基本介紹
- 中文名：聽器
- 類別：生物學術語
- 領域：生物
- 意義：逃避敵害，捕獲食物
聽覺,原理,範圍,意義,發展,物體定位,套用,聽覺系統結構,耳的聲學特性,
聽覺
原理
聲源振動引起空氣產生疏密波（聲波），通過外耳和中耳組成的傳音系統傳遞到內耳，經內耳的環能作用將聲波的機械能轉變為聽覺神經上的神經衝動，後者傳送到大腦皮層聽覺中樞而產生的主觀感覺。聲波是由於四周的空氣壓力有節奏的變化而產生,當物件在震動時，四周的空氣也會被影響.當物件越近，空氣的粒子會被壓縮；當物件越遠，空氣的粒子會被拉開.
範圍
當聲波的頻率和強度達到一特定值範圍內，才能引起動物的聽覺。人耳能感受到的振動頻率範圍約為20-20000赫茲。隨著年齡的增長，聽覺上限會降低，強度範圍為0.0002-1000 dyn/cm²。
意義
基礎的。
發展
生物在漫長的年代裡就是生活在被聲音包圍的自然界中，它們利用聲音尋食，逃避敵害和求偶繁殖。因此，聲音是生物賴以生存的一種重要信息。
物體定位
義大利人斯帕拉婕很早以前就發現蝙蝠能在完全黑暗中任意飛行，既能躲避障礙物也能捕食在飛行中的昆蟲，但是堵塞蝙蝠的雙耳後，它們在黑暗中就寸步難行了。面對這些事實，帕蘭贊尼提出了一個使人們難以接受的結論：蝙蝠能用耳朵“看東西”。第一次世界大戰結束後，1920年哈台認為蝙蝠發出聲音信號的頻率超出人耳的聽覺範圍。並提出蝙蝠對目標的定位方法與第一次世界大戰時郎之萬發明的用超音波回波定位的方法相同。遺憾的是，哈台的提示並未引起人們的重視，而工程師們對於蝙蝠具有“回聲定位”的技術是難以相信的。直到1983年採用了電子測量器，才完完全全證實蝙蝠就是以發出超音波來定位的。
套用
早在地球上出現人類之前，各種生物已在大自然中生活了億萬年，在它們為生存而鬥爭的長期進化中，獲得了與大自然相適應的能力。生物學的研究可以說明，生物在進化過程中形成的極其精確和完善的機制，使它們具備了適應內外環境變化的能力。生物界具有許多卓有成效的本領。如體內的生物合成、能量轉換、信息的接受和傳遞、對外界的識別、導航、定向計算和綜合等，顯示出許多機器所不可比擬的優越之處。生物的小巧、靈敏、快速、高效、可靠和抗干擾性實在令人驚嘆不已
當聲波的頻率和強度達到一特定值範圍內，才能引起動物的聽覺。人耳能感受到的振動頻率範圍約為20-20000赫茲。隨著年齡的增長，聽覺上限會降低，強度範圍為0.0002-1000 dyn/cm2。
聽覺系統結構
聽覺系統由聽覺器官各級聽覺中樞及其連線網路組成。聽覺器官通稱為耳，其結構中有特殊分化的細胞，能感受聲波的機械振動並把聲能轉換為神經衝動，叫做聲感受器。高等動物的耳可分為外耳、中耳和內耳。外耳包括耳廓和外耳道，主要起集聲作用；有些動物的耳廓能自由轉動，便於“捕捉”聲音。
中耳包括鼓膜、聽骨鏈、鼓室、中耳肌、咽鼓管等結構，主要起傳聲作用。鼓膜是封閉外耳道內端的一層薄膜結構。聲波從外耳道進入，作用於鼓膜，後者隨之產生相應的振動。哺乳動物的聽骨鏈是由 3塊小骨（錘骨、砧骨、鐙骨）組成的槓桿系統，一端為錘骨柄，附著於鼓膜內面，另一端為鐙骨底板，封蓋在內耳的卵圓窗膜上，鼓膜的振動通過這一槓桿系統可以有效地傳至內耳，鼓膜內為鼓室，聽骨鏈及中耳肌都在其中。中耳肌又名耳內肌，有兩塊：鼓膜張肌的收縮通過牽拉錘骨而使鼓膜緊張，鐙骨肌的收縮使鐙骨固定，其作用都是限制聲音向內耳的傳導。咽鼓管（耳咽管）由鼓室通至咽部，平時關閉，吞咽和某些口部動作時開放，可使鼓室內的空氣壓力經常與大氣壓力保持平衡。
