Слух и восприятие звуковых сигналов, страница 7

Для возбуждения колебаний давления в жидкостях внутреннего уха совершенно безразлично, откуда исходят эти колебания: от стремени или от стенок улитки. На этом основано протезирование слуха телефонами костной проводимости, которые действуют не на барабанную перепонку, а на кости черепа.

Рассмотрим движение основной мембраны. По краям она закрепле­на, поэтому избыточное давление вызывает вспучивание мембраны от краев к середине (рис. 3.9,а). Желая ограничиться анализом колебаний средней линии основной мембраны в продольном сечении, выберем на­правление оси х от стремени к геликотреме и исследуем смещение точек средней линии у в функции времени и координаты х. Движение основ­ной мембраны на низких (примерно до 60 Гц) частотах имеет характер синфазных колебаний вида У — амплиту-

да колебаний в точке х при частоте F. На более высоких частотах в основной мембране возникают волны, которые всегда распространяют­ся от более жесткого ее конца, т.е. от стремени, к менее жесткому — к геликотреме. Отражение волн от вершины улитки практически отсут­ствует, поэтому волны — бегущие: где А — длина волны, а неотрицательная функция Y(F, х) — огиба­ющая (рис. 3.9,6).

Семейство огибающих (рис. 3.9,е) достойно особого внимания. Функции Y(F,x) имеют максимумы, причем координата максимума х и частота сигнала F находятся во взаимно однозначном соответствии. Это позволяет приписать основной мембране шкалу частот, причем каждо­му значению частоты F' на этой шкале соответствует точка основной мембраны с максимальной амплитудой колебаний при частоте сигнала F = F'. При каждом фиксированном значении частоты функция Yp(x) описывает интенсивность возбуждения разных участков рецепторного поля уха гармоническим сигналом, так что по шкале х можно опре­делить протяженность зоны возбуждения, а по шкале F' — соответ­ствующий ей диапазон частот. Эффективная ширина зоны возбуждения поддается косвенному измерению.