脑底漆

听力如何工作

  • 发表2020年1月10
  • 作者桑德拉Blumenrath
  • BrainFacts / SfN
一个小孩用手捂住耳朵
iStock.com/Onfokus

你刚从你最喜欢的咖啡馆喝了一杯美味的热巧克力。注意不要挤到掼奶油顶部,你准备过马路去附近的公园。突然,汽车引擎的旋转声和轮胎的滚动声扰乱了原本安静的街道。站在拐角处,你还看不到驶来的车辆,所以你停下来等待。

因为你的听力,你知道车要转弯了。在café上听咖啡师点单也很有用。听力通过处理和解释语音中复杂的信息来帮助你进行交流。听觉系统能识别声音的几种特征,包括音调、响度、持续时间和位置。听觉系统通过将复杂的声音分解成独立的组件或频率来分析它们,所以你可以在对话中跟随一个声音,或者在一首歌中挑选出单个的乐器。

无论是帮助你生存还是帮助你交流,听觉都是一种至关重要的感觉,它有着一个复杂的内部系统。

你现在能听到我说话吗?

可怕的早晨闹钟。手机铃声。你最爱的慢跑音乐。所有这些声音都会激活听觉系统。一系列的步骤将这些声音转换成电信号,以使过程继续进行。声音以气压波的形式到达你耳朵的外部部分。声波沿着耳朵的漏斗形到达每条耳道。然后声波从一个小结构传到另一个小结构,深入耳朵。首先,声波遇到耳膜,耳膜对声波产生振动,并将振动传递给中耳中的三个微小的声音放大骨头:锤骨、砧骨和镫骨。声波使这条链上的所有骨头摆动,直到最后一块骨,即镫骨,推动椭圆形窗口——一层膜,将充满空气的中耳和内耳隔开。 When the vibrations reach the inner ear, they ripple the fluid inside a snail-shell-shaped structure called the cochlea. Now the sound waves are waves in liquid. In the cochlea, specialized receptor cells — hair cells — convert the liquid motion into electrical signals that travel on to the brain.

从压力到电信号

沿着耳蜗内部蜿蜒的斜坡是基底膜。这层弹性薄膜从靠近椭圆形窗口的外层线圈螺旋到最内层线圈。基底膜沿其长度“调谐”到不同的频率,或音调。当耳蜗内的液体对中耳的结构产生涟漪反应时,耳蜗就会移动。高音调的声音,比如来自音频反馈的尖叫声,振动着椭圆形窗口附近的薄膜。膜的中心对低音声音有反应,就像低音鼓。

成排的小感觉毛细胞,立体纤毛,骑在振动的基底膜的顶部。这些细胞顶部有一束束微小的毛发状结构。沿着基底膜有几千个毛细胞。根据细胞在耳蜗中的位置,每个细胞只对一个狭窄的频率范围做出最强烈的反应。每一根与毛细胞相连的神经纤维都被调到了精确的频率。这种特异性产生了一种发送到大脑的频率图。

当薄膜上下移动时,绒毛就会弯曲到盖膜上。这种弯曲会打开毛发中的小通道,让周围液体中的离子涌入,并将物理运动转化为电化学信号。受刺激的毛细胞刺激听觉神经,听觉神经将电信号发送到脑干。

声音处理的下一站是丘脑.丘脑位于脑干上方,是大脑接收感官信息的中转站。然后信息就会传到大脑皮层的听觉部分。

理解声音

脑干丘脑利用来自双耳的信息来计算声音的方向和位置。在初级听觉皮层不同的听觉神经元对不同的频率做出反应,这些频率维持着毛细胞产生的频率图。一些皮层神经元对声音质量做出反应,包括强度、持续时间或频率的变化,而另一些则对复杂的声音有选择性。还有一些人专门研究不同的音调组合。在大脑的更高层次上,神经元可以处理和声、节奏和旋律。这些神经元结合了不同类型的听觉信息,所以你可以识别声音或仪器。

听力问题和损失

大脑的两边都在处理声音,而左侧通常负责理解和产生语言。大脑损伤会影响这一过程。例如,中风可能会损害左听觉皮层。在那个部位受伤的人,特别是在韦尼克区-能听到讲话,但不再理解其含义。

听力损失对许多人,特别是老年人来说是一个令人沮丧的挑战。它通常在毛发细胞时发生,无法再生,相继死去。细胞的损伤和损失会在人的一生中不断累积,这就是为什么老年人会有听力障碍,尤其是高音。由于听觉是一种对社会环境和察觉危险的信息感知,研究人员正在研究恢复听觉的方法。他们正在研究毛细胞等内耳结构的发育和功能,以寻找治疗的新途径。


这篇文章改编自《华尔街日报》第八版大脑的事实通过玛丽莎Fessenden

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