Функции и описания барабанной перепонки

О барабанной перепонке слышали многие. Но зачем нужна уху барабанная перепонка, знают далеко не все. А ведь она является очень важной частью органа слуха. Это доказывает факт, что человек при разрыве барабанной перепонки глохнет.

Внешнее ухо

Человеческое ухо – это одна из наиболее замечательных частей тела. И не только благодаря тому, как выглядит, но и оригинальной структуре, что сочетает воплощение многих решений механики и физики, придающих ей удивительную чувствительность к звукам. С точки зрения анатомии, в ухе есть внешняя, средняя и внутренняя части, а также барабанная перепонка, отделяющая внешнее ухо от среднего.

Внешнее ухо состоит из ушной раковины, которая имеет форму вогнутой плоскости, состоящей из гибкой хрящевой ткани, что тянется вглубь, захватывая одну треть слухового прохода в ухе. Внешняя треть слуховых проходов имеет длину 8 мм. На ней расположены маленькие волоски для защиты от живых существ, которые могут сюда заползти. Корни волосков вырабатывают маслянистые жидкости, смешивающиеся с выделениями близлежащих потовых желез, образуя основу для ушной серы.

Внутренняя часть слуховых проходов (2/3 канала) имеет длину около 16 мм. Она окружена прочной стенкой костей черепа и покрыта тонкой по толщине и ранимой кожей, лишенной желез.

Барабанная мембрана

Барабанная перепонка располагается в конце слуховых проходов. Благодаря барабанной перепонке отделяются друг от друга две части уха. Поэтому барабанная перепонка является границей между наружным и средним ухом.

По сути, она является натянутым диском из тонкой кожи, имеющий приблизительно 8-9 мм в диаметре. Согласно анатомии, строение барабанной перепонки не является таким плоским, как поверхность барабана, а имеет форму небольшого конуса с вогнутыми сторонами, спускающимися к центру.

Барабанная мембрана в ухе имеет три слоя – внешний, внутренний и средний. Внешний слой находится в месте соприкосновения с внутренней частью слухового прохода и являет собой тонкий слой кожи.

В своем внутреннем слое барабанная мембрана является продолжением слизистой оболочки среднего уха. Он состоит из плоских клеток, которые имеют способность трансформироваться в тот же тип клеток, что выстилает поверхность полости носа и околоносовых пазух. Под воздействием различных факторов, например, химического раздражения (табачный дым) или аллергии, эти клетки начинают функционировать в другом режиме и вырабатывать слизь, которая течет в среднее ухо. Это может стать причиной его воспаления (среднего отита).

Но своим главным функциям барабанная мембрана обязана среднему слою. Он состоит из эластичных волокон, которые распределены таким образом, что образуют конструкцию, похожую на пружины в батуте для прыжков. Нижняя, именуемая pars tensa, занимает 3/4 перепонки и туго натянута для передачи звуков. Верхняя, меньшая часть мембраны (pars flaccida) находится в более расслабленном состоянии из-за своего строения. Волокна верхней части не являются такой организованной радиальной структурой, как в нижней части, а расположены довольно хаотично и более мягкие.

Косточки среднего уха

Согласно анатомии, среднее ухо располагается за барабанной перепонкой. Оно являет собой заполненное воздухом пространство, содержащее три маленькие косточки (ossicles), располагающиеся за мембраной. С их помощью барабанная перепонка соединяется с внутренним ухом. Эти косточки называются молоточек (malleus), наковаленка (incus) и стремечко (stapes).

Эти названия отражают их внешнюю схожесть с этими предметами. Молоточек имеет ручку и головку. Ручка расположена на внутреннем слое барабанной перепонки и просматривается со стороны наружного уха. Головка размещается в углублении полости среднего уха, называемого epitympanum, и соединяется с помощью маленького сустава с наковальней.

Из наковальни отходит длинный отросток, спускающийся в заднюю часть полости внутреннего уха, который соединяется с головкой стремечка. Две ножки стремечка соединены с его основанием в форме пластины, примыкающей к маленькой (2мм х 3мм) дырочки в среднем ухе, которая называется овальное окошко (fenestra ovalis).

