Ухо человека обладает свойствами частотного анализатора, дискретным восприятием по частотному и динамическому диапазонам (аналоговый звуковой сигнал превращается в последовательность электрических импульсов двоичного типа). Все эти операции осуществляются во внутреннем ухе, в так называемой улитке. В улитке находится основная (базилярная) мембрана, состоящая из большого числа волокон, слабо связанных между собой. Вдоль основной мембраны расположены нервные окончания, каждое из которых (а их свыше 20 000) возбуждается от прикосновения к ним волокон основной мембраны, посылая в слуховой центр мозга электрические импульсы. Там эти импульсы подвергаются сложному анализу, в результате которого человек определяет передаваемое сообщение.
При изучении слуховой системы выясняют следующие показатели: 1) восприятие по частоте; 2) абсолютная чувствительность; 3) дифференциальная чувствительность по частоте и интенсивности; 4) пространственная и временная разрешающая способность слуха.
1.Восприятие по частоте. Слуховые ощущения возникают как результат воздействия звуковой волны на орган Корти, расположенный во внутреннем ухе. Каждое из волокон основной мембраны резонирует на вполне определенной для него частоте. Сложный звук, состоящий из ряда частотных составляющих, вызывает колебания ряда волокон, соответствующих частотам составляющих. Для измерения абсолютных и дифференциальных порогов слуха у человека используют главным образом речевой отчет.
2.Абсолютная чувствительность. Орган слуха человека реагирует на звуки в пределах от 16 до 20 000 колебаний в секунду. Наилучшая чувствительность - в пределах 1000-4000 колебаний в секунду. Анализ частот звука - это одна из важнейших функций слуховой системы. Диапазон слышимых частот для людей до 25 лет охватывает 16-20 Гц и 16-20 кГц. Высокочастотная часть диапазона уменьшается из года в год, причем после 40лет— на 80Гц каждые последующие полгода. Человек ощущает около 300 000 различных по силе и высоте звуков. Невысокая чувствительность к звукам низкочастотного диапазона предохраняет человека от постоянного ощущения низкочастотных колебаний и шумов собственного тела.
3.Дифференциальная чувствительность слуха человека характеризует способность различать минимальные изменения параметров звука (интенсивности, частоты, длительности и т. д.). Чувствительность слуха в области низких частот меньше, чем в области высоких.
4.Пространственный слух не только позволяет установить место расположения источника звучащего объекта, степень его удаленности и направление его перемещения, но и увеличивает четкость восприятия. Временные характеристики пространственного слуха базируются на объединении данных, получаемых от обоих ушей (бинауральный слух). Сначала звук достигает уха, расположенного ближе к источнику звука. При низких частотах звуковые волны огибают голову (в силу их большой длины). Звук в воздушной среде имеет скорость 330 м/с. Следовательно, 1см он проходит за 30 мкс. Поскольку расстояние между ушами человека составляет 17-18см, а голову можно рассматривать как шар с радиусом 9см, то разница между попаданием звука в разные уши составляет 9π× 30 мкс, где 9π (или 28см) — это дополнительный путь, который должен пройти звук вокруг головы, чтобы попасть в другое ухо. Эта разница зависит от места расположения источника звука: если он находится по средней линии спереди (или сзади), то звук достигает обоих ушей одновременно [9].
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ШУМА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Многочисленными работами последних нескольких десятков лет было достаточно убедительно показано, что шум вызывает изменения не только в органе слуха, но и во многих других органах и системах организма. Клинические наблюдения и экспериментальные исследования свидетельствуют о том, что в первую очередь страдают центральная нервная система, сердечно-сосудистая система и многие другие. Шум оказывает раздражающее действие на человека, изменяет его поведение, мешает разборчивости речи, способствует понижению производительности труда и росту травматизма [2,6].
Повреждение системы слуха, как правило, не проявляется в усиливающейся глухоте во всем диапазоне частот, оно выражается лишь в снижении чувствительности к некоторым частотам или в прогрессирующем снижении слуха при более высоких частотах, как отмечает Н. Н. Грачев. За повреждение слуха в рабочих условиях наниматели несут юридическую ответственность, по этой причине в ряде компаний снимают аудиограммы при приеме на работу новых лиц, которые на производстве будут подвергаться воздействию высоких уровней шума.
