Слух позволяет не только различать звуки, но и распознавать их характер, а также местонахождение источников звуков и определять расстояние от них. В нашем организме нет каких-либо приспособлений, защищающих от звуков, подобно тому, как веки оберегают глаза от света. Поэтому слух всегда «стоит на страже», в любое время бодрствования человека, а в известной мере и во сне.
И еще одна весьма существенная особенность слуха: без него человек никогда не смог бы овладеть речью. Как известно, дети, родившиеся глухими или утратившие слух в раннем возрасте, остаются немыми. Выдающийся русский физиолог А. А. Ухтомский отмечал, что на слух у человека ложится исключительная и ответственная практическая задача, уходящая далеко за пределы физиологии: задача служить опорой и посредником в великом деле речи.
Наш орган слуха воспринимает и очень слабые и очень сильные звуки. Источником их может быть любое тело, способное колебаться, вызывая при этом движение молекул окружающей среды. Число колебаний источника звука определяет и частоту сгущений и разрежений воздуха или звуковых волн.
Звуковая волна попадает прежде всего в наружное ухо — ушную раковину и наружный слуховой проход, заканчивающийся барабанной перепонкой. Звуковая волна колеблет барабанную перепонку, которая передает эти колебания в среднее ухо. Здесь находится система слуховых косточек. Одна из них, имеющая форму молоточка, прикреплена к внутренней поверхности барабанной перепонки и одновременно соединена с другой слуховой косточкой — наковальней. Последняя, в свою очередь, связана с третьей слуховой косточкой — стремечком, которое свободным концом закрывает отверстие, ведущее в следующий отдел органа слуха — внутреннее ухо.
Природа надежно запрятала в толщу височной кости внутреннее ухо — миниатюрный, очень тонкий орган, воспринимающий звуки. Он находится в костном лабиринте, по форме напоминающем раковину улитки.
Полость внутреннего уха заполнена жидкостью, и в ней плавает перепончатая часть, повторяющая конфигурацию костных стенок улитки. В просвет перепончатого канала выступает основная мембрана, состоящая из огромного числа (до 25 тысяч) волокон различной длины. На этих волокнах расположены особые клетки с волосками (волосковые), которые соприкасаются с покровной мембраной. Этот сложный аппарат, в котором заканчивается движение звуковой волны, называется кортиевым органом.
Звуковая волна через систему слуховых косточек начинает колебать жидкость внутреннего уха. Затем колебания передаются волокнам основной мембраны и волосковым клеткам. Касаясь покровной мембраны, они вызывают раздражение заложенных в ней нервных окончаний. При этом возникают нервные импульсы, которые по волокнам слухового нерва передаются в кору височной доли головного мозга, где происходит высший анализ и синтез слуховых раздражений. По пути к головному мозгу нервные волокна перекрещиваются, и, таким образом, каждый слуховой центр коры — правый и левый — связан с обоими кортиевыми органами.
Существует и другой, дополнительный путь — непосредственно через кости черепа, по которому звук может достичь кортиева органа, минуя наружное и среднее ухо. Значение костной звукопроводимости у здорового человека невелико. Но при некоторых заболеваниях уха, например, при отосклерозе, она оказывается крайне важной и позволяет при необходимости подбирать слуховые протезы.
Человеческое ухо может воспринимать звуки с частотой колебаний примерно от 10–20 до 15–20 тысяч. Диапазон звуков, наиболее важных для распознавания речи, находится в пределах от одной тысячи до трех тысяч колебаний в секунду. В этих пределах чувствительность слуха человека максимальна.
С возрастом слух меняется. Наибольшая острота слуха наблюдается в возрасте 15–20 лет, а затем он постепенно падает. Зона наибольшей чувствительности слуха у человека до 40 лет находится в области 3 тысяч колебаний в секунду, от 40 до 60 лет — 2 тысяч, а старше 60 лет — одной тысячи колебаний в секунду.
Во многих лабораториях мира ученые очень тщательно исследуют строение и функции нашего органа слуха. Но и до сих пор некоторые стороны слухового процесса не разгаданы до конца. Наиболее горячо спорят исследователи о том, каким образом физическая энергия звуковой волны превращается в нервные сигналы, создающие ощущение звука. Теорий и гипотез существует много.
Большинство современных ученых утверждает, что звук, раздражая слуховые волосковые клетки, вызывает возбуждение волокон слухового нерва. Волокна этого нерва, а их насчитывается примерно 30 тысяч, подходят ко всем отделам улитки. Звуки в зависимости от их силы, частоты и длительности, раздражая разные слуховые клетки, могут вызвать электрические импульсы в определенных нервных волокнах. При этом чем сильнее звук, тем большее число клеток кортиева органа посылает в мозг нервные сигналы. В результате каждый звук дает характерный именно для него поток нервных импульсов за единицу времени.