聴覚

聴覚、あるいは聴覚知覚は、周囲の媒体の圧力の周期的な変化として振動を検出することにより、耳などの器官を通して音を知覚する能力です。 ^[1]聴覚に関する学問分野は聴覚科学です。

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音は固体、液体、気体を通して聞こえます。^{[2]聴覚は伝統的な}五感の1つです。部分的または完全に聞こえないことを難聴といいます。

人間や他の脊椎動物では、聴覚は主に聴覚系によって行われます。振動と呼ばれる機械波が耳で検出され、神経インパルスに変換され、脳（主に側頭葉）で知覚されます。触覚と同様に、聴覚には生物の外部の世界における分子の動きに対する感度が必要です。聴覚と触覚はどちらも機械感覚の一種です。^{[3] [4]}

人間の聴覚システムには、外耳、中耳、内耳という 3 つの主要な構成要素があります。

外耳には、耳の目に見える部分である耳介と、鼓膜とも呼ばれる鼓室で終わる外耳道が含まれます。耳介は、音波を外耳道から鼓室へと集中させる役割を果たします。ほとんどの哺乳類の外耳は非対称であるため、音は発生源の場所に応じて耳に入る途中で異なる方法でフィルタリングされます。これにより、これらの動物は音を垂直方向に定位する能力を持っています。鼓膜は気密膜であり、音波がそこに到達すると、音の波形に従って鼓膜が振動します。耳垢は、人間の外耳道の皮膚にある耳垢腺と皮脂腺によって生成され、外耳道と鼓膜を物理的損傷や微生物の侵入から保護します。^[5]

中耳は、鼓膜の内側にある小さな空気で満たされた部屋で構成されています。この部屋には、槌骨、砧骨、アブミ骨 (それぞれハンマー、アンビル、アブミとも呼ばれる) を含む、耳小骨と呼ばれる体内で最も小さい 3 つの骨があります。これらは、鼓膜から内耳である蝸牛への振動の伝達を助けます。中耳の耳小骨の目的は、インピーダンス整合を提供することで、空気波と蝸牛波のインピーダンス不整合を克服することです。

中耳にはアブミ骨筋と鼓室張筋もあり、これらは硬直反射によって聴覚機構を保護します。アブミ骨は、空気で満たされた中耳と液体で満たされた内耳を隔てる柔軟な膜である卵円窓を通して、音波を内耳に伝えます。もう 1 つの柔軟な膜である正円窓は、入ってくる音波によって引き起こされる内耳の液体のスムーズな移動を可能にします。

内耳は、液体で満たされたらせん状の管である蝸牛で構成されています。蝸牛は、機械的情報から神経への変換の主要器官であるコルチ器によって縦に分割されています。コルチ器の内部には基底膜があり、中耳からの波が蝸牛液（内リンパ）を介して伝播するときに振動する構造です。基底膜は音調性であるため、各周波数にはそれに沿って特徴的な共鳴場所があります。特徴的な周波数は、蝸牛の基底入口で高く、頂点で低くなります。基底膜の動きは、コルチ器内に位置する特殊な聴覚受容器である有毛細胞の脱分極を引き起こします。^{[6]有毛細胞自体は}活動電位を生成しませんが、活動電位を生成する聴神経の線維とのシナプスで神経伝達物質を放出します。このようにして、基底膜上の振動パターンは発火の時空間パターンに変換され、音に関する情報を脳幹に伝達します。^[7]

蝸牛からの音情報は聴神経を経由して脳幹の蝸牛核に伝わります。そこから信号は中脳蓋の下丘に投射されます。下丘は聴覚入力と脳の他の部分からの限られた入力を統合し、聴覚驚愕反応などの無意識の反射に関与しています。

下丘は、視床の一部である内側膝状体核に投射し、ここで音の情報が側頭葉の一次聴覚皮質に中継されます。音は、一次聴覚皮質で初めて意識的に体験されると考えられています。一次聴覚皮質の周囲には、ウェルニッケ野があります。これは、話し言葉を理解するために必要な、音の解釈に関与する皮質領域です。

これらのレベルのいずれかの障害（脳卒中や外傷など）は、特に障害が両側性である場合に、聴覚障害を引き起こす可能性があります。場合によっては、幻聴や、音を知覚する際のより複雑な障害につながることもあります。

聴力は、オージオメーターを使用した行動テストによって測定できます。聴覚の電気生理学的検査では、意識のない被験者でも聴力閾値を正確に測定できます。このような検査には、聴性脳幹誘発電位(ABR)、耳音響放射(OAE)、蝸電図(ECochG) などがあります。これらの検査の技術的進歩により、乳児の聴力検査が広く普及しました。

聴力は、聴覚検査機能や補聴器アプリケーションを含むモバイルアプリケーションで測定できます。これらのアプリケーションを使用すると、ユーザーはさまざまな周波数での聴力閾値（聴力図）を測定できます。測定に誤差が生じる可能性がありますが、聴力低下を検出することができます。^{[8] [9]}

難聴には、伝音難聴、感音難聴、混合型など、いくつかの種類があります。最近では、聴覚の多様性という用語が、難聴やその違いをあまり否定的な意味合いを持たずに伝えるために、より多く使われるようになりました。

難聴には定められた程度がある：^{[10] [11]}

• 軽度の難聴- 軽度の難聴の人は、特に騒がしい環境では会話についていくのが困難です。軽度の難聴の人が良い方の耳で聞き取れる最も静かな音は、25～40 dB HL です。
• 中等度の難聴- 中等度の難聴の人は、補聴器を使用していないと会話についていくのが困難です。平均すると、中等度の難聴の人が良い方の耳で聞き取れる最も小さな音は、40～70 dB HL です。
• 重度の難聴- 重度の難聴の人は強力な補聴器に頼っています。しかし、補聴器を使用しているときでも、唇の動きを頼りにしていることがよくあります。重度の難聴の人が良い方の耳で聞き取れる最も小さな音は、70～95 dB HL です。
• 重度の難聴- 重度の難聴の人は、非常に難聴で、主に読唇術と手話に頼っています。重度の難聴の人が良い方の耳で聞き取れる最も小さな音は、95 dB HL 以上です。

