Различные участки коры головного мозга строго делят свои функции. Так, за зрение „отвечает“ затылочная область коры, а за слух — височная. При некоторых заболеваниях (например, менингите или энцефалите) происходит разрушение определенных участков коры головного мозга. Если этот процесс затрагивает височную область, то может наблюдаться симптом центральной глухоты. Такие больные хорошо слышат „чистые“ звуковые сигналы, например, камертон, но совершенно не понимают обращенной к ним речи. У них нарушен синтез, и зашифрованные во внутреннем ухе сигналы так и остаются простыми сигналами, секрет шифра больными утерян; как ни парадоксально — они глухие, хотя и обладают довольно острым слухом.
В той же самой височной доле головного мозга находятся и центры, отвечающие за речь. При поражении этой зоны возникают не только нарушения слуха, но и нарушения речи, так называемая моторная афазия. Больной видит предъявленный ему предмет (авторучку, стакан, ложку), узнает его, но не может назвать. Создается впечатление, что он забыл большинство слов родного языка.
В документальной книге Романа Пересветова „Тайны выцветших строк“ мы читаем о судьбе замечательного археолога Игнатия Яковлевича Стеллецкого, посвятившего свою жизнь поискам исчезнувшей библиотеки Ивана Грозного в Кремле. В 1949 году он тяжело заболел — поражение одного из важнейших мозговых центров вызвало серьезное нарушение его деятельности, называемое неврологами афазией. Из рассказа Р. Пересветова трудно установить причину, вызвавшую заболевание, но картина афазии описана очень ярко. Археолог перестал понимать разговорную речь и сам стал произносить слова, как думали многие, „не принадлежащие ни к какому языку“. В то же время он производил впечатление вполне здорового, общительного человека; он ходил из угла в угол по своей комнате, разговаривая сам с собой и произнося речи на этом, ему одному известном языке.
Вдова археолога Стеллецкого вспоминала: „…Это были такие мучительные дни!.. Он был в полном сознании и непрерывно о чем-то говорил, но я, несмотря на все мои старания, не могла уловить в его речи ни. одного понятного слова. Порой мне казалось, что он говорит на каком-то восточном языке, которого я не знаю. Я слышала, что при этой болезни бывают случаи, когда человек забывал только свой родной язык, но мог говорить на последнем из тех, которые он изучал… Позже других он изучал арабский. На нем он научился говорить во время двухлетнего пребывания в Палестине, но проверить, говорил ли он именно на этом языке перед смертью, я не могла…“
Вернемся к внутреннему уху. Уже давно ученые заметили, что все коты-альбиносы глухие. В чем дело? Никаких видимых повреждений внутреннего уха у них обнаружено не было, все перечисленные механизмы функционировали, но тем не менее коты-альбиносы не реагировали на звуковые раздражения. Дело, оказывается, в еще одном образовании внутреннего уха — так называемой сосудистой полоске. Полоска эта занимает боковую часть перепончатого лабиринта, к ней подходит очень много кровеносных сосудов. Особые клетки сосудистой полоски работают как насосы, и, что интересно, насосы избирательные. Они забирают из крови только определенные элементы, формируя совершенно уникальную жидкость, заполняющую перепончатый лабиринт — эндолимфу. Жидкость эта служит не только для питания клеток кортиева органа, она также важна для электрофизиологических явлений, происходящих в волосковых клетках, так как содержит необходимые для этого ионы. А для этого у нее должен быть строго определенный электролитный состав, за формирование которого отвечают клетки-насосы сосудистой полоски.
Клетки эти обязательно должны содержать пигмент, без него их работа нарушается.
У альбиносов пигмента-то и нет. Нет его в волосах, поэтому шкура таких животных абсолютно белая, бесцветная; нет его и в радужке глаза — поэтому глаза у них не голубые, не карие, не черные, а только красные (сквозь обесцвеченную радужку просвечивают кровеносные сосуды). Нет у альбиносов пигмента и в сосудистой полоске, поэтому и эндолимфа вырабатывается дефектная, она не может обеспечить электрофизиологических реакций волосковых клеток, а значит, и возникновения звуковых ощущений. Поэтому-то все животные-альбиносы всегда глухие.
