听觉生理及平衡生理学、耳症状学

Lecture Notes
▲声的物理学基础与听觉的一般特性
1. 声音是由物体振动所产生
2. 声波物体振动后引起空气分子疏密相间地向四周传播的过程称为波。

能产生听觉的振动波称声波。

3. 振幅(amplitude) 声波在介质传播时，介质质点振动的最大位移称振幅。

4. 频率(frequency) 物体每秒振动次数称频率，其单位为赫玆(Hertz)。

人耳能感觉到声波频率在20～20000Hz, 对1000～3000Hz声波最敏感。

5. 纯音与复音物体振动所发出的声音，除极少数为纯音（单音）外，绝大多数为复音。

纯音：如仅含一个频率的音叉振动后所发出的声音。

复音：由一个较强的基音（频率最低而振幅最大者）和数个较弱的泛音（其
他频率成分）组合而成。

6. 音高(pitch)与音色(timbre) 音高是指基音频率的声刺激给人耳的感觉。

音色是指同一基音频率但有不同数目的泛音所形成的声音特色。

例如乐器的音调是由基音频率决定的，其音色则为泛音的频率与强度所决定。

7. 乐音(musical sound)与噪声(noise) 周期性、有规律的声振动产生乐音，非周期性、无节奏的声振动即为噪声。

8. 声强(sound intensity) 即声音的强度，为单位时间内声波作用在与其传递方向垂直的单位面积上的能量。

声强级以分贝(decibel, dB)为单位。

9. 响度(loudness) 是指一定强度的声波作用于人耳而引起的一种识别声音强弱的感觉。

10. 听阈(hearing threshold)与听力图(audiogram) 声音必须达到一定的强度才能产生听觉，刚能引起听觉的最小声强值称听阈。

将各个不同频率的听阈连接成一曲线称听力图或听力曲线。

▲声音传入内耳的途径
1.空气传导(air conduction) 声音通过鼓膜和听骨链传入内耳称空气传导。

空气传导的过程简示如下：
声波→外耳道→鼓膜→听骨链→前庭窗→外、内淋巴液波动→螺旋器→听神经→听觉中枢
2.骨传导(bone conduction) 声音通过颅骨传导到内耳称骨传导。

即声波直接经颅骨途径使外淋巴发生相应波动，并激动耳蜗的螺旋器产生听觉。

骨传导的主要作用是使耳蜗壁发生振动，而耳蜗壁的振动又可以通过移动式骨导和压缩性骨导两种方式引起内耳感受器的兴奋。

3.移动式骨导(translatory mode of bone conduction) 声波作用于颅骨时，整个颅骨包括耳蜗作为一个整体而反复振动。

由于内耳淋巴液存在惰性，在每个振动周期中，淋巴液的位移
稍落后于耳蜗壁，故当每个移动开始时，淋巴液则向相反的方向移动，因而引起基底膜发生往返的位移，使毛细胞受到刺激而感音。

听骨链的惰性在移动式骨导时也起一定的作用。

当频率低于800Hz的声波振动颅骨时，移动式骨导起主要作用。

4.压缩式骨导(compressional mode of bone conduction ) 当声波振动通过颅骨传到耳蜗壁时，耳蜗壁随着声波疏密时相而膨大与缩小。

在声波的密部起作用时，迷路骨壁被压缩，但内耳淋巴液的可压缩性很小，故只能向蜗窗或前庭窗移动。

前庭阶与鼓阶的容量之比为5:3，即前庭阶的外淋巴比鼓阶的多；而蜗窗的活动度较前庭窗大5倍。

故当迷路骨壁被压缩时，半规管和前庭内的淋巴液被压入容量较大的前庭阶，再向鼓阶流动，使蜗窗膜外凸，基底膜向下移位。

声波的疏部起作用时，耳蜗骨壁膨大，淋巴液恢复原位，基底膜亦随之向上移位。

由于声波疏、密相的反复交替作用导致基底膜的振动，后者有效地刺激听毛细胞而感音。

当频率高于800Hz的声波振动颅骨时，压缩式骨导起主要作用。

▲外耳的生理功能
耳廓收集声音到外耳道，并具有辨别声源功能。

两侧耳廓的协同集音作用，可以判断声音的来向。

外耳道平均长约2.5 cm，一端为鼓膜所封闭的官腔。

对波长比其长度大4 倍的声波起最佳共振作用，即增压作用。

外耳道的共振频率约3800Hz，因此，3000Hz声音在鼓膜附近的声压可提高15dB，2000～5000Hz之间的频率则提高10dB以上。

▲中耳的生理功能
由于水的声阻抗大大高于空气的声阻抗，空气中的声能仅约1%传入水中，其余声能均被水面反射掉，约损失30dB。

中耳的主要功能就是声阻抗匹配作用，使液体对声波传播的高阻抗与空气较低的声阻抗得到匹配，从而将空气中的声波振动能量高效率地传入内耳淋巴液中。

中耳的阻抗匹配作用是通过鼓膜与听骨链的传音装置来完成的，主要通过以下三种机制：
1.鼓膜与镫骨底板面积的差别；
2.听骨链的杠杆作用；
3.鼓膜的喇叭形状产生的杠杆作用。

▲耳蜗的生理功能
1.感音功能将传入的声能转换成适合刺激蜗神经末梢的形式。

2. 对声音信息的编码分析传入声音的特征（如频率与强度），使大脑能够处理该刺激声所包含的信息。

3. 行波学说
声波振动能量通过镫骨底板传至外淋巴后，迅即传到整个耳蜗系统。

镫骨内移时，圆窗膜外凸，前庭阶与鼓阶之间形成一压力差，进而引起基底膜振动，振动乃以波的形式沿着基底膜向前传播。

声波在基底膜上的传播方式是按物理学中的行波原理进行的，即行波学说。

振动于基底膜上从蜗底向蜗顶传播时，振幅逐渐增加，当达到其共振频率与声波频率一致的部位时，振幅最大，离开该部位后，振幅很快减小，再稍远处位移完全停止。

基底膜的最大振幅部位与声波频率有关。

高频声引起的最大振幅部位在蜗底靠近前庭窗处，低频声的最大振幅部位靠近蜗顶，中频声则在基底膜的中间部分发生共振。

▲平衡生理学
1.人体维持平衡主要靠前庭、视觉及本体感觉三个系统的相互协调来完成，其中前庭系统
最为重要。

2.半规管主要感受正负角加速度的刺激。

一侧的3个半规管所围成的面基本相互垂直，能
对来自三度空间中的任何一个平面（水平、左右、前后）的角加速度或角减速度的旋转刺激产生效应。

3.球囊和椭圆囊的主要功能是感受直线加速度，维持人体静态平衡。

球囊斑主要感受头在
额状面上的静平衡和直线加速度，影响四肢内收肌和外展肌的张力。

椭圆囊斑主要感受头在矢状面上静平衡和直线加速度，影响四肢伸肌和屈肌的张力。

▲耳的症状学
耳部疾病的常见症状有
1.耳痛otalgia
2.耳漏otorrhea
3.耳聋hearing loss
4.耳鸣tinnitus
5.眩晕vertigo。