• 遺伝
• 先天性疾患
• 老人性難聴
• 取得した
  • 騒音性難聴
  • 耳毒性のある薬剤および化学物質
  • 感染

聴覚保護とは、言語習得後難聴の一種である騒音性難聴（NIHL）を防ぐための装置を使用することです。難聴を防ぐために用いられるさまざまな手段は、一般的に、人々がさらされる騒音レベルを下げることに重点を置いています。これを行う方法の 1 つは、音響の静寂化などの環境変更です。音響の静寂化は、部屋にカーテンを張るという基本的な手段から、ほぼすべての音を吸収する無響室を使用するという複雑な手段まで、さまざまな方法で達成できます。別の方法としては、騒音を遮断するために外耳道に挿入する耳栓や、人の耳を完全に覆うように設計されたイヤーマフなどの装置の使用があります。

聴覚喪失は、神経の損失によって引き起こされる場合、現在のところ治癒できません。その代わり、補聴器や人工内耳などの聴覚補助装置、つまり聴覚補助装置の使用によって、その影響を軽減することができます。臨床の場では、この治療は耳鼻科医と聴覚学者によって行われます。

難聴はアルツハイマー病や認知症と関連しており、難聴の程度が大きいほどリスクが高くなります。^[12] 2型糖尿病と難聴の間にも関連があります。^[13]

人間の聴覚閾値と音源の位置を特定する能力は水中では低下しますが、水中音を処理するのに適応した耳を持つクジラ、アザラシ、魚などの水生動物では低下しません。^{[14] [15]}

通常、すべての音がすべての動物に聞こえるわけではありません。それぞれの種には、振幅と周波数の両方について正常な聴力の範囲があります。多くの動物は音を使って互いにコミュニケーションを取りますが、これらの種の聴覚は生存と繁殖にとって特に重要です。音を主なコミュニケーション手段とする種では、通常、鳴き声や会話で発せられる音程の範囲で聴覚が最も鋭敏です。

人間が聞くことができる周波数は、可聴または音波と呼ばれます。その範囲は通常、20 Hzから20,000 Hzの間と考えられています。^[16]可聴周波数より高い周波数は超音波と呼ばれ、可聴周波数より低い周波数は超低周波と呼ばれます。一部のコウモリは、飛行中にエコーロケーションに超音波を使用します。犬は超音波を聞くことができ、これが「サイレント」犬笛の原理です。ヘビは顎で超低周波を感​​知し、ヒゲクジラ、キリン、イルカ、ゾウはそれをコミュニケーションに使用します。一部の魚は、耳と浮き袋の間の骨の結合がよく発達しているため、より敏感に聞く能力を持っています。魚のこの「聴覚障害者への補助」は、コイやニシンなどの一部の種に見られます。^[17]

人間が知覚するオーディオ信号の時間間隔は、10マイクロ秒（10μs）未満と測定されています。これは、100kHzを超える周波数が聞こえるという意味ではなく、時間識別が周波数範囲と直接結びついていないという意味です。1929年に音源の方向を特定したGeorg Von Békésyは、人間が10μs以下のタイミングの違いを識別できることを示唆しました。1976年のJan Nordmarkの研究では、両耳間の分解能は2μs以上であることが示されました。^[18] Milind Kuncherの2007年の研究では、時間のずれが10μs未満に解決されました。^[19]

無脊椎動物は耳を持っていないにもかかわらず、空気中を伝わる振動、つまり「音」を解読するための他の構造やシステムを発達させてきました。チャールズ・ヘンリー・ターナーは、厳密に管理されたアリの実験を通じてこの現象を正式に実証した最初の科学者でした。^[21]ターナーは地面の振動を​​感知する可能性を否定し、他の昆虫にも聴覚システムがある可能性が高いと示唆しました。

多くの昆虫は、空気の振動が体毛を曲げる仕組みを通じて音を感知します。昆虫の中には、特定の周波数を感知するように調整された特殊な毛を発達させたものもいます。例えば、ある種のイモムシは、羽音に最も共鳴する毛を進化させ、天敵の存在を警告しています。^[22]

昆虫の中には鼓膜器官を持つものもいます。これは「鼓膜」と呼ばれ、脚にある空気で満たされた部屋を覆います。脊椎動物の聴覚プロセスと同様に、鼓膜はソナー波に反応します。内側にある受容器が振動を電気信号に変換し、脳に送ります。エコーロケーションを行う コウモリに捕食される飛翔昆虫のいくつかのグループは、このように超音波の放出を感知し、反射的に超音波を回避することができます。

基礎

一般的な

障害

テストと測定

• ロペス・ポベダ、エンリケ A.; パーマー、AR (アラン R.); メディス、レイ。(2010)聴覚知覚の神経生理学的基礎。ニューヨーク: シュプリンガー。ISBN 978-1-4419-5685-9. OCLC  471801201.

• グローバル聴覚学 -国際聴覚学会
• 世界保健機関、難聴と聴覚障害
• ウィキメディア・コモンズの聴覚関連メディア
• ウィクショナリーの「聴覚」の辞書定義
• ウィキクォートにおける聴覚に関する引用
• オープン大学 - OpenLearn - 聴覚に関する記事 2018-10-15 にWayback Machineでアーカイブされました
• 職業性騒音性難聴の予防、NIOSH