Készítette: Hontvári Dorina Biofizika előadás 2010. október 13. A HALLÁS Készítette: Hontvári Dorina

Az előadás tartalma I.: Bevezetés, a fül és részei II.: Alapfogalmak III.: Halláselméletek IV.: Az érzékelhető ingerintenzitás törvényei V.: Érdekességek

A hallásról általában egy rendkívül összetett folyamat az öt érzék közül az első, mely a magzatban kifejlődik és képessé tesz minket a külvilággal való kapcsolatra kulcs eleme a fül, mely fogadja a hangokat, átalakítja őket elektromos ingerekké, s azokat közvetíti a hallóidegen keresztül az agyba Az emberi fül 400 000 hangot képes megkülönböztetni

A fül részei I Külső fül – rezonátor funkció fülkagyló: segít abban, hogy meghatározzuk, hogy honnan jön a hang hallójárat dobhártya cerumen termelő faggyúmirigyek, szőrtüszők Közép fül – impedancia-illesztés egyetlen cm2 -en tartalmazza az emberi szervezet három legapróbb csontját: a kalapácsot, üllőt és kengyelt ezek a dobhártyától mozgásba jönnek, s 20x-os erősítéssel közvetítik a belső fülbe az összes kifinomult gazdagságú hangot, az egyes hangtónusoktól a teljes beszédig Belső fül - frekvenciaanalízis a csigában kb. 20 000 db szőrsejt feladatok megosztása: magas hangok – gyenge hangok fontos szerepük van a hangok szállításában is, melyek így a hallóidegen keresztül elérik az agyat, s létrehozzák a hallás élményét

A fül részei II A csiga: 2,5 menetű, 35 mm hosszú folyadékkal teli csatorna hosszában a részben csontos, részben hártyaszerű fal, az alaphártya osztja ketté

A fül részei III A dobhártya rezgéseit a hallócsontocskák: az üllő, a kalapács és a kengyel adják tovább a belsőfülben lévő csigának. A csigában a mechanikai inger, a rezgés ingerületet vált ki, amit a hallóideg majd az agyon belüli hallópályák a nagyagykéreg megfelelő központjáig vezetnek. A fül a halláson kívül az egyensúlyérzékelést is szolgálja

A szőrsejtek felépítése A szőrsejtek átalakítják a rezgő levegőrészecskék mechanikai energiáját elektromos energiává, mely idegi impulzus formájában a hallóidegen keresztül az agyba jut Sztereociliumok a szőrsejtek felszínén

A szőrsejt ingerületi állapotának kialakulása és továbbítása

A fül működése

Alapfogalmak I Hangintenzitás Hangosság I = P/A egy adott felületre merőlegesen belépő hang teljesítménye (P) és a felület (A) hányadosa I = P/A Hangosság a hang fülünk által érzékelt intenzitásának, erősségének mértéke függ a hang összetételétől, spektrumától, zenei hang esetén a hang magasságától mértékegysége: son vagy phon phon: a hang intenzitásától [dB] és frekvenciájától függ, méghozzá úgy, hogy egy I0 intenzitású, rögzített frekvenciájú hanghoz viszonyítjuk a hallott hangot son: teljesen szubjektív, sok személyen végzett kísérlet alapján felállított mérték

Alapfogalmak II Frekvencia (Hz) Amplitúdó meghatározott idő alatt történő, ismétlődő események száma mértékegysége: Hertz (Hz) az az érték, amelyen a hang rezeg Amplitúdó egy bizonyos jel terjedelmére utal 1. ábra: 1 kHz-es jel hullámformája 2. ábra: 6 dB-el nagyobb jel ábrázolása, így ennek következtében megfigyelhetjük, hogy e jel amplitúdója is nagyobb értékeket mutat

Alapfogalmak III Decibel (dB) hangnyomás – mikro Pa Stevens – a kompressziós skála összhangban van az érzettel = decibel skála logaritmikus skála, ahol a hangnyomás megduplázása 6 dB-es szintnövekedésnek felel meg az egész világon egységesen a hangerő szintjének mérésére használjuk 0 dB: az a hangerő, amelynél még éppen meghalljuk az 1000 Hz-es hangot

Alapfogalmak IV A hang színképe: Zenei hang: f frekvenciájú alaphang + 2f, 3f, … frekvenciájú harmonikus felhangok Hangzás: periodikus rezgések azon komplexuma, mely egy alaprezgés által keltett alaphangból és az alaprezgés egész számú többszöröseivel rezgő felhangokból áll Hangmagasság: A rezgés (alaprezgés) frekvenciájától függ – magasabb hang, nagyobb frekvencia - érzete a frekvencia logaritmusával arányos Hangszín: Az alaphanghoz csatlakozó felhangok frekvenciája és viszonylagos erőssége határozza meg

A hangmagasság kódolása Az alacsonyabb frekvenciájú hangok a kengyeltől távolabbi szőrsejteket hozzák ingerületbe

Alapfogalmak V Audiogram audiometrikus frekvenciákon keresztül ábrázolt hallás grafikus megjelenítése az átlagos hallás -10 dB HL és 20 dB HL között található a fül dinamikus tulajdonságait is reprezentálja, ezen vizsgálatok közé tartozik: frekvencia Jel intenzitása MCL ( Most Comfortable Level): - a legkellemesebb erősség szintje nem hallássérült embereknél az értéke megegyezik a mindennapi beszéd szintjével (65-75 dB) UCL ( UnComfortable Level): - az a hangnyomásszint, amely felett a páciens a hangosság miatt már kellemetlenséget érez

