معلومة

هل تتكيف الأذن البشرية مع مستويات الضوضاء؟

هل تتكيف الأذن البشرية مع مستويات الضوضاء؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لقد لاحظت مؤخرًا أنه إذا ذهبت إلى النوم ، عندما يكون الراديو الخاص بي يعمل ، يكون الصوت منخفضًا ، ما زلت أعتبره مرتفعًا نوعًا ما. في الصباح ، عندما كنت على وشك الاستيقاظ ، أسمع أصوات العصافير وكرات التنس تضرب بالفعل في الملعب القريب ، لكنني لا أسمع الراديو الخاص بي. إذا انتظرت بضع دقائق أخرى ، أبدأ في سماع الراديو ، دون أي تغييرات في مستويات الصوت بالخارج.

أعلم أن العين البشرية تتكيف مع مستويات الضوء (الفتحة ، ما هي الخلايا المستخدمة) ، لكن هل هناك شيء مشابه لحساسية الصوت؟ لاحظ أن الراديو في تلك المناسبة يعمل طوال الليل ، مع نفس مستوى الصوت دائمًا.


في هذه الحالة ، أود أن أقول إن انتباهك قد تم تعديله ، وليس قدرة أذنك على إدراك الصوت. لا تحتوي آذاننا على إعدادات تحكم أو وسيلة لضبط مستويات الصوت الواردة (على الرغم من أنني متأكد من مرور سيارة إسعاف بها صفارات الإنذار بصوت عالٍ ، نتمنى جميعًا أن نفعل ذلك).

ما تواجهه هو إعطاء الأولوية للصوت من قبل عقلك بالنسبة للأصوات الأخرى.

  • تقوم بتشغيل الصوت قبل النوم. يتقبل دماغك هذا الصوت الوارد على أنه صوت غير حيوي وغير مهدد. (راديو ، قصد منه التهدئة ، من المفترض أن يكون موجودًا ، ينقل هذا الصوت إلى غير ضار)

  • تعال الفجر ، تظهر أصوات جديدة ومبتكرة. بالنسبة لأدمغتنا ، يمكن أن يشير الجديد والرواية إلى وجود تهديد ، لذلك يعطي عقلك الأولوية لهذا الصوت على الصوت المعروف وغير الضار (الراديو الخاص بك) الذي سمعه طوال الليل. تعتبر كرات التنس والطيور في الملاعب مميزة بما يكفي لأن عقلك يعطيها الأولوية على الرغم من أنك تعرف في عقلك الواعي أنه لا يمثل تهديدًا حقيقيًا.

  • عندما تستيقظ ، يذكرك دماغك أنه لا يزال هناك صوت آخر في بيئتك لا يمثل تهديدًا ولا يزال سائدًا (الراديو الخاص بك) مما يدفعك إلى تحديد ما إذا كنت تريد فعل أي شيء مع الصوت غير المهدد.

نعم ، هذا تبسيط مفرط لعملية معقدة للغاية لتحديد أولويات الصوت ولكن معظم العلوم الحديثة تثبت ذلك. من باب الفضول ، تميل عقولنا للبحث عن المعلومات التي قد تكون حيوية بالنسبة لنا ، ومن ثم فإن المحادثات التي يجريها أشخاص آخرون على الهاتف مشتتة للغاية لأن أدمغتنا لا تحب سماع الأشياء التي قد تكون ضرورية لبقائنا ولكن فقط سماع نصف المحادثة.

تعديل:

كما ذكرت ، هناك بعض عناصر التحكم اللاإرادية المضمنة في الأذن عبر:

  • ال موتر عضلة الطبل الذي يتمثل دوره في إخماد الأصوات (الأصوات الداخلية بشكل أساسي مثل المضغ)

  • و ال العضلة الركابية مما يحد من قدرة الركاب على الاهتزاز ويحمي الأذن الداخلية من مستويات الضوضاء المرتفعة ، وخاصة حجم صوتك.

يمكنك أن تشكر عضلة stapedius لأنها جعلت صوتك يبدو غريبًا جدًا بالنسبة لك عندما تسمعه في التسجيل. لم تسمع صوتك حقًا حتى تسمع تسجيلًا خارجيًا وتشغيله!


هذه تجربة ممتعة في مجال الإدراك الصوتي. إن الجهاز السمعي البشري حساس لمجموعة واسعة من الأصوات ، سواء من حيث التردد (درجة الصوت) أو الشدة (جهارة الصوت). عادةً ما يكون الشاب قادرًا على سماع ترددات تتراوح من 20 إلى 20000 هرتز (Hz هو اختصار لـ Hertz ، وهو اسم وحدات الدورات / ثانية). يمكن للبشر أيضًا اكتشاف الأصوات ذات الشدة التي تزيد عن 13 مرتبة من حيث الحجم (قوى عشرة). بعبارة أخرى ، أعلى صوت يمكن للإنسان إدراكه هو 10،000،000،000،000 مرة أعلى صوت يمكن إدراكه.

عند مقارنة شدة الصوت على مثل هذا النطاق الواسع ، من غير الملائم الاستمرار في سحب كل تلك الأصفار حولها ، لذلك يتم استخدام وحدات ديسيبل (ديسيبل) بشكل شائع بدلاً من ذلك. يتم تعريف الديسيبل على أنه 10 × لوغاريتم (أناأناالمرجع )، أين أنا و أناالمرجع هي شدة اثنين يجري المقارنة.

حتى إذا أنا أعلى بعشر مرات من أناالمرجع ، وهذا يتوافق مع زيادة:
10 × تسجيل (10 ⁄ 1) ديسيبل = 10 × 1 ديسيبل = 10 ديسيبل.

لو أنا أعلى من 100 مرة أناالمرجع ، وهذا يتوافق مع زيادة:
10 × تسجيل (100 ⁄ 1) ديسيبل = 10 × 2 ديسيبل = 20 ديسيبل.

لو أنا أعلى بـ 1000 مرة من أناالمرجع ، وهذا يتوافق مع زيادة:
10 × سجل (1000 1) ديسيبل = 10 × 3 ديسيبل = 30 ديسيبل. وما إلى ذلك وهلم جرا.

لكل قوة عشرة تغير في الشدة ، هناك أ عقد تغيير (& plusmn10) من حيث ديسيبل.

تتناسب قدرتنا على اكتشاف التغيرات في الشدة ("الاختلاف الملحوظ" في جهارة الصوت) مع شدة الصوت الأصلية. إذا كنت في غرفة هادئة جدًا ، يمكنك سماع الهمس. يمكن أيضًا سماع شخص آخر يهمس: سيكون الصوت المضاف مهمًا بالنسبة لمستوى الصوت الحالي. من ناحية أخرى ، إذا كنت تلعب لعبة كرة سلة مع الكثير من الناس يهتفون ، فلن تكون قادرًا على سماع شخص يهمس في صفين لأسفل ، لأن الصوت المضاف الآن غير مهم بالنسبة لمستوى الصوت الحالي . بعبارة أخرى ، عندما ترتفع الأصوات ، يجب أن يكون هناك تغيير أكبر في شدتها لاكتشافها.

لذا يمكنك أن ترى أن الديسيبل يستخدم ليس فقط لأسباب الراحة ، ولكن أيضًا لأنه عندما نعبر عن مستويات الصوت بالديسيبل ، نحصل على الأرقام التي لها أهمية من حيث الإدراك البشري.

تحديد ديسيبل أ نسبيا قياس شدة الصوت. بمعنى آخر ، سيخبرك بمدى صوت واحد أعلى أو أكثر ليونة من الآخر. ومع ذلك ، إذا اخترنا نقطة ثابتة لمستوى الشدة المرجعي ، فسيكون لدينا مقياس مطلق لشدة الصوت. المستوى المرجعي الذي يستخدم غالبًا في علم السمع البشري هو مستوى ضغط الصوت (SPL) ، وهو الحد الأدنى لسمع الإنسان ، والذي يُعرَّف بأنه 10-12 واط / م 2 ، ويُعطى بقيمة 0 ديسيبل (SPL).