Это отверстие ведет в заполненную жидкостью полость внутреннего уха. Под овальным окошком расположено другое маленькое отверстие во внутреннем ухе, называемое круглым окошком (fenestra rotunda). Его прикрывает тонкая мембрана, и когда стремечко движется «внутрь и наружу», круглое окошко перемещается в другом направлении – «наружу и внутрь». Происходит это потому, что колебания жидкости в полости внутреннего уха приводят к изменению давления на мембрану окошка.

Молоточек и наковальню в полости среднего уха поддерживают несколько мембран и связок, которые уменьшают их вес, благодаря чему они становятся способными улавливать даже тихие звуки. Еще одной функцией мембран и связок, окружающих слуховые косточки, является снабжение их кровью. Единственным недостатком этой конструкции является то, что здесь очень мало места для воздуха, которого недостает при его проникновении из полости среднего уха в epitympanum. Но природа попыталась исправить этот недостаток с помощью пористой структуры мастоидной кости, которая окружает epitympanum. В ней содержатся дополнительные запасы воздуха.

Нервы и мускулы уха

Через всю полость среднего уха проходит лицевой нерв (по терминологии анатомии обозначается как VII). Этот нерв выходит из головного мозга и направляется через череп для иннервирования мускулов лица, с помощью которых лицо может принимать насупленное выражение, подмигивать, улыбаться, выражать ярость и т.д.

Лицевой нерв «запакован» в тонкую трубочку, которая горизонтально проходит через переднюю и заднюю части среднего уха, прямо над овальным окошком и наковальней, затем поворачивает вниз и выходит через основание черепа. После этого лицевой нерв поворачивает по направлению к лицу.

С точки зрения анатомии, этот нерв очень чувствителен к болезням среднего уха, а также может быть задет во время неудачной хирургической операции на среднем ухе. При повреждении лицевого нерва, одна сторона лица обездвиживается и наступает паралич. При этом могут возникнуть очень неприятные симптомы, когда:

• человек хочет улыбнуться, но его лицо вместо улыбки принимает сердитое выражение;
• при попытках выпить воду, она расплескивается;
• когда человек пытается опустить веки и закрыть глаза, один глаз начинает моргать.

Через барабанную перепонку проходит ответвление от лицевого нерва, которое называется chorda tympany. Этот отросток проводит к головному мозгу сигналы от вкусовых рецепторов языка, расположенных в его передних двух третьих. Chorda tympany соединяется с лицевым нервом в полости среднего уха, вместе с ним поднимается в головной мозг.

Также следует упомянуть о двух маленьких мускулах, что расположены в полости среднего уха. Один из них находится спереди. Это натяжитель барабанной перепонки (tensor tympany), который одним концом прикрепляется к ручке молоточка. Он натягивает барабанную перепонку при жевании. Функция этого мускула до конца не изучена, но возможно он уменьшает количество шума, передаваемого в мозг, которое человек производит во время поглощения пищи.

Мускул в задней части полости среднего уха (stapedius) одним концом прикрепляется близко к лицевому нерву, с помощью которого он иннервируется, другим – к головке стремечка. Stapedius сокращается при громких звуках, натягивая каждое звено слуховых косточек. Благодаря этому сокращается передача длительных и потенциально разрушающих звуков во внутреннее ухо.

Что такое звук?

Звук передается с помощью частиц воздуха, которые передают на барабанную перепонку давление, оказываемое его волнами. Скорость звука в воздухе составляет 343 м/с. Звуковые волны напоминают легкую зыбь на поверхности озера, начинающие распространяться после того, как в него падает камень.

Звуковые волны имеют высоту, зависящую от частоты колебаний. Частота отражает количество максимальных значений волны, что проходят одну точку за единицу времени, и измеряется колебаниями в секунду. Единицей измерения частоты является Герц, названный так по имени ученого Генриха Рудольфа Герца (1857-1894). 261 Герц – это эквивалент ноты «до» средней октавы на пианино. 1 тыс. колебаний в секунду – это один килогерц.

