听觉的奥秘

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听觉医学

发展简史(5)

 

    乔治·冯·贝克西(Georg von Békésy18991972,匈牙利裔美国物理学家。1899年6月3日生于匈牙利的布达佩斯;1972年6月13日卒于夏威夷。贝克西是一个外交官的儿子。他曾在瑞士伯尔尼大学学习,1920年毕业,随后入布达佩斯大学继续深造,1923年获得博士学位。以后,贝克西几乎用了四分之一世纪的时间从事匈牙利电话系统的声学研究工作。同时他又在布达佩斯大学担任教学工作。贝克西的工作未曾受到第二次世界大战的干扰。战后,苏联军队占领了这个国家,贝克西便于1946年来到瑞典,1947年来到美国,后一直在哈佛大学工作。他设计了一台用于测量听觉功能的听力计。同时,还提出了有关听觉的理论,从而替代了首先由黑尔姆霍兹提出的理论。

    为了了解他的学说,我们首先要解释一下声音的传递。声波由外耳道空气传至鼓膜,并通过鼓膜的振动传递给中耳的三块听小骨:锤骨、砧骨和镫骨。通过它们将振动送到内耳中。内耳的耳蜗是主要的听觉器官,由前庭阶、鼓阶和位于中间的蜗管组成,是一封闭小室,当前庭阶起点处的卵圆窗内移时,鼓阶末端的圆窗(蜗窗)就向外凸出,声音的压力波就这样穿过内耳液,使位于蜗管的基底膜产生位移。基底膜由两万四千多根并行的纤维构成,这些纤维顺着耳蜗的纵向渐渐展宽。而耳蜗可以对声音的频率进行初步分析,耳蜗底部感受高音调,顶部感受低音调,中等音调的感受则与耳蜗中部有关。

    关于听觉器官如何对声音进行分析的问题,有许多假说,而以位置学说受到多数人的赞同。位置学说的基本观点认为:不同音调引起耳蜗基底膜不同部分的振动,音频分析首先决定于基底膜的振动位置。位置学说中又以共振学说(resonance theory)提出最早和流行最为广泛。黑尔姆霍兹(H. von Helmholtz)于1867年首次提出共振学说,他把耳蜗基底膜视为对不同频率声波的共振元件。这些元件选择性地对一定频率的声波发生共振。近蜗底的横纤维短,与高频音共振;近蜗顶的横纤维长,与低频音共振。声音是由各种频率的基本振动混合而成的,每个声音激励起基底膜某些纤维的同时振动。哪一部分基底膜共振,哪里的毛细胞就兴奋,声音就由此转为神经冲动,经听神经传入中枢,引起音调的感觉。根据共振学说,每秒16~20000次的声波就认为是由基底膜上大约24000条横纤维分别予以共振而得到初步分析。共振学说在实验及临床上也得到证明,如蜗底受伤,则高音感受发生障碍;蜗顶受损,则低音感受消失。

    至20世纪40年代,横纤维的共振现象因一些实验事实而受到怀疑。贝克西1951年对刚死的人的尸体的耳蜗进行了直接观察,未发现基底膜的横向纤维有足够产生共振的张力。因此认为,将基底膜的横向纤维视为共振元件是不正确的。他采用人工方法代替镫骨以不同频率振动卵圆窗时,有一大段基底膜以行波的方式随之振动。振动从蜗底开始,逐渐向蜗顶推进,其幅度也随之逐渐加大,直到基底膜的某一部位,振幅达到最大值时,振动即停止前进而逐渐消失。就像人在抖动一条绸带时,有行波沿绸带向远端传播一样。对不同频率的声波刺激,基底膜最大振幅所在部位也不同。声波频率越低,最大振幅所在部位越靠近蜗顶;声波频率越高,其最大振幅所在部位越靠近蜗底镫骨底板。因此认为频率的分析决定于基底膜行波的最大振幅所在部位,这就是听觉的行波学说(traveling wave theory)。行波学说为位置学说的一个流派,也可说是共振学说的发展,目前已为大多数学者所公认。鉴于这个结果,1961年,贝克西因“发现了耳蜗内部刺激的物理机制”而荣获诺贝尔医学和生理学奖。成为在这个学科范畴中第一个获得诺贝尔奖金的物理学家。他的研究生涯可以用诺贝尔奖评语加以概括:“毫无疑问,如果没有贝克西,我们就不可能对听觉刺激和物理机制有如此清楚的了解。”

 

 

听觉医学发展简史

发展简史1

发展简史2

发展简史3

发展简史4

发展简史5

贝多芬耳聋之谜1

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听觉医学研究方法

前沿与展望

 

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