كما أشرنا سابقًا ، يمكن للبشر سماع نطاق واسع من الشدة وأيضًا نطاق واسع من الترددات. أقل صوت يمكن أن نسمعه عادة هو حوالي 20 هرتز ، وأعلى صوت هو 20000 هرتز. ومع ذلك ، فنحن لسنا على نفس القدر من الحساسية في جميع الترددات. في المتوسط ​​، تختلف عتبة السمع في الجهاز السمعي البشري باختلاف التردد كما هو موضح في الشكل التالي (ISO R226 ، 1961):

يتم عرض متوسط ​​عتبة السمع البشري في الرسم البياني ، لضبط حجم الأصوات التي يسهل سماعها بين 500-3500 هرتز.

الشكل أ. هذا مثال على نفق الرياح الذي يمكنك صنعه ،

يوضح المنحنى الكسب (التضخيم) المطلوب للنغمات عند كل تردد بحيث يتم إدراك كل نغمة بحجم متساوٍ. فكر في ضبط مقبض مستوى الصوت لكل نغمة ، بحيث تبدو جميع النغمات عالية بشكل متساوٍ. إذا تمت معايرة مقابض الصوت بوحدة ديسيبل ، فإن قراءة إعدادات الصوت لكل تردد ستنتج هذا المنحنى. من المنحنى ، يمكننا أن نرى أنه ، في المتوسط ​​، يكون البشر أكثر حساسية للنغمات عند حوالي 3500 هرتز ، لأن هذه النغمات تتطلب أقل قدر من الكسب.

المنحنى الموضح أعلاه هو معدل استجابة لعدد كبير من المستمعين من البشر. في هذا المشروع ، ستقيس عتبة السمع الفردية الخاصة بك وترسم بيانيًا كدالة للتردد.


أول خريطة تردد صوتي ثلاثية الأبعاد للأذن الداخلية تم إنشاؤها باستخدام تقنية الأشعة السينية المتقدمة

غشاء الأذن والعصب السمعي في القوقعة. تم إعطاء نطاقات الأوكتاف ألوانًا مختلفة. يمكن للبشر إدراك الترددات من 20 هرتز (الجزء العلوي من الملف) إلى 20000 هرتز (قاعدة الملف). تُظهر الصورة أيضًا النافذة المستديرة ، والنافذة البيضاوية حيث يدخل الصوت والعصب الوجهي. الائتمان: هاو لي

أنشأ باحثون في جامعة أوبسالا أول خريطة ثلاثية الأبعاد للعصب السمعي توضح مكان التقاط الترددات الصوتية المختلفة. باستخدام ما يُعرف باسم التصوير بالأشعة السينية السنكروترونية ، تمكنوا من تتبع خيوط الأعصاب الدقيقة والعضو السمعي المهتز ، القوقعة ، ومعرفة كيفية توزيع ترددات الصوت الوارد بالضبط. تم نشر الدراسة في التقارير العلمية.

& # 8220 هذا يمكن أن يجعل العلاج باستخدام غرسات القوقعة لضعاف السمع أكثر فعالية ، & # 8221 يقول هيلج راسك أندرسن ، أستاذ طب الأذن التجريبي في جامعة أوبسالا.

الموجات الصوتية لها ترددات مختلفة & # 8211 أي أن عدد الاهتزازات التي تحدثها كل ثانية يختلف باختلاف ما إذا كان صوتًا عالي النبرة ، مما يتسبب في مزيد من الاهتزازات في الثانية ، أو منخفض النبرة ، مما ينتج عنه عدد أقل. يتم قياس التردد بالهرتز (Hz) ، ويمكن للأذن البشرية أن تدرك ترددات تتراوح بين 20 و 20000 هرتز.

عندما يتم التقاط الموجات الصوتية بواسطة قوقعة الأذن الداخلية ، يفصل النسيج الضام الليفي والخلايا الحسية الترددات المختلفة. تصل الأصوات عالية التردد إلى خلايا الشعر الحساسة للصوت في الجزء السفلي من القوقعة ، بينما يتم امتصاص الأصوات منخفضة التردد بالطريقة المقابلة في الأجزاء العلوية من القوقعة.

لقد درس الباحثون الآن تفاصيل هذه العملية ، تقريبًا وصولاً إلى مستوى الخلية. للقيام بذلك ، استخدموا الأشعة السينية السنكروترونية ، وهي شكل متقدم وقوي من التصوير المقطعي. نظرًا لأن الإشعاع قوي جدًا بحيث لا يمكن استخدامه على البشر الأحياء ، فقد تم البحث عن آذان متبرع بها من الأشخاص المتوفين بدلاً من ذلك. أتاح هذا البحث تحديد مواقع الترددات المختلفة في العصب القوقعي ، ومكّن من إنشاء خريطة تردد ثلاثية الأبعاد.

& # 8220 هذا النوع من الخرائط يمكن مقارنته بالبيانو ، حيث تكون المفاتيح مماثلة لجميع الترددات المشفرة بالمثل. على عكس البيانو ، الذي يحتوي على 88 مفتاحًا ، لدينا حوالي 3400 خلية شعر سمعية داخلية ، وكلها تشفر ترددات مميزة. ترتبط خلايا الشعر بغشاء قاعدي بطول 34 ملم ، ويتم ضبطها أيضًا بواسطة 12000 خلية شعر خارجية حتى نتمكن من سماع كل مستوى حجم. يتم نقل هذه المعلومات إلى الدماغ عبر 30000 ألياف مضبوطة بدقة في عصب السمع لدينا ، يشرح هيلج راسك أندرسن # 8221.

قنوات الأذن البشرية والأعصاب ليست متجانسة المظهر تمامًا. لذلك يعتقد الباحثون أن المعرفة الجديدة قد تكون مهمة للغاية للأشخاص الذين لديهم غرسات قوقعة صناعية (CIs) بسبب ضعف السمع الخطير. CI هي أداة مساعدة على السمع حيث يتم وضع أحد المكونات في القوقعة لتوفير تحفيز كهربائي مباشر للعصب السمعي ، بينما يتم توصيل جزء آخر بالخارج من الجمجمة. إن إظهار الشكل الذي تبدو عليه قوقعة المريض # 8217s يُمكّن التكنولوجيا من أن تكون فردية بشكل أفضل ويتم تحفيز كل منطقة بالتردد الصحيح.

المرجع: & # 8220 رسم خرائط ثلاثية الأبعاد للقوقعة البشرية استنادًا إلى تصوير تباين الطور بإشعاع السنكروترون & # 8221 بواسطة Hao Li و Luke Helpard و Jonas Ekeroot و Seyed Alireza Rohani و Ning Zhu و Helge Rask-Andersen و Hanif M. Ladak و سوميت أغراوال ، 24 فبراير 2021 ، التقارير العلمية.
DOI: 10.1038 / s41598-021-83225-w

الدراسة عبارة عن تعاون بين جامعة أوبسالا وباحثين كنديين في جامعة ويسترن وجامعة ساسكاتشوان وشركة Canadian Light Source Inc.


مشغلات الموسيقى الشخصية والسمع أمبير

3.3.3 وحدات التعرض للضوضاء

3.3.3.1. مستوى ضغط الصوت و dB SPL

إحدى معلمات الموجة الصوتية (الصوتية) التي تُستخدم عمومًا لتقييم التعرض الصوتي للإنسان هي مستوى ضغط الصوت المعبر عنه بـ μPa أو Pa. وتتراوح مستويات ضغط الصوت المسموع للأذن البشرية من 20 μPa (حد السمع) حتى 20 Pa (الألم) عتبة) ، مما أدى إلى مقياس 1: 10000000. نظرًا لأن استخدام مثل هذا النطاق الواسع ليس عمليًا ، فقد تم إدخال مقياس لوغاريتمي بالديسيبل (dB) والذي يتوافق أيضًا مع أحاسيس السمع الفسيولوجية والنفسية.