Международная организация труда (ILO) в документе «Защита трудящихся от шума и вибрации на производстве» подтверждает, что «шум и вибрация являются двумя важнейшими факторами, создающими опасность на рабочих местах. Шуми вибрация, превышающие определенные пороговые значения, наносят вред здоровью и работоспособности людей, начиная от слабого душевного и телесного расстройства и заканчивая серьезными заболеваниями». В документе также указывается на экономические потери, вызываемые простоями оборудования, в связи с болезнью или преждевременным уходом на пенсию из-за чрезмерного влияния шума и вибрации.
Шум относится к наиболее распространенным факторам внешней среды, которые могут оказывать неблагоприятное влияние на здоровье населения.
В литературе данные о вредном действии шума на организм человека исследуются по трем основным направлениям:
1) влияние шума на орган слуха;
2) воздействие шума на функции отдельных органов и
систем (сердечно-сосудистая, пищеварительная, эндокринная, мышечная системы, вестибулярный аппарат, обменные процессы, кроветворение и т. д.);
3) воздействие шума на организм в целом и, в частности, на высшую нервную деятельность, на вегетативную реактивность.
Длительное воздействие интенсивного шума на слух человека приводит к его частичной или полной потере. В зависимости от длительности и интенсивности воздействия происходит большее или меньшее снижение чувствительности органов слуха, выражающееся временным смещением порога слышимости, которое исчезает после окончания воздействия шума, а при большой длительности или (и) интенсивности шума происходят необратимые потери слуха (тугоухость), характеризуемые постоянным изменением порога слышимости. Степень повреждения органов слуха зависит от таких параметров, как уровень звука, его продолжительность, а также от индивидуальной чувствительности человека.
Различают следующие степени потери слуха: I степень (легкое снижение слуха) - потеря слуха в области речевых частот составляет 10-20 дБ, на частоте 4000 Гц - 20-60 дБ; II степень (умеренное снижение слуха) - потеря слуха в области речевых частот составляет 21-30 дБ, на частоте 4000 Гц - 20-65 дБ; III степень (значительное снижение слуха) - потеря слуха в области речевых частот составляет 31 дБ и более, на частоте 4000 Гц - 20-78 дБ.
Действие шума на организм человека не ограничивается воздействием на орган слуха. Через волокна слуховых нервов раздражение шумом передается в центральную и вегетативную нервные системы, а через них воздействует на внутренние органы, при водя к значительным изменениям в функциональном состоянии организма, влияет на психическое состояние организма, вызывая чувство беспокойства и раздражения. Человек, подвергающийся действию интенсивного шума, затрачивает в среднем на 10-20% больше физических и нервно-психических усилий, чтобы сохранить производительность, достигнутую при уровне звука ниже 70дБ (А).
Воздействие шума на вегетативную нервную систему проявляется даже при небольших уровнях звука (от 40 дБ (А)) и не зависит от субъективного восприятия шума человеком. Из вегетативных реакций наиболее выраженным является нарушение периферического кровообращения за счет сужения капилляров кожного покрова и слизистых оболочек, а также повышение артериального давления. Для вегетативной нервной системы установлено четкое соответствие между шумом и реакцией, в области психики такое соответствие отсутствует. Установлено, что выраженные психические реакции появляются, начиная с уровней звука, равных 30 дБ (А). Воздействие на психику возрастает с увеличением частоты и уровня шума, а также с уменьшением ширины полосы частот шума. При этом решающую роль в психической оценке неприятности шума играет личное отношение человека к этому шуму.
Значительное место в изучении функционального состояния нервной системы отводилось записи биопотенциалов коры головного мозга (электроэнцефалография) (Н. М. Асписов, И. Димов, К. Киряков, И. Мачев, А.М.Волков, М. Г. Бабаджанян, Е. И. Костина, Я. А. Альтман, А. М. Волков, Л. Е. Милков, Д. А. Гинзбург, М. Н. Ливанов, А. Г. Копылов, Н. П. Бехтерева и др.).
Воздействие шума на центральную нервную систему вызывает увеличение латентного (скрытого) периода зрительно-моторной реакции, приводит к нарушению подвижности нервных процессов, изменению электроэнцефалофафических показателей, нарушает биоэлектрическую активность головного мозга с проявлением общих функциональных изменений в организме (при шуме 50-60 дБ (А)), существенно изменяет биопотенциалы мозга, их динамику, вызывает биохимические изменения в структурах головного мозга.
При импульсных и нерегулярных шумах степень негативного воздействия шума повышается. Изменения в функциональном состоянии центральной и вегетативной систем наступают гораздо раньше и при меньших уровнях шума. В табл. (3.1) приводится обременительность звуковых свойств в ранговой последовательности по степени воздействия.