲子中的低音炮,贝斯,底噪,等。为了使「低频」段音波更加明显就需要加大音量,比如把20Hz的声音加到100分贝时,人耳的感觉才有30分贝左右,而中高频段部分的音量早已严重超标,达到对纤毛造成损伤的程度。



除了音量过大会触发中耳肌反射以外,科学家们还发现人们在,进食,咀嚼、唱歌、说话和喊叫的时候,中耳肌反射也会提前发生,这是为什么呢。



一种假说认为,中耳肌反射的主要用途并不是单纯的对抗噪音,而是「过滤」。在人类祖先所生活的环境中,像电闪雷鸣·、火山地震这类巨大的噪音不可能每天都有,即使出现了也因为过于突然,中耳肌往往来不及反应。所以中耳肌反射并不能在这种情况下起到直接保护听力的作用。



它的作用在于留住更值得注意的声音——比如同伴的警告声,其他构成威胁的动物叫声等。在野外环境中如果让其他无意义的噪声分散了注意力,就很容易忽略掉真正危险的信号。



正如听力敏感度曲线所揭示的,人耳朵过滤的主要是100Hz以下的低频噪音,这包含了自身口腔的咀嚼声,体内器官的摩擦声和蠕动声,以及一些环境中「无意义」的干扰噪声频段;



同时,强化了500~5kHz频段的接收能力,这恰好对应于大部分动物的叫声。耳朵进化出的这种滤波机制可以更好地聆听危险信号,因而在生存竞争中更加具有优势。

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无敌小旋风  禁止访问  2020-6-24 12:23 | 查看主题 


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楼主真是博学多才啊,厉害了
 楼主| atoutou  超级版主  2020-6-24 13:19 | 查看主题 


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无敌小旋风 发表于 2020-6-24 12:23
楼主真是博学多才啊,厉害了

与其如此回贴,不如读读文章。
zm7221538  LV5  2020-6-28 09:47 | 查看主题 


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科普文,有图有数据,楼主大才。
mayunbabaaiwoma  LV6  2020-6-28 11:07 | 查看主题 


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所以突然出现的高分贝声音可能会震聋你的耳朵。
mxdswdfz123456  LV5  2020-6-28 22:45 | 查看主题 


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