يُعرَّف مستوى ضغط الصوت ديسيبل (dB SPL) على أنه: 20 لوغاريتم10 p1 / p0 حيث يقاس p1 فعليًا مستوى ضغط الصوت لصوت معين ، و p0 هي قيمة مرجعية قدرها 20μPa ، والتي تقابل أدنى حد للسمع للأذن السليمة الشابة. في المقياس اللوغاريتمي ، يتراوح نطاق الأصوات المسموعة للأذن البشرية من 0 ديسيبل SPL (حد السمع) إلى 120-140 ديسيبل SPL (حد الألم) (انظر الجدول 1 أدناه).

الجدول 1: مستويات ضغط الصوت النموذجية لأصوات الحياة اليومية

3.3.3.2. مستوى الجهارة والمرشح A [ديسيبل (أ)]

الأذن البشرية ليست حساسة بنفس القدر للأصوات (النغمات) من نفس مستويات ضغط الصوت ولكن للترددات المختلفة. يُطلق على هذا الحجم الذاتي أو المدرك للصوت من قبل الفرد جهارة الصوت. جهارة الصوت لا تتساوى مع مستوى ضغط الصوت وتختلف باختلاف الترددات. من أجل تقييم جهارة الصوت يتم استكشاف المنحنيات المتساوية. المنحنيات متساوية الصوت تربط خصائص نغمة معينة معبراً عنها بوحدة dB SPL بمستوى جهارة الصوت الذاتي المعبر عنه في الهواتف (انظر الشكل 1 أدناه). كما يتضح من الشكل أدناه ، فإن الترددات 3-4 كيلو هرتز هي الأكثر حساسية ضمن نطاق تردد الصوت من 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز التي يمكن سماعها بواسطة الأذن البشرية. بالنسبة للترددات الأقل من 3-4 كيلو هرتز وترددات الصوت الأعلى ، تصبح الأذن أقل حساسية.


كل الآذان: القواعد الجينية لتطور الأذن الداخلية للثدييات

تكيفت الثدييات لتعيش في أحلك الكهوف وأعمق المحيطات ، ومن أعلى الجبال إلى السهول. على طول الطريق ، قامت الثدييات أيضًا بتكييف قدرة رائعة في حاسة السمع لديها ، من نداءات تحديد الموقع بالصدى عالية التردد للخفافيش إلى أغاني الحيتان منخفضة التردد. حتى الحيوانات المرافقة لأصدقائنا ، الكلاب ، طورت نطاقًا سمعيًا ضعف عرض البشر.

بافتراض أن هذه التعديلات لها سبب وراثي جذري ، فإن فريقًا من العلماء بقيادة لوسيا فرانشيني من المجلس الوطني للبحوث العلمية والتكنولوجية (CONICET) ، في بوينس آيرس ، الأرجنتين ، قد جعلوا هدفهم تحديد القواعد الجينية الكامنة وراء التطور من الأذن الداخلية في الثدييات. وأكدت النتائج الأخيرة التي توصلوا إليها الوعد بنهجهم ، الذي حدد جينين جديدين يشاركان في السمع. نُشرت الدراسة في النسخة الإلكترونية المتقدمة من علم الأحياء الجزيئي والتطور.

قال فرانشيني: "تستند هذه الورقة إلى فرضية أن تطور المستجدات المتعلقة بسمع الأذن الداخلية للثدييات يجب أن يترك أثرًا قابلاً للاكتشاف للتوقيع الجزيئي التكيفي". "يسلط هذا العمل الضوء على فائدة الدراسات التطورية لتحديد الجينات الوظيفية الرئيسية الجديدة."

العمليات الأساسية للسمع في أنواع الثدييات المختلفة هي نفسها. يتميز الجهاز السمعي للثدييات بوجود أذن وسطى تتكون من ثلاث عظيمات (السندان) ، المطرقة (المطرقة) والركاب (الرِّكاب) ، والتي تمرر الصوت إلى الأذن الداخلية.

ركزت مجموعة فرانشيني على الأذن الداخلية ، والتي تحول التغيرات في شدة الصوت إلى إشارات كهربائية يمكن للدماغ معالجتها. يوجد داخل الأذن الداخلية قوقعة على شكل حلزون تقوم بتحويل الموجات الصوتية إلى نبضات عصبية ، بما في ذلك عضو سمعي من كورتي يمتلك نوعين من خلايا الشعر الحسية المتخصصة (HCs) وخلايا الشعر الداخلية (IHCs) وخلايا الشعر الخارجية (OHCs).

يوضح فرانشيني: "في قوقعة الثدييات ، تُظهر IHCs و OHCs تقسيمًا واضحًا للعمل". "تستقبل IHCs المعلومات الصوتية وترسلها وتتصرف كخلايا حسية حقيقية ، بينما تضخم OHCs المعلومات الصوتية. وبالتالي ، فإن IHCs التي هي محولات الطاقة الأولية ، تطلق الغلوتامات لإثارة الألياف الحسية لعصب القوقعة وتعمل OHCs كمحركات بيولوجية لتضخيم حركة الظهارة الحسية.

في دراستهم ، استخدموا نهجًا ذا شقين ، مكملًا في مقارنات جينات السيليكو مع دراسات تجريبية متابعة ، لاكتساب فهم أكثر اكتمالاً للدوائر الوراثية وراء تكيفات الأذن الداخلية للثدييات.

وقالت المؤلفة الرئيسية لوسيا فرانشيني: "تساهم هذه الابتكارات الوظيفية والمورفولوجية في الأذن الداخلية للثدييات في قدراتها السمعية الفريدة". ومع ذلك ، فإن الأسس الجينية الكامنة وراء تطور هذا المعلم الخاص بالثدييات غير مفهومة جيدًا. نقترح أن ظهور الابتكارات المورفولوجية والوظيفية في الأذن الداخلية للثدييات يمكن أن يكون مدفوعًا بالتطور الجزيئي التكيفي ".

أولاً ، استفادوا من قواعد بيانات التعبير الجيني المكثفة لإجراء دراسات قائمة على البرامج ، أو في دراسات مقارنة سيليكو لـ 1300 جين لتحديد الجينات التي ربما تم اختيارها بشكل إيجابي لمساعدة الثدييات على التكيف مع مرور الوقت التطوري. في المجموع ، وجدوا 13٪ أو 165 جينة للأذن الداخلية ربما تم اختيارها للتكيف.

قال فرانشيني: "أشار هذا التحليل إلى أن كلاً من IHCs و OHCs مرت بمستويات متشابهة من التطور التكيفي للجينات على الأرجح وراء إعادة النمذجة المورفولوجية والوظيفية التي خضع لها كلا النوعين الخلويين في سلالة الثدييات".

"وجدنا بشكل خاص أن تحليل الفئات الوظيفية للجينات المختارة بشكل إيجابي المصطلح الوظيفي الأكثر إثراءً هو" ارتباط بروتين الهيكل الخلوي "و" المكون الهيكلي للهيكل الخلوي ". تشير هذه النتائج إلى أن جينات OHC التي خضعت لانتقاء إيجابي يمكن أن تكون قد ساهمت في اكتساب الهيكل الخلوي عالي التخصص الموجود في هذه الخلايا والذي يكمن وراء خصائصه الوظيفية المميزة ، بما في ذلك الحركة الكهربائية الجسدية. "

بعد ذلك ، قاموا باختبار تجريبي لوظائف الجينات السمعية في سلسلة من دراسات الفئران. من بين هؤلاء ، ركزوا على اثنين من الجينات غير المعروفة سابقًا في الأذن الداخلية: STRIP2 (من Striatin Interacting Protein 2) و ABLIM2 (Actin Binding LIM domain 2) ، والتي تميزت وظيفيًا بتوليد سلالات جديدة من الفئران الطافرة باستخدام تقنية CRISPR / Cas9. في كل حالة ، استخدموا كريسبر لإيقاف جزء من وظيفة الجينات الطبيعية لمعرفة كيف تؤثر على الدوائر الجينية السمعية.