A hallás kutatása - halláselméletek Hermann Ludwig von Helmholtz (1821-1894) német orvos és fizikus Kutatási terület: a hangok magasságának és erősségének észlelése Békésy György (1899-1972) akusztikus, biofizikus, egyetemi tanár Az első hallásvizsgáló készülék felfedezése 1961: orvosi-élettani Nobel-díj

Helmholtz-féle rezonancia-elmélet (1867) Az alaphártyát különböző hosszúságú haránt irányú rostok alkotják A különböző frekvenciájú hangokra a rostok közül a megfelelő sajátfrekvenciájúak rezonálnak

A Békésy-féle elmélet (1928) A hangok a csiga folyadékjában az alaphártya különböző helyein örvényeket keltenek, és ezek ingerlik a megfelelő szőrsejteket. A hang hullámsorozatok formájában vándorol végig az alaphártyán, és az egyes hullámok amplitúdója a membrán más-más szakaszán a legnagyobb: az alacsony rezgésszámúak a csiga csúcsán, a magas rezgésszámúak a csiga bejáratánál Az érintett szőrsejtek elhelyezkedése és száma a legfontosabb tényező a hangmagasság és a hangerő érzékelése szempontjából.

Az érzékelhető ingerintenzitás törvényei A Weber-törvény Egy az érzékelés-észlelés folyamatára vonatkozó pszichofiziológiai törvény, mely szerint minél nagyobb egy észlelt jel valós intenzitása (pl. fényerősség), annál nagyobb változás szükséges a jel erősségében, hogy annak változását észleljük Érzékelési küszöbök vizsgálatában alkalmazzák ∆I (∆Ф)= relatív ingerküszöb (éppen észrevehető inger intenzitás változás) I (Ф) = inger intenzitása k = konstans, értékei különböző inger modalitásoknál: látás 0,079 nyomás 0,022 hallás 0,029 ízlelés 0,083 ∆Ф/Ф = k

A Fechner törvény Ѱ = k x log (Ф) Bármely éppen észrevehető küszöb érzékletileg egyenlő bármely más éppen észrevehető küszöb értékével => egy inger észlelt erőssége egyszerűen az abszolút küszöb felett éppen észrevehető különbségek száma => az inger erőssége, az érzet intenzitása (Ѱ) az inger intenzitásának (Ф) logaritmusával arányos Ѱ = k x log (Ф)

A Weber-Fechner törvény Weber-Fechner törvény: az érzet erőssége (É) az inger erősségének (I/I0) természetes alapú logaritmusával arányos Érvényességének korlátai: 1. Nem minden érzékelés esetében érvényes 2. Szélesebb ingererősség-tartományban eltérések a logaritmikus jellegtől

Stevens törvény Ф: inger intenzitása Ѱ: érzeterősség n: az egyes érzékszerveknek megfelelő hatványkitevő

Általános pszichofizikai törvény Stevens törvénye

Példák a Stevens törvényre log-log koordinátarendszerben a hatványfüggvény egyenest ad

A Stevens törvény jól közelíti a hangosságérzetet

A hangérzet intenzitása Fletcher – Munson görbék (a frekvencia függvényében összekötjük az azonos hangerősségű pontokat)

A nagyothallás fajtái Vezetéses: oka hallásveszteség a külső vagy közép fülben Idegi: a beszédértés nehezített, mert az érintett nem ismeri fel a hangokat; a belső fül képtelenné válik a hangrezgések helyes ideg impulzussá alakítására Kevert típusú: az előbb említett két típus kombinációja Központi vagy centrális: a hang eljut a fülbe, de azt a fül nem pontosan értelmezi; központi hallás az agyban található Fülzúgás: olyan zavaró hangok és zajok, melyeket a páciens időszakosan vagy állandóan belülről hall

Érdekességek I 5000 Hz 35 000 Hz 20 – 20 000 Hz 14 000 Hz

Érdekességek II Az ember hallása: fiatal korban 16-20 000 Hz idős korban 16-16 000 Hz A legérzékenyebbek a 2734 Hz-es hangra vagyunk (a zongora legmagasabb e és f hangja közötti rezgésszám) Abszolút hallás (AH): az egyén referenciahang segítsége nélkül azonosít bármely hallott zenei hangot 10 000 emberből 1 Williams-Beuren szindrómában szenvedők többségnél előfordul

Érdekességek III Az orvosi vizsgálatok szerint a zaj átlagos emberi szervezetre gyakorolt hatásai a következők: 30 dB-től pszichés, 65 dB-től vegetatív problémák, 90 dB-től károsodnak a hallószervek, 120 dB fizikai fájdalmat okoz A hangrobbanás azonnali és végleges süketséghez vezethet, mivel szinte leborotválja a középfülben levő kis szőrszálakat A hallásromlás a magas hangokkal kezdődik, ezért nem vesszük észre Magyarországon és világszerte a felnőttek 10%-a szenved valamilyen hallászavarban

Köszönöm a figyelmet! 