Коснуться невидимого, услышать неслышимое - Страница 29

Прежде всего установлено, что с помощью ультразвука можно вызывать точно такие же ощущения, как при действии вибратора. На кожу пальца воздействовали ультразвуковыми стимулами длительностью около 1 мс с разной частотой их следования, а также фокусированным ультразвуком, модулированным по амплитуде синусоидальными колебаниями разных частот. Ультразвук в эксперименте выгодно отличается от вибратора тем, что практически полностью может быть исключено акустическое переслушивание по воздуху. Сравнение ультразвуковой стимуляции с действием вибратора показало, что в обоих случаях можно вызвать однотипное специфическое ощущение. Испытуемые называли его сверлящим, жужжащим, сравнивали с ощущением при движении на коже сверла или буравчика. Ощущение возникало при частоте следования ультразвуковых импульсов или частоте амплитудной модуляции от 15—40 до приблизительно 700 Гц. Частота колебаний вибратора была примерно в том же диапазоне. Характерно также, что при всех этих способах стимуляции человек не может различить изменения частоты воздействия. В то же время пороги ощущения для разной частоты различаются. Наибольшая чувствительность — т. е. наименьшие пороги — отмечена при частоте около 250 Гц как в случае ультразвука (частота модуляции, частота следования стимулов), так и при стимуляции вибратором (рис. 18). Пороги ощущения вибрации значительно выше слуховых порогов. Поэтому вполне естественно, что при подаче механических колебаний на голову с увеличением интенсивности стимуляции прежде всего появляется слуховое ощущение. Частотный диапазон его значительно шире, появляется частотное различение, а наибольшая чувствительность выражена к частоте колебаний 1000 Гц и более. Это типичные результаты, связанные с так называемой костной проводимостью.

Как уже было отмечено, выполненные исследования согласуются с данными литературы. Таким образом, есть все основания утверждать, что имеются существенные отличия ощущения вибрации от слуха. Ощущение вибрации не сопровождается какими-либо температурными или болевыми ощущениями, поэтому остается предположить связь ощущений вибрации лишь с тактильной рецепцией. Наиболее вероятно, что для ощущения вибрации нет специализированного рецепторного аппарата. Частота механических колебаний, вызывающих ощущение вибрации, с учетом данных, полученных с помощью фокусированного ультразвука и сведений литературы, — от 15—40 до 700—1000 Гц. Хотя эмпирически люди понимают, что такое вибрация, научного ее определения до последнего времени не было. Попытаемся его сформулировать.

Рис. 18. Ощущения вибрации, вызванные фокусированным ультразвуком.

По оси абсцисс на А — частота амплитудной модуляции ультразвука, Гц, на Б — частота колебания вибратора, Гц; по оси ординат на А — интенсивность ультразвука, осредненная по площади фокальной области, Вт/см, на Б — величина порога ощущения, дБ от уровня для частоты 250 Гц. Светлые и черные кружки — пороги для двух испытуемых.

Вибрацией называют механические колебания частотой в полосе от 15—40 до 700—1000 Гц, вызывающие у человека специфическое ощущение, для которого характерны минимальные пороги на частоте колебаний около 250 Гц и отсутствие частотного различения при равной надпороговой интенсивности воздействия.

Слух

Слуховой рецепторный аппарат относят к механорецепторам. Это значит, что он активируется механическими стимулами. Ультразвук, как уже известно, может активировать механорецепторы, например тактильные или температурные. (Напомним, что изучение температурной рецепции с помощью ультразвука позволило рассматривать ее как разновидность механорецепции). Поэтому вполне естественно пришла мысль сфокусировать ультразвук на улитку человека.

Но как «подобраться» к улитке, расположенной глубоко в височной кости, откуда фокусировать ультразвук на улитковый лабиринт, в котором расположены рецепторы? Направить ультразвук через ухо, естественным путем, нереально. В наружном слуховом проходе, в полостях среднего уха и сосцевидного отростка содержится воздух. Затухание ультразвука в воздухе очень велико, потребуется значительное увеличение интенсивности, а это невыгодно по целому ряду соображений. И главное — это может быть опасно: вспомним, что фокусированный ультразвук большой интенсивности начали использовать прежде всего для разрушений. Направить ультразвук в лабиринт через теменную или затылочную области мешают волосы — они задерживают ультразвуковую энергию, переводят ее в тепло, ненужное в данном случае. Фокусировать ультразвук через лоб могут помешать заполненные воздухом лобные пазухи. По размерам они очень отличаются у разных людей. Наиболее выгодной для фокусирования оказалась область, расположенная кверху и кпереди от основания ушного козелка. В глубине от поверхности кожи в этой области, на 30—40 мм, расположен улитковый лабиринт. Височная кость, в которой он находится, — одна из самых сложно устроенных костей черепа, со множеством изгибов, выступов и впадин. Поэтому сфокусировать ультразвук на слуховые рецепторы далеко не так просто, как в воде или другой однородной среде. Чтобы максимально точно направить ультразвук к так называемой пирамиде височной кости, в которой расположен улитковый лабиринт со слуховыми рецепторами, пришлось разработать и изготовить специальную координатную систему, использовать новые методические приемы.