قال فرانشيني: "لقد أجرينا دراسات وظيفية سمعية لفئران متحولة جديدة من Strip2 و Ablim2 عن طريق تقنيتين تكميليتين تسمحان بالتشخيص التفريقي لـ OHC مقابل IHC / الخلل العصبي في جميع أنحاء القوقعة". "لتقييم سلامة نظام السمع ، قمنا بتسجيل ABR (استجابات جذع الدماغ السمعي) وهي إمكانات مستحثة الصوت تولدها الدوائر العصبية في المسارات السمعية الصاعدة. قمنا أيضًا بتقييم وظيفة OHCs من خلال اختبار الانبعاثات السمعية للمنتج المشوه (DPOAE)."

اكتشفوا أن Strip2 يلعب على الأرجح دورًا وظيفيًا في المشبك الأول بين IHCs والألياف العصبية. علاوة على ذلك ، عندما كانوا في ظهارة القوقعة الحسية ، وجدوا انخفاضًا كبيرًا في المشابك العصبية السمعية. في المقابل ، تشير الدراسات المتحولة لـ Ablim2 إلى أن غياب Ablim2 لا يؤثر على تضخيم القوقعة أو وظيفة العصب السمعي.

قال فرانشيني: "باختصار ، اكتشفنا من خلال هذا النهج التطوري أن STRIP2 خضعت لانتقاء إيجابي قوي في سلالة الثدييات وتلعب دورًا مهمًا في فسيولوجيا الأذن الداخلية". "علاوة على ذلك ، تسمح لنا دراساتنا التطورية والوظيفية المشتركة بالتكهن بأن إعادة التشكيل التطوري الشامل التي خضع لها هذا الجين في سلالة الثدييات قدمت قيمة تكيفية. وبالتالي ، فإن دراستنا هي دليل على المفهوم القائل بأن المقاربات التطورية المقترنة بالدراسات الوظيفية يمكن أن تكون أداة مفيدة للكشف عن لاعبين رئيسيين جدد في وظيفة الأعضاء والأنسجة. "


كيف يمكننا قياس ضوضاء الاندفاع بشكل صحيح؟

يتم إنشاء الضوضاء النبضية عادةً عن طريق الإطلاق السريع للغازات المضغوطة (النبضة) أو اصطدام الأجسام الصلبة (التأثير) ويتم تعريفها على أنها التغيير الفوري في ضغط الصوت خلال فترة زمنية قصيرة. أظهر بحث كبير أن الضوضاء النبضية من المرجح أن تسبب فقدان السمع الناجم عن الضوضاء (NIHL) من الضوضاء المستمرة ذات الطاقة المتساوية. يمكن أن يتسبب التعرض لنبضات عالية الكثافة في حدوث صدمة صوتية وضرر ميكانيكي فوري للأذن الداخلية. يعد التعرض للضوضاء المندفعة أمرًا شائعًا بين موظفي إنفاذ القانون والعسكريين (مثل الأسلحة النارية) وفي البناء (مثل مسدسات المسامير) والتصنيع (مثل التشكيل والختم) وقطاعات التعدين (مثل مسامير السقف).

في NIOSH ، غالبًا ما نتلقى أسئلة حول الضوضاء المندفعة والتقنيات المناسبة لقياس النبضات عالية المستوى. هذه المدونة هي الأولى من سلسلة نعتزم نشرها حول قياس ضوضاء الاندفاع ، وتوصيف المخاطر ، وأفضل طريقة لحماية العمال من مثل هذه التعرضات. تقدم هذه المدونة معلومات أساسية حول قياس ضوضاء الاندفاع والإرشادات بناءً على دراسات NIOSH وأفضل الممارسات الحالية.

يمكن أن تصل مستويات الصوت النبضي ، خاصة تلك الناتجة عن الأسلحة النارية أو الألعاب النارية ، إلى قمم مستوى ضغط الصوت (SPL) 170-180 ديسيبل أو أعلى. العديد من أدوات قياس الصوت غير قادرة على التقاط مستويات الصوت الشديدة بدقة. تميل مقاييس جرعات الضوضاء من النوع 2 وعدادات مستوى الصوت إلى الحد الأقصى حوالي 140-146 ديسيبل SPL. تم تسليط الضوء على هذه القيود في المقالة حدود استخدام مقاييس الجرعات في بيئات ضوضاء الاندفاع [كاردوس وويلسون 2004]. يوجد أدناه صورة من هذا المنشور باستخدام مقياس جرعات الضوضاء المأخوذ من نطاق إطلاق ، يوضح الخط الأخضر قطع مستويات ضغط الصوت القصوى فوق 146 ديسيبل SPL. إذا تم قطع مستويات الذروة ، فمن المحتمل أن يتم اختراق القياس بالكامل - والمقاييس مثل TWA و Dose.

الشكل 1: "تقطع" مستوى ذروة ضغط الصوت لمقياس جرعات الضوضاء من الفئة 2 [Kardous and Willson 2004].

تقدم بعض الشركات المصنعة عدادات مستوى صوت عالية الجودة من النوع 1 ومجهزة بميكروفونات ¼ بوصة يمكنها قياس نبضات تصل إلى 160+ ديسيبل SPL. ولكن حتى لو أمكن التقاط ذروة مستوى ضغط الصوت بدقة (بدون تقليم) ، فإن مستوى الذروة ليس حتى المقياس الرئيسي المستخدم لوصف مخاطر السمع من الضوضاء الاندفاعية!

حدد الباحثون العديد من المقاييس الأخرى التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بتوصيف مخاطر التعرض للضوضاء المندفعة وتم الاستشهاد بها كعوامل مهمة في تحديد المخاطر من التعرض للضوضاء المندفعة [CHABA 1992] ، وهي تشمل:

  • إجمالي الطاقة في شكل موجة اندفاعية
  • المدة الأولية للنبضة ، ويشار إليها غالبًا باسم المدة A.
  • الصدى الذي يتبع النبضة الأولية مثل B أو C أو D-durations
  • المحتوى النسبي المرتفع أو المنخفض التردد في نبضة
  • العدد والتباعد الزمني للنبضات في التعريض الكامل
  • تفرطح حدث اندفاعي (مقياس إحصائي حساس لذروة الضوضاء وخصائصها الزمنية)

نهج آخر تم تبنيه مؤخرًا من قبل وزارة الدفاع الأمريكية هو خوارزمية تقييم المخاطر السمعية للبشر (AHAAH) ، وهو نموذج كهربائي صوتي للأذن يعين "وحدات الخطر السمعي" للتعرض الاندفاعي [DOD 2015]. أحد الأشياء الرئيسية التي يمكننا أن نقولها في هذه المرحلة هو أن طرق تقدير معايير مخاطر الضرر من التعرض للضوضاء المندفعة هي منطقة نشطة للبحث المستمر.

كان NIOSH يحقق في آثار الضوضاء المندفعة لبعض الوقت الآن. في عام 2003 ، عقدنا ورشة عمل حول أفضل الممارسات حول الضوضاء الاندفاعية ونشرنا النتائج التي توصلت إليها مجموعات العمل المختلفة في مجلة Noise Control Engineering Journal تحت العنوان ورش عمل NIOSH / NHCA لأفضل الممارسات حول الضوضاء النبضية [كاردوس وآخرون ، 2005].

