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聴覚、または聴覚知覚とは、耳などの器官を通して音を知覚する能力であり、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って行われます。 [ 1 ]聴覚に関する学問分野は聴覚科学です。
音は固体、液体、気体の物質を通して聞こえることがあります。[ 2 ]音は伝統的な五感の1つです。部分的にまたは完全に聞こえなくなる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。振動として知られる機械波は耳によって検出され、脳（主に側頭葉）で知覚される神経インパルスに変換されます。触覚と同様に、聴覚は生物の外の世界の分子の動きに対する感受性を必要とします。聴覚と触覚はどちらも機械感覚の一種です。[ 3 ] [ 4 ]
人間の聴覚系は、外耳、中耳、内耳という3つの主要な構成要素から成り立っています。
外耳には、耳の見える部分である耳介と、鼓膜（鼓室膜とも呼ばれる）で終わる外耳道が含まれます。耳介は、外耳道を通って鼓膜に向かって音波を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な構造をしているため、音は発生源の位置によって耳に入る途中で異なるフィルタリングを受けます。これにより、これらの動物は音を垂直方向に定位することができます。鼓膜は気密膜であり、音波が鼓膜に到達すると、音の波形に沿って振動します。耳垢（耳あか）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、外耳道と鼓室膜を物理的な損傷や微生物の侵入から保護します。[ 5 ]
中耳は、鼓膜の内側に位置する小さな空気で満たされた腔です。この腔内には、体の中で最も小さい3つの骨があり、これらは総称して耳小骨と呼ばれ、槌骨、砧骨、鐙骨（それぞれハンマー、金床、あぶみとも呼ばれる）からなります。これらは、鼓膜からの振動を内耳の蝸牛に伝えるのに役立ちます。中耳の耳小骨の目的は、インピーダンス整合を行うことで、空気波と蝸牛波の間のインピーダンスの不一致を克服することです。
中耳には、アブミ骨筋と鼓膜張筋もあり、これらは反射的に収縮することで聴覚器官を保護します。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、音波を内耳に伝達します。もう一つの柔軟な膜である正円窓は、侵入する音波によって引き起こされる内耳液のスムーズな移動を可能にします。
内耳は、らせん状の液体で満たされた管である蝸牛から構成されています。蝸牛は、機械的刺激を神経刺激に変換する主要な器官であるコルチ器によって縦方向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）を伝わるときに振動する構造です。基底膜は音調局在性があり、各周波数には基底膜に沿って特徴的な共鳴位置があります。特徴的な周波数は、蝸牛の基底入口で高く、頂端で低くなっています。基底膜の動きは、コルチ器内に位置する特殊な聴覚受容体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、音に関する情報を脳幹に伝える発火の時空間パターンに変換される。[ 7 ]
蝸牛からの音情報は聴神経を通って脳幹の蝸牛神経核へと伝わります。そこから信号は中脳蓋にある下丘へと投射されます。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的な反射に関与しています。
下丘は内側膝状体核へと投射し、内側膝状体核は視床の一部であり、そこで音の情報が側頭葉の一次聴覚野へと伝達される。音はまず一次聴覚野で意識的に知覚されると考えられている。一次聴覚野の周囲にはウェルニッケ野があり、これは音声の解釈に関わる皮質領域で、話し言葉を理解するために必要である。
これらのいずれかのレベルで障害（脳卒中や外傷など）が生じると、特に両側性の障害の場合、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、より複雑な音の知覚障害につながることもあります。
聴力は、聴力計を用いた行動検査によって測定できます。電気生理学的聴力検査では、意識のない被験者でも聴力閾値を正確に測定できます。こうした検査には、聴性脳幹誘発電位（ABR）、耳音響放射（OAE）、電気蝸牛図（ECochG）などがあります。これらの検査技術の進歩により、乳幼児の聴力スクリーニングが広く普及するようになりました。
聴力は、聴力検査機能や補聴器アプリ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（オージオグラム）を測定できます。測定に誤差が生じる可能性はありますが、難聴を検出できます。[ 8 ] [ 9 ]
