Készítette: Hontvári Dorina

Az előadások a következő témára: "Készítette: Hontvári Dorina"— Előadás másolata:

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

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

3 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 hangot képes megkülönböztetni

4 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 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

5 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

6 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

7 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

8 A szőrsejt ingerületi állapotának kialakulása és továbbítása

9 A fül működése

10 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

11 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

12 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

13 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

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

15 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

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

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

18 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.

19 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, nyomás 0,022 hallás 0, ízlelés 0,083 ∆Ф/Ф = k

20 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)

21 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

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

23 Általános pszichofizikai törvény
Stevens törvénye

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

25 A Stevens törvény jól közelíti a hangosságérzetet

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

27 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

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

29 Érdekességek II Az ember hallása: fiatal korban 16-20 000 Hz
idős korban 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 emberből 1 Williams-Beuren szindrómában szenvedők többségnél előfordul

30 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

31 Köszönöm a figyelmet! 