لتلبية الحاجة إلى إجراء قياسات دقيقة للضوضاء الاندفاعية في موقع العمل ، طور مهندسو NIOSH وحصلوا على براءة اختراع لنظام قياس ضوضاء الاندفاع المحمول والقائم بذاته. يمكن الحصول على النظام القائم على الكمبيوتر المحمول / الكمبيوتر اللوحي تجاريًا كمجموعة قائمة بذاتها في علبة واحدة (كما هو موضح أدناه).

الشكل 2: NIOSH Impulse Noise Measurement System Kit - تتكون من كمبيوتر محمول يعمل ببرنامج NIOSH Impulse ، ولوحة الحصول على بيانات USB للأدوات الوطنية (NI-4432) ، وميكروفونات عالية الكثافة.

يمكن للنظام قياس النبضات التي تصل إلى 186 ديسيبل SPL (192 ديسيبل SPL باستخدام ميكروفونات مستقطبة ذات حساسية منخفضة جدًا) في الوقت الفعلي يمكن تشغيلها يدويًا أو تلقائيًا ويدعم ما يصل إلى 5 قنوات اكتساب بمعدل أخذ عينات يبلغ 102 كيلو هرتز (هيكل قائم على الهيكل) يمكن أن يدعم النظام ما يصل إلى 16 قناة بمعدل أخذ عينات يبلغ 204.8 كيلو هرتز لكل قناة). يتمتع النظام بالقدرة على تخزين أشكال الموجة وتوفير تحليل فوري وحسابات لمقاييس ضوضاء النبضات ذات الصلة (مستوى الذروة ، ومدة B ، وطيف التردد مثل FFT ونطاق الأوكتاف ، والتباعد الزمني ، وعدد النبضات ، والتفرطح ، و Leq). يحسب النظام أيضًا العديد من معايير مخاطر الضرر المستخدمة حاليًا: LeqA8hr و MIL-STD-1474D / E و AHAAH (كما هو موضح في الشكل 3). وصف مفصل للنظام ، وإعداده وتشغيله ، فضلا عن الاستخدامات المقصودة منه موصوفة في التقرير تطوير واختبار التحقق من صحة مقياس الضوضاء النبضية.

الشكل 3: لقطة شاشة لنافذة تحليل البيانات لنظام الضوضاء النبضي NIOSH. يمكن للشاشات الرئيسية عرض مجالات الوقت والتردد لشكل الموجة (على سبيل المثال ، النبضات ، نطاق 1/3 أوكتاف ، تحويل فورييه السريع) وعلى الجانب الأيسر يتم حساب وعرض مقاييس النبضات المختلفة ومعايير مخاطر الضرر المرتبطة بها.

الشكل 5: باحث NIOSH يقوم بتشغيل نظام قياس ضوضاء الاندفاع NIOSH أثناء تمرين التدريب بالذخيرة الحية (الموضح في الخلفية عبارة عن ميكروفونات موضوعة على حوامل ثلاثية الأرجل على مستوى الأذن ومواقف عرضة).

تم نشر النظام من قبل باحثي NIOSH في العديد من الدراسات الاستقصائية الحديثة وتقييمات المخاطر الصحية لقياس تعرض أفراد إنفاذ القانون والعسكريين للضوضاء الدافعة من الأسلحة النارية: تطوير واختبار التحقق من صحة مقياس ضوضاء الاندفاع وقياس التعرض للضوضاء الاندفاعية في الداخل والخارج نطاقات إطلاق النار أثناء تمارين التدريب التكتيكي يوضح الشكلان 4 و 5 صورًا من تلك الاستطلاعات لإعطاء القارئ فكرة عن التنفيذ الميداني.

الشكل 4: نظام قياس ضوضاء النبضة NIOSH المستخدم في ميدان إطلاق نار عسكري. يتم وضع الميكروفونات على حوامل ثلاثية الأرجل في جميع أنحاء النطاق لحساب التعرض الكلي للضوضاء النبضي

لا يمكن إجراء مثل هذه الاستطلاعات وتقييمات النبضات المفصلة للضوضاء بمجرد استخدام مقياس مستوى الصوت وهذا هو السبب في الحاجة إلى نظام مخصص لقياس ضوضاء النبض. إن معرفة خصائص شكل الموجة النبضية أمر بالغ الأهمية لفهم مخاطر أي تعرض ضوضاء نبضي عالي المستوى. يتيح استخدام نظام الضوضاء النبضية NIOSH لباحثينا التقاط النبضات وحساب مقاييس المخاطر في الوقت الفعلي وتقديم التوصيات المناسبة لتقليل مخاطر فقدان السمع. مع استمرار تحسن الحصول على البيانات ومعالجة الإشارات الرقمية وإمكانيات التخزين ، فمن الأهمية بمكان لأجهزة قياس الصوت التي تستهدف قياس الضوضاء الاندفاعية:

  • إعادة تصميمها لالتقاط النبضات عالية المستوى ،
  • لديها القدرة على تخزين شكل موجة النبض بأكمله أو الحدث المندفع ، و
  • دمج المقاييس المناسبة الخاصة بالاندفاع في قدراتهم.

نقوم حاليًا بإنهاء دراسة لتطوير إرشادات جديدة للتعرض للضوضاء المندفعة ، والتي سيتم استخدامها لتحديث وثيقة معايير التعرض للضوضاء المهنية. أجرى باحثو الوقاية من فقدان السمع في NIOSH أيضًا دراسات حول أداء أجهزة حماية السمع في بيئات الضوضاء النبضية ، وسيتم نشر مدونة متابعة حول هذا الموضوع قريبًا. لمزيد من المعلومات حول أبحاث الضوضاء الاندفاعية والوقاية من فقدان السمع بشكل عام ، تحقق من صفحة الموضوع وتابعنا على Twitter علىNIOSHNoise.

CAPT Chucri (Chuck) A. Kardous ، MSEE ، PE ، هو مهندس أبحاث أول في قسم NIOSH للأبحاث التطبيقية والتكنولوجيا.

CAPT William J.

مراجع:

شابا [1992]. التعرض الخطير للضوضاء النبضية. واشنطن العاصمة: المجلس القومي للبحوث ، لجنة السمع والصوتيات الحيوية والميكانيكا الحيوية. http://www.dtic.mil/docs/citations/ADA382167

Kardous CA، Willson RD [2004] قيود استخدام مقاييس الجرعات في بيئات ضوضاء الاندفاع. J احتلال البيئة النظافة 1(7): 456-462. DOI: 10.1080 / 15459620490465839

Kardous CA ، Franks JR ، Davis RR [2005]. أفضل الممارسات NIOSH / NHCA ورش العمل حول الضوضاء الاندفاعية. ضجيج كونتر المهندس ج 53(2): 53-60. دوى: 10.3397 / 1.2839245


أين يمكنني العثور على معلومات إضافية حول طنين الأذن؟

يحتفظ NIDCD بدليل للمنظمات التي تقدم معلومات عن العمليات العادية والمضطربة للسمع والتوازن والذوق والشم والصوت والكلام واللغة.

استخدم الكلمات الرئيسية التالية لمساعدتك في العثور على المنظمات التي يمكنها الإجابة عن الأسئلة وتقديم معلومات عن طنين الأذن:

لمزيد من المعلومات، يرجى الاتصال بنا على:

غرفة تبادل المعلومات NIDCD
1 شارع الاتصالات
Bethesda، MD 20892-3456
الهاتف المجاني: (800) 241-1044
رقم الهاتف المجاني: (800) 241-1055
البريد الإلكتروني: [email protected]

المنشور رقم 10-4896
شباط 2014
(تم تحديث الإحصائيات في سبتمبر 2014)


التلوث سمعي

يمكن أن يسبب التلوث الضوضائي مشاكل صحية للناس والحياة البرية ، سواء في البر أو في البحر. من ضوضاء المرور إلى حفلات موسيقى الروك ، يمكن أن تتسبب الأصوات العالية أو التي لا مفر منها في فقدان السمع والتوتر وارتفاع ضغط الدم. الضجيج من السفن والأنشطة البشرية في المحيط ضار بالحيتان والدلافين التي تعتمد على تحديد الموقع بالصدى من أجل البقاء.

