Только благодаря наличию атмосферы люди имеют возможность разговаривать. Как работают голосовой и слуховой аппараты человека?

Наша планета не нагишом путешествует в холодном космосе, а заботливо укутана в теплые меха. Эти меха - окружающая Землю атмосфера. Без нее немыслимо представить себе зарождение и развитие жизни. Только благодаря наличию этой воздушной среды животные, а затем и люди научились обмениваться звуками, и в конце концов появилось могучее средство обмена информацией - разговорная речь. Рассмотрим эту линию "воздушной связи".

В комнате летает муха. Ее жужжание отвлекает и раздражает. Крылышки мухи создают периодические колебания в воздухе, которые, распространяясь во все стороны, достигают наших ушей. Частота жужжания, равная числу взмахов крылышек, около 300 герц.

Ударяя по барабану, барабанщик делает почти то же самое. Он мгновенно вдавливает натянутую кожу, за которой окружающий воздух не успевает последовать, и образует частичное разрежение у самой ее поверхности. Это разрежение передается ближайшим слоям воздуха, от них к следующим и т. д. Возникает звуковая волна, распространяющаяся во все стороны от барабана. Если барабан находится от вас на расстоянии приблизительно 340 метров, то удар вы услышите с опозданием на одну секунду. Такова скорость распространения звуковой волны в воздухе.

Человеческий голосовой аппарат представляет собой набор большого числа звуковых генераторов, создающих частоты от нескольких десятков до 10 - 15 тысяч герц. Для получения нужного звука одновременно используется ряд этих генераторов. Но где эти генераторы у нас спрятаны и как мы ими управляем?

Природа нашла очень экономное и остроумное решение: генератор всего один, но он создает одновременно все необходимые частоты для формирования звуков. А из них отбираются только те, которые нужны для данного звука. Они-то и излучаются в пространство. Как все же это происходит?

Вы захотели произнести звук. Для этого вы смыкаете голосовые связки (конечно, не думая об этом) и тем самым повышаете давление в легких. Потом воздух начинает периодически прорываться через голосовую щель. При этом связки расходятся и тотчас же вновь сходятся, приходя в колебательное движение.

Из всего спектра колебаний связок наши естественные резонаторы: глотка, полость рта, носоглотка - выделяют и усиливают только те частоты, которые нужны для данного звука.

К счастью, все это происходит подсознательно, и нам не нужно ломать голову над тем, какой объем и форму надо придать нашим резонаторам, включая выходное излучающее отверстие - губы. Возникшие колебания воздуха начинают передаваться окружающей среде, и возникает звуковая волна. А дальше все происходит по пословице "слово не воробей, вылетит - не поймаешь".

Дальность полета голосового звука не очень велико от миллиметров до нескольких сот метров. Излученный звук живет своей собственной жизнью, пока не затухнет, точнее, не утонет в окружающем фоне всегда существующих шумов, рассеяв на борьбу с этими помехами свою энергию.

В начале нашего века появилась возможность запоминать звуки, хранить и воспроизводить их. Удалось установить, что каждый человек имеет свой звуковой почерк, свой звуковой портрет. Поэтому магнитофонные записи голосов, например по законодательству США, рассматриваются в суде в качестве аргументов доказательства.

Но мы отвлеклись. Пока созданная звуковая волна не затухла, подставим ей ухо. Этот тончайший анализатор звуков, содержащий три уха: наружное, среднее и внутреннее - являет собой совершеннейшее произведение эволюционного развития. Тут и знаменитые три косточки - наковальня, молоточек и стремечко, которые без всяких радиоламп и полупроводников производят усиление звука в несколько десятков раз. Тут и рецепторный аппарат, преобразующий механические колебания мембраны в нервные импульсы и состоящий из огромного числа различных клеток.

На этом аппарате стоит остановиться дольше. Важнейшие из этих клеток называются волосковыми. Несколько десятков тысяч их соединено тончайшими волосками с поверхностью мембраны и имеют контакт с нервными клетками. Колебания мембраны таким образом раздражают начинающиеся здесь нервные клетки нейронов, число которых достигает 31 тысячи.

Возбужденный нейрон становится источником электрических импульсов длительностью примерно 0,5 миллисекунды. Увеличение силы звука приводит к увеличению числа импульсов в секунду. Предельное их число достигает 500 - 1000 в секунду. Клетки, непосредственно соединенные с мембраной, называются биполярными. С ними, в свою очередь, соединены логические нейроны.

Звуковые волны, бегущие вдоль мембраны, преобразуются рядом биполярных нейронов в электрические импульсы, которые затем поступают для распознавания звука в густоразветвленную сеть логических нейронов, расположенных в речевом участке коры головного мозга.

Описанный ювелирный механизм занимает ничтожное место, работает без устали всю жизнь человека (у него нет выключателя, как у глаз) и творит чудеса, к которым мы привыкли и не замечаем. Он способен воспринимать звуки, отличающиеся по громкости в тысячи раз. Может вылавливать слова, почти утонувшие в шумах. Узнает по голосу человека, которого мы не видели и не слышали десятки лет. Все попытки людей создать похожее техническое устройство пока безуспешны. Но развитие теории опознания образов и создания специальных ЭВМ вселяет надежду на решение этой задачи.

Совершенствованию голоса и слуха сильно способствовала их взаимосвязь или цепь обратной связи, существующая между ними.

Человек не пассивно воспринимает звуки, а все время воспроизводит их про себя. У многих это заметно по шевелению губ при чтении. Поэтому голос становится как бы меркой для слуха Люди, говорящие на разных языках, должны и слышать по-разному. И это действительно так: у русских собака лает "гав-гав", у немцев "вау-вау", а у китайцев "ванг-ванг".