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行波学说

1 拼音

xíng bō xué shuō

2 英文参考

travelling-wave theory

耳蜗的机械力学:Békésy于1960年通过精堪的物理学技术和细微的解剖学方法,首次在人和数种动物的耳蜗直接观察了基底膜的运动形式,系统测量了基底膜对声音反应的物理学特性,并提出行波学说(traveling wave theory),奠定了耳蜗力学的基础。

当声波的机械振动通过听骨链到达卵圆窗膜时,压力变化立即传给耳蜗内液体和膜性结构,引起耳蜗淋巴液的振动,镫骨内移时,前庭膜和基底膜就将下移,最后是鼓阶的外淋巴压迫圆窗膜向外突出;相反,当镫骨外移时,整个耳蜗内结构又作反方向的移动,于是引起基底膜振动,这种振动是以波的形式沿着基底膜向前传播。在这个过程中,圆窗膜实际上起着缓冲耳蜗内压力变化的作用,是耳蜗内结构发生振动的必要条件。

Békésy在实验中观察到,基底膜的振动是以行波的方式进行的,即内淋巴的振动首先是在靠近卵圆窗处引起基底膜的振动,此波动再以行波的形式沿基底膜向耳蜗的顶部方向传播,就像人在抖动一条绸带时,有行波沿绸带向远端传播一样。

3 基底膜振幅与声波频率的关系

实验表明,不同频率的声音引起的行波都从基底膜的底部,即靠近卵圆窗膜处开始,但频率不同时,行波传播的远近和最大行波的出现部位各有不同,也就是说,振动频率愈低,行波传播愈远,最大行波振幅出现的部位愈靠近耳蜗顶部的基底膜,而且在行波最大振幅出现后,行波很快消失,不再传播;相反地,高频率声音引起的基底膜振动,只局限于卵圆窗附近耳蜗底部的基底膜。

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4 基底膜的音频定位

不同频率的振动引起的基底膜不同形式的行波传播,主要由基底膜的某些物理性质决定的。基底膜的长度在人约为31.5mm,较耳蜗略短,但宽度在靠近卵圆窗处只有0.04mm,以后逐渐加宽,到蜗顶时,基底膜宽度达0.5mm;与此相对应,基底膜上的螺旋器的高度和重量,也随着基底膜的加宽而变大。这些因素决定了基底膜愈靠近耳蜗底部,共振频率愈高,愈靠近耳蜗顶部,共振频率愈低;这就使得低频振动引起的行波在向耳蜗顶部传播时阻力较小,而高频振动引起的行波只局限在耳蜗底部附近。简言之,蜗底区域感受高频声,蜗顶部感受低频声;800Hz以上的频率位于顶周,2000Hz位于蜗孔到镫骨足板的中点。

不同频率的声音引起的不同形式的基底膜的振动,被认为是耳蜗能区分不同声音频率的基础。破坏动物不同部位基底膜的实验和临床上不同性质耳聋原因的研究,都证明了这一结论,亦即耳蜗底部受损时主要影响高频听力,耳蜗顶部受损时主要影响低频听力。不能理解,既然每一种振动频率在基底膜上都有一个特定的行波传播范围和最大振幅区,与这些区域有关的毛细胞听神经纤维就会受到最大的刺激,这样,来自基底膜不同区域的听神经纤维的神经冲动及其组合形式,传到听觉中枢的不同部位,就可能引起不同音调的感觉

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