الأنثروبولوجيا ، علم الاجتماع ، علم الأحياء ، علم البيئة ، الحفظ

تلوث ضوضاء البناء

رجل يعمل بجهاز ثقب الصخور في موقع بناء. يصبح التلوث الضوضائي مشكلة أكبر بشكل متزايد في المدن الكبرى.

تصوير تصوير البناء / أفالون

يسرد هذا شعارات البرامج أو شركاء NG Education الذين قدموا أو ساهموا في المحتوى على هذه الصفحة. مشغل بواسطة

التلوث الضوضائي خطر غير مرئي. لا يمكن رؤيته ، لكنه موجود بالرغم من ذلك ، سواء على اليابسة أو تحت سطح البحر. يعتبر التلوث الضوضائي أي صوت غير مرغوب فيه أو مزعج يؤثر على صحة ورفاهية الإنسان والكائنات الحية الأخرى.

يقاس الصوت بالديسيبل. هناك العديد من الأصوات في البيئة ، من حفيف الأوراق (20 إلى 30 ديسيبل) إلى قصف الرعد (120 ديسيبل) إلى صوت صفارات الإنذار (120 إلى 140 ديسيبل). يمكن للأصوات التي تصل إلى 85 ديسيبل أو أعلى أن تؤذي الشخص وأذنيه. تتضمن مصادر الصوت التي تتجاوز هذا الحد أشياء مألوفة ، مثل جزازات العشب القوية (90 ديسيبل) ، وقطارات الأنفاق (90 إلى 115 ديسيبل) ، وحفلات موسيقى الروك الصاخبة (110 إلى 120 ديسيبل).

يؤثر التلوث الضوضائي على ملايين الأشخاص يوميًا. المشكلة الصحية الأكثر شيوعًا التي تسببها هي فقدان السمع الناجم عن الضوضاء (NIHL). يمكن أن يؤدي التعرض للضوضاء الصاخبة أيضًا إلى ارتفاع ضغط الدم وأمراض القلب واضطرابات النوم والتوتر. يمكن أن تؤثر هذه المشاكل الصحية على جميع الفئات العمرية ، وخاصة الأطفال. وُجد أن العديد من الأطفال الذين يعيشون بالقرب من المطارات أو الشوارع الصاخبة يعانون من الإجهاد ومشاكل أخرى ، مثل ضعف الذاكرة ومستوى الانتباه ومهارات القراءة.

يؤثر التلوث الضوضائي أيضًا على صحة ورفاهية الحياة البرية. وقد أظهرت الدراسات أن الضوضاء الصاخبة تجعل اليرقات وقلوبًا تنبض بشكل أسرع وأن الطيور الزرقاء تقلل من عدد الكتاكيت. تستخدم الحيوانات الصوت لعدة أسباب ، بما في ذلك التنقل والعثور على الطعام وجذب الأصدقاء وتجنب الحيوانات المفترسة. يجعل التلوث الضوضائي من الصعب عليهم إنجاز هذه المهام ، مما يؤثر على قدرتهم على البقاء.

لا تؤثر الضوضاء المتزايدة على الحيوانات على الأرض فحسب ، بل إنها أيضًا مشكلة متنامية لأولئك الذين يعيشون في المحيط. جعلت السفن ، والتدريبات على النفط ، وأجهزة السونار ، والاختبارات الزلزالية البيئة البحرية الهادئة ذات مرة صاخبة وفوضوية. تتأثر الحيتان والدلافين بشكل خاص بالتلوث الضوضائي. تعتمد هذه الثدييات البحرية على تحديد الموقع بالصدى للتواصل والتنقل والتغذية والعثور على رفقاء ، وتتداخل الضوضاء الزائدة مع قدرتها على تحديد الموقع بالصدى بشكل فعال.

بعض من أعلى ضوضاء تحت الماء تأتي من أجهزة السونار البحرية. يعمل السونار ، مثل تحديد الموقع بالصدى ، عن طريق إرسال نبضات صوتية إلى أعماق المحيط لترتد عن جسم ما ويعيد صدى إلى السفينة ، مما يشير إلى موقع الكائن. Sonar sounds can be as loud as 235 decibels and travel hundreds of miles under water, interfering with whales&rsquo ability to use echolocation. Research has shown that sonar can cause mass strandings of whales on beaches and alter the feeding behavior of endangered blue whales (Balaenoptera musculus). Environmental groups are urging the U.S. Navy to stop or reduce using sonar for military training.

Seismic surveys also produce loud blasts of sound within the ocean. Ships looking for deep-sea oil or gas deposits tow devices called air guns and shoot pulses of sound down to the ocean floor. The sound blasts can damage the ears of marine animals and cause serious injury. Scientists believe this noise may also be contributing to the altered behavior of whales.

Among those researching the effects of noise pollution is Michel Andre, a bioacoustics researcher in Spain who is recording ocean sounds using instruments called hydrophones. His project, LIDO (Listening to the Deep Ocean Environment), collects data at 22 different locations. Back in the lab, computers identify the sounds of human activities as well as 26 species of whales and dolphins. The analysis aims to determine the effects that underwater noise is having on these animals. Andre hopes his project will find ways to protect marine animals from the dangers of ocean noise.

A man working with a jackhammer in a construction site. Noise pollution becomes an increasingly larger issue in big cities.


Parts and Components of Human Ear and Their Functions

The ear parts allow the body to capture sound waves out of the air, translate them into vibrations and send these signals to the brain to be interpreted. If any portion of this system is harmed, it can be difficult to hear, or the patient can lose hearing in that ear all together. Understanding the inner workings of your ear can help you understand what you need to do to encourage optimum ear health and safety.

Parts of the Ears

The ear plays an influential part in the sensory system. This organ is a key portion of the auditory system, which translates sound waves into a signal that the brain can interpret. In addition to helping the body take in auditory messages, the ear helps to maintain a proper head position. The fluid in the ear also helps the body maintain a sense of balance so the body can maintain proper posture and coordination. There are three major parts of the ear, the outer, middle and inner ear. Each contains several parts that are essential to the overall function of the ear.

Description and Function

The outer ear is the portion of the ear that sits atop the skull, which is made of flesh and cartilage.

It is the visible part which serves to protect the eardrum. It also collects and guides sound waves into the middle ear.

Compositional parts and their functions

Pinna (ear flap)

The ear flap or pinna is the outer portion of the ear. This is the physical portion of the ear that you see on the side of your head, which is used like a satellite dish to collect sound and transmit it inward where it can be translated into the appropriate medium.

Meatus (ear canal)

This part of ear extends inward from the outer ear. This 2 cm canal helps to amplify sound as it enters the middle ear so it can be interpreted properly. This area also contains cells which produce ear wax, which helps keep debris out of the middle ear.

Description and Function

The middle ear contains tissue and bone but no skin, and is the area where sound is translated into mechanical energy so it can pass through the body. Most diseases such as ear infections will take hold in the middle ear, though some can also affect the inner ear.

It translates sound waves from the outer ear into the form of pressure waves.

Compositional parts and their functions

Tympanic Membrane (Eardrum)

The eardrum, known scientifically as the tympanic membrane Is a thin piece of tissue that is stretched between the outer and middle ear. It is called the drum because sound waves will hit it and cause it to vibrate, which will take the sound from acting as wave energy and translate it to mechanical energy that can travel through the rest of the ear.

Malleus (Hammer)

The malleus or hammer of the ear is one of the smallest bones in the body. It is connected to the ear drum, and will vibrate as the drum is hit by the sound waves, passing the sound on to the rest of the ear.