難聴には、伝音性難聴、感音性難聴、混合性難聴など、いくつかの種類があります。近年、難聴やその違いを、より否定的なイメージの少ない言葉で伝えるために、 「聴覚多様性」という用語が広く使われるようになってきました。
聴力損失には明確な段階があります: [ 10 ] [ 11 ]
聴覚保護とは、後天性難聴の一種である騒音性難聴（NIHL）を予防するために設計された機器を使用することです。難聴を予防するために用いられる様々な手段は、一般的に、人々がさらされる騒音レベルを低減することに重点を置いています。その方法の一つは、音響静穏化などの環境改善であり、部屋にカーテンをかけるといった基本的な対策から、ほぼすべての音を吸収する無響室を用いるといった複雑な対策まで、様々な方法が考えられます。もう一つの方法は、騒音を遮断するために耳道に挿入する耳栓や、耳全体を覆うように設計されたイヤーマフなどの機器を使用することです。
神経系の障害によって生じた難聴は、現状では完治させることはできません。しかし、補聴器や人工内耳などの聴覚補助装置を用いることで、その影響を軽減することができます。臨床現場では、耳鼻咽喉科医や聴覚専門医がこうした治療を提供しています。
難聴はアルツハイマー病や認知症と関連があり、難聴の程度が大きいほどリスクが高くなります。[ 12 ]また、 2型糖尿病と難聴の間にも関連性があります。[ 13 ]
人間の聴覚閾値と音源の位置特定能力は水中では低下するが、クジラ、アザラシ、魚類などの水生動物では低下しない。これらの動物は水中音を処理するのに適した耳を持っている。[ 14 ] [ 15 ]
すべての動物がすべての音を通常聞き取れるわけではありません。それぞれの動物種には、振幅と周波数の両方において正常な聴覚範囲があります。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、これらの動物種にとって聴覚は生存と繁殖に特に重要です。音を主要なコミュニケーション手段とする動物種では、通常、鳴き声や会話で発せられる音の高さの範囲において聴覚が最も鋭敏です。
人間が聞き取れる周波数は、可聴音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 ]可聴音より高い周波数は超音波と呼ばれ、可聴音より低い周波数は超低周波音と呼ばれます。コウモリの中には、飛行中にエコーロケーションに超音波を使用するものもいます。犬は超音波を聞くことができ、これが「無音」の犬笛の原理です。ヘビは顎で超低周波音を感知し、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。魚の中には、耳と浮き袋の間に発達した骨の接続があるため、より敏感に聞くことができるものもいます。魚のこの「聴覚補助装置」は、コイやニシンなどの一部の種に見られます。[ 17 ]
人間の音声信号の時間差の知覚は、10マイクロ秒（10μs）未満であることが測定されています。これは、100 kHzを超える周波数が聞こえるという意味ではなく、時間弁別が周波数範囲に直接結びついていないという意味です。1929年にゲオルク・フォン・ベケシーは音源の方向を特定し、人間は10μs以下の時間差を識別できることを示唆しました。1976年にヤン・ノルドマークの研究は、両耳間の分解能が2μsよりも優れていることを示しました。[ 18 ] 2007年にミリン・クンチャーの研究は、時間ずれを10μs未満に解決しました。[ 19 ]
無脊椎動物は耳を持た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、アリを使った厳密に制御された実験を通して、この現象を正式に示した最初の科学者でした。[ 21 ]ターナーは地面の振動の検出を否定し、他の昆虫も聴覚システムを持っている可能性が高いと示唆しました。
多くの昆虫は、空気の振動によって体毛がたわむことで音を感知します。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、ある種の毛虫は、ハチの羽音に最も共鳴する性質を持つ毛を進化させ、天敵の存在を知らせています。[ 22 ]
昆虫の中には鼓膜器官を持つものがいます。これは脚にある空気で満たされた腔を覆う「耳の鼓膜」です。脊椎動物の聴覚と同様に、鼓膜は超音波に反応します。鼓膜の内側にある受容体が振動を電気信号に変換し、脳に送ります。反響定位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、このようにして超音波を感知し、反射的に超音波を避けることができます。
ウィキメディア・コモンズにある聴覚障害に関するメディア
Wiktionaryにおける「聴覚」の辞書定義
Wikiquoteにある聴覚に関する引用文