О натянутых струнах и бегущей волне
Ученые давно пытались разгадать тайну возникновения слуховых ощущений. Путь к ней был непростой, исследователей подстерегали ошибки и разочарования, открытия и парадоксы. Иногда новые факты полностью перечеркивали полученные ранее, с тем чтобы в свое время также оказаться перечеркнутыми. Споры о механизмах звуковосприятия продолжаются и по сей день, окончательные выводы делать рано, поэтому мы вас познакомим только с гипотезами. Само слово „гипотеза“ означает только предположение, она не претендует на то, чтобы быть единственно верным решением, окончательной теорией. Но без гипотез мы никогда не могли бы создать такой теории. Первым, кто попытался создать теорию слуха, был немецкий физик, математик, физиолог и психолог Герман Гельмгольц (1821…1884).
Представьте, что вы зашли в комнату, где стоит рояль, и стали громко разговаривать. И вдруг под влиянием вашего голоса одна из многочисленных струн рояля стала звучать и вибрировать. Не удивляйтесь, частота колебаний этой струны соответствует частоте вашего голоса, наступило явление физического резонанса.
Гельмгольц предположил, что на основной мембране натянуто множество микроскопических струн. Причем у основания улитки струны эти очень короткие, а чем ближе к верхушке, тем длиннее. Те или иные струны вступают в резонанс со звуками той или иной частоты. Короткие струны резонируют со звуками высокой частоты, длинные — с низкочастотными, басовыми звуками. Таким образом, происходит первичный анализ звуков уже на уровне улитки, причем высокие звуки воспринимаются у основания, а низкие — у верхушки.
Однако дальнейшее изучение механических свойств основной мембраны показало, что ей несвойственна высокая избирательность. Под влиянием звуков в лимфе улитки происходят сложные гидродинамические процессы. Эти наблюдения позволили Дьердю Бекеши сформулировать гидродинамическую теорию слуха, называемую также „теорией бегущей волны“.
Американский исследователь Халавел Дэвис, вживляя микроэлектроды в улитку кошки, регистрировал электрические потенциалы, возникающие в улитке. На основании своих наблюдений он создал собственную электрофизиологическую теорию слуха. Согласно его теории каждый волосок волосковых клеток кортиева органа подобен пьезоэлектрическому кристаллу. Как известно, эти кристаллы обладают интересным свойством — в прямом положении они нейтральны, но стоит их чуточку согнуть, как тут же появляется электрический заряд. При колебаниях основной мембраны, естественно, начинают колебаться и волосковые клетки. Но сверху на волоски давит покровная мембрана, они сгибаются, вследствие чего возникает электрический заряд. Таким образом, под влиянием деформации волосков рецепторных клеток синхронно со звуковыми колебаниями освобождается электрическая энергия, возникают биотоки. Эти биотоки служат раздражителями тончайших окончаний веточек слухового нерва, оплетающих волосковые клетки. По этому нерву и проводящим путям продолговатого мозга возбуждение передается в кору височных долей головного мозга, где происходит анализ и синтез звуковых раздражений.
О свойствах звука
Что такое звук? На этот вопрос можно дать различные ответы. Физик скажет, что это волна, возникающая в воздушной среде в результате колебаний, и даст нам физические параметры звука: период колебаний, длину звуковой волны, амплитуду и частоту колебаний.
По характеру колебательных движений звуки можно разделить на чистые тоны, сложные тоны и шумы. В природе мы практически не встречаемся с чистыми тонами, они подобны дистиллированной воде лабораторий, нас же окружает вода ручейков, речек, озер, прудов. Чистые тоны можно воспроизвести только с помощью камертона. Окружающие нас звуки — сложные. Помимо основного тона, имеется масса добавочных тонов, или обертонов. Звуки, состоящие из смеси тонов самых разных частот, в которых невозможно выделить основной тон, называются шумами.