Incus (Anvil)

The anvil bone or the incus sits on top of the hammer, and will collect the vibrations coming from the ear drum, sending them on to the stirrup.

Stapes (Stirrup)

The stirrup or stapes sits below the anvil, and is the final bone in the inner ear to collect and pass on sound. These sound waves will cause the stirrup to compress, compressing the waves so they can be passed on to the inner ear.

Inner Ear (Labyrinth)

Description and Function

The inner ear is the part of the ear which is responsible for translating the message and sending it to the brain where it can be interpreted. It is filled with fluid that helps to balance the ear organs and comprise the hearing so it can be passed to the nerves.

Compositional parts and their functions

This is a spiral tube that is covered in a stiff membrane. This membrane is filled with nerve cells, commonly known as ear hairs. These â&euro&oelighairsâ&euro are each designed to pick up on a different type of vibration, which hits in different frequencies. As the nerves begin to vibrate they will turn these frequencies into an electrical pulse which will be sent up to the brain. If the ear is exposed to sound that is too high pitched or too loud, these hair-like nerves can break off, and they will not grow back. This is one of the biggest contributors to hearing loss.

Auditory Nerve

These nerves receive the electrical impulses generated by the ear and pass this information up to the brain so it can be interpreted.

Semicircular Canals

These are attached to the cochlea, but do not spend much time interacting with the hearing portion of ear function. Instead, these fluid filled tubes will turn and sway with movement, helping you keep your balance.


Reptile Hearing

تشريح
In reptiles with external ear structures, the tympanic membrane is visible, either nearly contiguous to the surface of the skin (as with iguanids such as the green iguana), or recessed deeper into the head (as with some scincids, such as the blue-tongue skink, and agamids, such as the bearded dragon). The tympanic membrane covers the middle ear cavity. In fact, it is the outer boundary of this cavity which is linked, on its other side to the pharynx and eustachian tube. In general, the inner boundary of the middle ear cavity has two openings. There is a round one, covered by a thin membrane, and, farther back towards the neck, an oval opening which is uncovered. The stapes crosses the middle ear cavity, from the inside of the tympanic membrane, its inner end fitted inside the oval opening. The outer end of the stapes has a cartilage cap which comes into contact with the tympanic membrane. In some reptiles, this cartilage, called the extrastapes, is attached to the quadrate, the primary support of the lower jaw.

Beyond the round and oval openings of the middle ear cavity is the inner ear cavity. Here are located the organs related to balance (the semicircular canals, utricle, and saccule) and hearing (cochlear duct). The cochlear duct and the saccule are both suspended in perilymphatic fluid the cochlear is also filled with this fluid. The inside of the duct has two specialized regions, the papilla basilaris and the smaller macula lagenae. Both of these areas are actually clusters of sensory cells. These areas also have cilia which are embedded in a membrane within the cochlear duct. These sensory cells give rise to the auditory nerve (the VIIIth cranial nerve).

وظيفة
Airborne vibrations are picked up by the tympanic membrane. Substrate (ground or other conducting surface on which the reptile is in close contact) vibrations are detected by the quadrate. The tympanic membrane or quadrate vibrates, in turn vibrating the extrastapes and thus the stapes. This causes the vibrations to be conducted through the middle ear cavity, through the windows to the fluid-filled inner ear cavity housing the sensitive cochlear duct, whose sensory clusters then transmit the information along the auditory nerve.

This means, of course, that even without a surface or subsurface-mounted tympanic membrane, many "earless" reptiles can indeed "hear", though to varying degrees. The tympanic membrane is absent in many fossorial (burrowing) and semi-fossorial lizards, such as the legless Anniella, as well as in other reptiles, such as the tuatara, amphisbaenians, and, of course, snakes.

There is a great variation in the tympanic membrane and sensitivity of the inner ear amongst those lizards and chelonians with tympanic membranes ("eared"). Morphological variations include the depth of the structures from the surface of the head, the sizes of the structures, thickness of the various membranes, etc. Some eared lizards, as mentioned above, have surface-mounted tympanic membranes. Others have a recessed membrane, rather like the human tympanic membrane is recessed inside the head. Whereas our ears are marked by a rather visible flap of cartilaginous skin which helps conduct vibrations into our ear, other eared reptiles don't have the significant structure as do ours, though some species have angled recesses, or scales that grow farther out from the head just in front (cranially) of the recess, which may serve to channel vibrations or, more likely, protect the recessed membrane further from getting poked by sharp objects such as twigs and claws.

Crocodilians and geckos have a small muscle that is next to or upon the stapes, the stapedius, which may function in the way the mammalian stapedius muscle does: dampening strong vibrations. However, given the number of humans whose hearing has been permanently impaired by listening to loud music, or loud engine or other machinery noise, one should not assume that the stapedius provides full protection against such damage in humans, nor in those reptiles who have this muscle.

In the tuatara, the stapes is longer, coming into contact with the quadrate as well as the hyoid and squamosal. Their middle ear cavity is filled with loose tissue, mostly adipose. Crocodilians, on the other hand, have a complex of bony air-filled passages and a branching eustachian tube. Amphisbaenians show at least two variations of extrastapes-stapes morphology, both connecting more closely with the lower jaw.

In those reptiles lacking the tympanic membrane, what would be the middle-ear cavity is divided, by a bony partition, into two chambers. The extrastapes passes through the outer chamber, into which opens the eustachian tube. The inner chamber is called by different names, depending upon whose skull it is in:

Chelonians: juxtastapedial sinus

Lizards: pericapsular sinus

Snakes: pericapsular recess

This inner sinus, in turtles and lizards, is filled with perilymphatic fluid in snakes, the recess is filled with air.

In many reptiles, including turtles, snakes, and amphisbaenians, the round window leading to the inner ear, is missing. Instead, other ways have evolved to dissipate the vibrations in the perilymphatic fluid. In crocodilians, the cochlear duct is elongated and differs in other ways amongst this group.

The cochlear duct in turtles differs from other reptiles in that that the two sensory areas are not as far apart from one another. In studies of the cochlear duct's papilla basilaris macula lagenae, as well as their cilia and nerve fibers, the patterns found are often so significant that they can help trace taxonomic and phylogenetic relationships. Some of the differences point to other functions, such as the enlarged papilla basilaris in those geckos that vocalize, an area that are larger than the same area in their more fossorial cousins. Contrary to this, however, is that fossorial snakes which have the largest papilla basilaris areas.

Okay, that was all very interesting, but what do they really hear?
As with the morphological differences in the ear structures, there is a diversity in the sensitivity of their hearing, in the decibel ranges reptiles can detect - hear. While we don't have data on all species, there is some, gathered from tests which measured the charge on the perilymphatic fluid, recorded indirectly at the round window or directly from the fluid itself. Use of both techniques enable one to quantify the frequency range as well as the amplitude required to evoke the response.

Amphisbaenians
Amphisbaenia manni, like many amphisbaenians, is responsive to low frequencies, below 2,000 Hz, with sensitivity of 50 dB at 1,000Hz. When the extrastapes was severed in amphisbaenians, the airborne sensitivity dropped to 30 dB, but that made no difference on the amphisbaenians ability to detect and respond to groundborne (somatic) vibrations, transmitted though the tissues of the lower jaw. The front tip of the lower jaw is most sensitive. Amphisbaenians, not surprisingly, share some other features of hearing - detecting groundborne vibrations - with snakes. See the section on Snakes below for more information.

Chelonians
In those species studied, they respond to low frequency sounds in the 50-1,500 Hz range, similar to that of crocodilians. Aquatic species studied show some difference from terrestrial species. على سبيل المثال، Clemmys guttata (spotted turtle) shows a peak sensitivity of 4 dB at 80 Hz, while Geochelone carbonaria (red-footed tortoise) exhibits a much lower sensitivity, with a peak of 50 dB at 300 Hz.