Кроме частоты звуковые волны имеют интенсивность, – и если сравнивать с зыбью на поверхности озера, интенсивность является объемом волны. Но в условиях реальной жизни гораздо проще измерить давление волны, чем ее интенсивность. И это давление измеряется единицами, названными в честь ученого Блеза Паскаля (1623 – 1662).

Самым тихим звуком, который способен услышать здоровый восемнадцатилетний человек, что не имел проблем со слухом и барабанной перепонкой, является звук, давление волн которого равно 20 микропаскалям (мкПА). Это базовый уровень громкости, служащий точкой отсчета для измерения наиболее распространенных видов окружающих человека звуков.

Диапазон давления звуковых волн, который может услышать здоровое ухо, можно увидеть в следующей таблице:

Таким образом, очевидно, что диапазон звуков, которые может услышать человеческое ухо, огромен – от самых тихих звуков в 20 мкПА до рева двигателей реактивного самолета, который достигает 20 млн. мкПА. Ради удобства эти значения измеряют в децибелах.

Как работает слух

Звуковые колебания частично собираются ушной раковиной, которая у людей имеет очень ограниченную функцию. Если понаблюдать за собаками, как они поднимают уши в ответ на заинтересовавший их звук, можно заметить, что стоячие уши помогают собакам не только лучше слышать, но и определить направление, откуда этот звук идет. У людей эти извилистости ушной раковины очень мало помогают как тому, так и другому, но все же способны определить направление и направить звук к слуховому каналу. Поэтому человек с отсутствием ушной раковины будет слышать на несколько децибел хуже и не сможет определять точное направление.

Внешние слуховые проходы не только защищают барабанную перепонку от прямого повреждения, но и помогают лучше слышать. Благодаря уникальному строению слуховых труб, которые открыты с внешней стороны и закрыты барабанными перепонками с внутренней стороны, проявляются в том, что звуки по мере движения к барабанной перепонке усиливаются только в определенном диапазоне. Наиболее понятным примером резонанса будет, если подуть в пустую бутылку, чтобы извлечь ноту. Если бутылка частично заполнена, нота изменит свою высоту из-за того, что изменился резонанс. Для размеров и строения уха человека, это усиление звука наиболее заметно в диапазоне от 1500 до 6000 Герц. Этого вполне достаточно, чтобы слышать речь и отличать ее от другого шума.

Большая часть барабанной перепонки собирает звуки благодаря эластичному строению. При этом она немного выгибается, чтобы помочь сконцентрировать энергию звуковых волн. Молоточек, наковальня и стремечко передают эту звуковую энергию в маленькое отверстие овального окошка.

Эта система, состоящая из барабанной перепонки, соединенной со слуховыми косточками, которые по принципу рычага усиливают звук, чрезвычайно эффективна в качестве преобразователя воздушных звуковых волн в волны, распространяющиеся в жидкой среде внутреннего уха, преобразующего их. В результате этой механической системы, приблизительно пятьдесят процентов звуковых волн, что достигают барабанной перепонки, попадает во внутреннее ухо, которое их преобразует в электрические сигналы. Дальше они поступают по слуховому нерву к головному мозгу, который может их преобразовать в слышимые звуки.

Для нормального функционирования барабанной перепонки необходимо, чтобы давление воздуха на неё с двух сторон было равным. Давление на барабанную перепонку равное атмосферному, обеспечивает воздух, поступающий по евстахиевым трубам. При инфекционных заболеваниях среднего уха возможно блокирование евстахиевых труб. Вследствие негативного давления в полости возникает ретракция барабанной перепонки. Это приводит к тому, что перепонка втягивается больше внутрь.

При продолжительной дисфункции возникает ретракционный карман барабанной перепонки. Осложнением этого может быть такое опасное заболевание, как опухоль холеастома, разрушающая окружающие ткани в среднем и внутреннем ухе, которая лечится только хирургическим путем.