內耳的一部分，司平衡，稱前庭器官，另一部分能感受聲音刺激叫耳蝸，是骨質外殼包著的管狀結構，捲曲數圈（在人為兩圈半）呈蝸牛狀，故名。這一管狀結構靠近鐙骨底板的一端較粗，叫基部，另一端較細，叫蝸頂。耳蝸骨殼內有膜性結構分隔的3條平行管道，從基部伸到蝸頂，分別叫做前庭階、鼓階和蝸管（或中階）。前庭階和鼓階在基部各有一窗，分別叫做卵圓窗（前庭窗）和圓窗，兩窗都有膜。圓窗外為鼓室，卵圓窗則為鐙骨底板所封蓋。前庭階和鼓階在蝸頂處（蝸孔）通連，此兩階內充滿淋巴液，叫外淋巴。蝸管夾在前庭階與鼓階之間，亦充滿淋巴液，叫內淋巴。分隔蝸管與鼓階的膜狀結構叫基底膜。由感受細胞(聲感受器)，神經末梢及其他結構組成的聲音感受裝置就排列在基底膜上，叫螺旋器或柯蒂氏器。若把捲曲的耳蝸拉直，從其橫切面看，基底膜、螺旋器以及相鄰結構。聲音感受細胞是排列整齊的3行外毛細胞和1行內毛細胞，由支持細胞支撐，安置在基底膜上。毛細胞上端有許多很細的纖毛，其毛梢與螺旋器上方的蓋膜相連。支配毛細胞的神經由位於耳蝸縱軸（蝸軸）處的螺旋神經節發出。螺旋神經節的神經細胞的另一軸索構成聽神經，沿蝸軸走出，穿過顱骨入腦幹。
聽覺各級中樞間的傳導通路頗為複雜。哺乳動物的第1級聽中樞是延髓的耳蝸核，它接受同側的聽神經纖維。從耳蝸核發出的神經纖維大部分交叉到對側，小部分在同側，在上橄欖核改換神經元或直接上行，組成外側丘系，到達中腦四疊體的下丘，從下丘發出的上行纖維及小部分直接從上橄欖核來的纖維終止在丘腦的內側膝狀體。內側膝狀體發出的纖維束上行散開成放射狀，叫聽放線，終止於大腦聽皮層，是聽覺最高級的中樞。
耳的聲學特性
作為一個聲音檢測裝置，耳的聲學特性甚為複雜，幾個較為重要的方面如下：
聲波在耳蝸中的傳播
鐙骨底板和卵圓窗膜的振動推動前庭階內的淋巴液，聲波便開始以液體介質周期性壓力變化的方式移動，其前進方向一是從卵圓窗開始，沿前庭階推向蝸庭，過蝸孔後再沿鼓階推向圓窗。另一前進方向是前庭階淋巴液壓力的變化橫向通過蝸管壁傳至鼓階。由於淋巴液不可壓縮，卵圓窗膜在這裡便起重要的緩衝作用：卵圓窗膜向內推時它向外鼓出，卵圓窗膜向外拉時它向內收。由於聲波的傳播需要時間，在每一瞬間前庭階和鼓階各段的壓力便各不相同，蝸管夾在二階之間，二階內的瞬態壓力差便使蝸管的基底膜在不同段內隨時間而上下波動。因為壓力從前庭階經蝸管壁橫向地傳至鼓階這一途徑較短，在聲波引起基底膜振動的過程中，它起較重要的作用。基底膜的波動也從耳蝸基部開始，依次向蝸頂移動，叫做行波。
回聲定位
有些動物具有回聲定位功能，它們發出特定的聲波並接受周圍物體反射回來的回聲，根據回聲的特點判斷物體的位置、形態、動態、性質等。蝙蝠和海豚是有名的回聲定位能力好的動物，此外，還有少數哺乳動物和鳥有這種功能。在飛行時蝙蝠喉頭髮聲器官間斷地發出頻率較高（ 2萬赫以上）的脈衝聲作為探測信號，其中含有不調頻成分和調頻兩種成分。蝙蝠的聽覺系統能根據探測信號與回聲信號兩者的時間差、強度差、頻率差（都卜勒效應）等，分別判斷目標物體的距離、大小、移動速度和方向等特點，解析度可達相當精確的水平。每一蝙蝠發出的探測聲各有特點，這樣可避免與其他蝙蝠發出的探測聲相混，蝙蝠大腦皮層聽區的面積相對地較大，皮層細胞有精細的分工排列，分別對不同數量的時間差、強度差、頻率差、調頻特性、回聲的組成成分有其特異的敏感性（見生物聲學）。