التمساح
As with chelonians, they respond to low frequency sounds in the 50-1,500 Hz range. They are not restricted to sound vibrations picked up by their ears or even their jaw bone. In addition to this sensory equipment, crocodilians have apical pits on the scales of their face and bodies which are sensitive to vibrations traveling through water. For more information on this, see Adam Britton's Crocodilian Biology Database > Integumentary Sense Organs.

السحالي
Most of the lizards for whom data has been collected show that most hear in the same range as does the green iguana (Iguana iguana), whose picks up sounds in the 500-4,000Hz range, with a peak sensitivity at 700 Hz, equal to about 24 dB. With fossorial forms (such as Holbrookia maculata) (lesser [Northern] earless lizard) and others lacking a tympanic membrane, hearing is limited to lower frequencies and requires louder sounds (stimulation) to be detected. Other eared species, such as Gerrhonotus (alligator lizards) have both high sensitivity over a wider range, while others, such as the Lepidophyma sylvaticum (Madrean tropical night lizard), has the high sensitivity but over a smaller range in the lower frequencies. Gekkonids who vocalize have both high sensitivity and high frequency, up into the 10,000Hz range.

الثعابين
When mechanical vibrations are applied to the body, they result activation of the inner ear just as do airborne vibrations detected by the tympanic membrane and extrastapes do in eared reptiles. Responses to groundborne vibrations are low in sensitivity and frequency, in the 50-1,000Hz range their peak sensitivity is at 200-300 Hz range, superior to cats. Like the crocodilians, and other reptiles with linkages of their inner ear structures to their jaw and other structures in the head and throat, snakes have another way to conduct sound to their ear. Vibrations picked up by mechanoreceptors in the skin of their bellies (and bodies?), and possibly their venter, are transmitted to the quadrate via the spinal nerves and from there into their inner ear structures. In other words, most snakes can hear a person speaking in a normal tone of voice in a quiet room at a distance of about 10 feet (3 m). So, if you think your snakes recognize their names, you are probably right. Researchers debate whether the snake's receptors cannot tell the difference between airborne or groundborne (somatic) stimuli, but that higher level processing could enable the snake to tell if the stimulus was airborne or groundborne.

Tuatara
These earless reptiles show a frequency response from 100-800 Hz, with peak sensitivity at 40 dB at 200Hz.

And this means.
In comparison, human hearing is in the range of 20-20,000 Hz, with intensity at roughly 120 dB. The approximate threshold of pain is 130 dB, with a rock concert coming in at 130 dB, and hearing damage occurs at >90 dB Normal conversation is between 60-70 dB The typical background noise in a classroom is 20-30 dB A motorcycle going 5 mph is about 100 dB, busy traffic 70 dB, rustling leaves 20 dB, and a human breathing normally is 10 dB.

Groundborne vibration sensitivity has not been well studied in terrestrial or arboreal lizards and chelonians. It would not be surprising to learn that they, too, have some mechanism by which vibrations detected when they are are recumbent on a branch or, in the case of chelonians, on the ground.

Can Reptiles Communicate Other Than Behaviorally?
There are reptilian species who vocalize (other than a rapid expellation of air resulting in a hiss): crocodilians, many gekkonids, and chelonians. There is some evidence that some (or possibly all) true chameleons produce very low-wave sounds that may be used to communicate. In crocodilians and chelonians, vocalizations are part of the courtship and/or mating. Crocodilians have a wide range of other vocalizations, as well (listen to vocalizations at Adam Britton's Crocodile Talk site). Gekkonid vocalization has not been well studied, but indications are that, besides alarm calls, some species may play a roll in territoriality and social groupings, similar to the use of vocalizations in some "higher" species.

It was not all that long ago that researchers figured out that elephants communicate with each other - often over incredible distances - in frequencies undetected by human ears. To assume that other animals aren't communicating just because we can't hear them would be foolish. So, too, would be assuming that animals can't hear us, or our televisions and stereos when they are cranked up.

Health Concerns
Since the eustachian tube connects the outer ear structure with the inner ear cavity, sinus or recess, and from there to the pharynx, there is risk of pathogens getting in there that shouldn't. Infections of the eustachian tube, inflammation of the cochlear duct, and infection of the oral mucosa can all result from such infections. Since the inner ear also contains the structures helping to maintain balance, ear and eustachian infections can cause loss of balance or the inability to right oneself.

The most common causes of such infections seem to be related to prolonged periods of suboptimal care - inappropriate temperatures and other care, and malnutrition - leading to a compromised immune system unable any longer to fend off infection. Another source of abscessing may be due to the accumulation of shed squamous cells that collect and form plugs or other blockages in the cavities. Tympanic membranes may be punctured, accidentally as the lizard or chelonian moves through its environment. Large lizards, such as iguanas, may be hooked by an untrimmed claw, their own or belonging to a cagemate, or the family cat. Cats and other household pets may get ahold of the reptile, causing injury to the head. Left untreated, the wounds could become infected.

While humans who have ear infections for the most part go on about their daily business, we cannot be so cavalier about such infections in our reptiles. Along with getting them checked and the necessary treatment initiated by a reptile vet, we needed to assess the reptile's captive setup to make sure we identify any problems and rectify them immediately so as to enable the sick reptile to recover at all possible speed.

Cool Stuff
When you have some time on your hands, or even if you don't, put a green iguana's head in between you and a bright light, then look into the tympanic membrane. You will see some movement in there as the iguana breaths and moves its lower jaw.

In lizards with tympanic membranes, there is a layer of skin covering the membranes which shed when the body sheds. In lizards with recessed membranes, when the skin on the membrane and surrounding walls of the recess come off in one piece, it's like a little skin cup.

Crocodilians (alligators, crocodiles, caiman, gharial) are the only reptiles with an outer ear that moves. A mobile flap of skin allows the crocodilians to close their external ears to a thin slit when they are under water.

While this article is really about reptiles, amphibians have some cool adaptations, too. The first known vertebrate to send sound though the air, they needed some good receiving apparatus as well as a strong transmitter. Frogs and toads have well developed ears. In some species, the lower frequencies are transmitted to the inner ear through the forelegs, while the higher frequencies are picked up and transmitted by the tympanic membrane. Larvae and aquatic adults have a lateral sensory line that detects water movement.

Carson, John. 1998. Shhh! The Snake May Hear You. Originally published online at the Torrey Pines State Park (CA) website.

Murray, Michael J. 1997. Aural Abscesses. In, In, Reptile Medicine & Surgery, pp. 349-352. Douglas Mader DVM, editor. WB Saunders, NY.

Young, Bruce A. 1997. Hearing, taste, tactile reception, and olfaction. In, The Biology, Husbandry and Health Care of Reptiles, Vol I, pp 185-213. Lowell Ackerman DVM, editor. T.F.H. Publishing, Neptune City NJ.

Wright, Kevin M. 1997. Amphibian husbandry and medicine. In, Reptile Medicine & Surgery, pg. 440. Douglas Mader DVM, editor. WB Saunders, NY.

For those desirous of further research, Young cites, amongst the 214 or so references he at the end of his chapter, three in particular in regards to the structure and function of the reptilian ear:

Baird, I. The anatomy of the Reptilian ear. In, Biology of the Reptilia, Gans, C. Parsons, T (Eds.) Academic Press, New York, NY. 1970, pp. 193-275

Bellairs, A. The life of reptiles. 2 المجلد. Universe Books, New York. 1970.

Wever, E. The reptile ear: Its structure and function. Princeton University Press, Princeton. 1978.

www.anapsid.org/ reptilehearing.html

© 1994-2014 Melissa Kaplan or as otherwise noted by other authors of articles on this site


شاهد الفيديو: Why noise is bad for your health -- and what you can do about it. Mathias Basner (ديسمبر 2022).