Шутка молотобойца

На одном из ленинградских заводов был такой случай. Один кузнец в обеденный перерыв захотел отдохнуть и улегся на станину кузнечного пресса. Его товарищ решил пошутить и напугать спящего. Он забрался под станину и что было силы ударил по ней молотком. Шутка оказалась плачевной - спящий кузнец оглох. Как говорится: "Шутки шути, да оглядывайся".

В чем причина внезапно наступившей глухоты? Каков ее механизм? Чтобы понять это, надо разобраться, каким путем звуковая волна достигает внутреннего уха и какие изменения при этом претерпевает.

В предыдущей главке мы познакомились с системой среднего уха, барабанной полостью. Так вот, барабанная полость содержит три маленькие косточки, самые маленькие косточки нашего организма. Одна из них напоминает молоток и поэтому названа молоточком. В ней различают рукоятку, головку, шейку. Другая похожа на кузнечную наковальню и названа наковальней. Отдаленно она напоминает зуб с двумя корнями - длинным и более коротким. В этой косточке различают длинный и короткий отростки и тело наковальни. И, наконец, третья косточка называется стремечком, так как похожа на настоящее стремя. Рукоятка молоточка вплетена в барабанную перепонку, головка его соединяется с наковальней, а длинный отросток наковальни - со стремечком. Подножная пластинка (часть стремени, куда всадник ставит ногу) стремечка помещается в овальном окне лабиринта. Но лабиринт - это уже система внутреннего уха, и о нем вы узнаете чуть позже.

К этим косточкам присоединяются две маленькие мышцы, меньше которых трудно найти в организме. Одна из них - стремянная, прикрепляется к стремечку, а другая - к рукоятке молоточка и называется "мышца, натягивающая барабанную перепонку", так как при ее сокращении барабанная перепонка действительно натягивается и воспринимает более слабые колебания. Мы прислушиваемся, натягиваются мышцы, и мы различаем звуки, не слышимые раньше. Иногда даже говорят: он напряг слух.

Но далеко не всегда надо "напрягать слух". На концертах современных рок-ансамблей это совсем излишне. Даже, наоборот, хочется закрыть уши, спрятаться от чрезмерно громких звуков. И тут снова приходят на выручку мышцы: они сильно-сильно сокращаются, и косточки перестают колебаться совсем. Сработала защитная реакция, наступил блок.

Для чего же нужна столь сложная система? Для усиления звуков. Звуковая волна, пройдя систему среднего уха, многократно усиливается. Усиливается она за счет двух законов механики - закона разницы площадей и закона рычага.

Закон разницы площадей гласит: с уменьшением площади усиливается давление на эту площадь. Представьте себе: лето, по горячему асфальту рядом идут мужчина и женщина. Вес мужчины намного превышает вес женщины, но его туфли-платформы не оставляют следов на расплавленном асфальте. А вот каблучки-шпильки женщины глубоко проваливаются в асфальт. Площадь шпилек намного меньше площади подошвы-платформы, отсюда и результат, наглядно подтверждающий закон разницы площадей. Площадь барабанной перепонки превышает площадь овального окна примерно в 20 раз. Следовательно, по закону разницы площадей, звук при прохождении через систему косточек среднего уха усиливается также в 20 раз.

И молоточек и наковальня со своими отростками являются своеобразными рычагами. По закону рычага, во сколько раз одно плечо рычага больше другого, во столько раз происходит выигрыш в силе. По закону рычага, происходит выигрыш в силе в два раза. В целом при прохождении через среднее ухо звук усиливается в 40 раз.

Вторая функция системы среднего уха - защитная. Для доказательства этого проводился следующий опыт. В клетку помещали двух белых мышей. Одна бегала по клетке, другая спала, усыпленная эфиром. Над клеткой производили выстрел из стартового пистолета. Затем мышей забивали и изучали препараты их внутреннего уха. У мыши, которая бегала по клетке, не обнаружили никаких изменений. Это закономерно: мышцы среднего уха сократились, и система косточек не пропустила во внутреннее ухо чрезмерно сильных звуковых колебаний. А вот у мыши, усыпленной эфиром, механизм защиты не сработал, звуковые колебания стартового пистолета, вследствие перечисленных механических законов, выросли в 40 раз и достигли чрезвычайной силы, которая полностью разрушила структуры внутреннего уха.

Может быть, аналогичный случай произошел и со спящим кузнецом? Нет. Эфирный наркоз принципиально отличается от нормального физиологического сна. Мышечные механизмы защиты при нормальном сне продолжают функционировать. (Если спящего человека ущипнуть за ногу, он ее отдернет, как бы крепко ни спал.)

Помимо воздушного звукопроведения, также существует костное: звуковая волна идет через костные балки затылочной, теменной или височной кости, передается непосредственно на лабиринт, минуя систему среднего уха, и на его звуковоспринимающие рецепторы.

Но дело в том, что мы практически не пользуемся костным звукопроведением. Можно привести лишь отдельные примеры применения звукопроведения по кости. Так, Бетховен, когда стал терять слух (на начальных этапах его болезни преимущественно страдала система воздушного звукопроведения), брал в зубы палочку, плотно прижимал ее к деке рояля и только так слышал музыку. При этом звуковые колебания передавались на верхнюю челюсть, скуловую и височную кость и на лабиринт.

В последнее время мы стали использовать систему костного звукопроведения в быту. Костные телефоны, спрятанные за ухо, могут быть использованы как средство связи в армии (танковые войска, авиация) вместо применявшихся ранее традиционных наушников. При этом можно свободно разговаривать с товарищами по экипажу и в то же время получать команды по костным телефонам.

Для слабослышащих людей отечественная промышленность выпускает слухоулучшающие аппараты, вмонтированные в дужки очков. Такой человек может сказать: "Извините, я надену очки, а то плохо слышу" - и эта фраза не будет шуткой.

В детективных романах встречаются радиопередатчики, спрятанные в пломбе зуба. Хотя таких технических новинок пока не существует, но в принципе вполне возможно передавать информацию по системе костной проводимости через верхнюю челюсть, а не через слуховой проход.

Но все это появилось только в последние годы. Природой не предусмотрена передача звуковых колебаний через кость, а значит, не предусмотрена и система защиты.

Вот мы и подошли к объяснению вопроса, заданного в начале главки; почему оглох молотобоец? Звуковые колебания от сильного удара молотка передались по железной станине кузнечного пресса на затылочную и височную кости спящего человека, непосредственно на лабиринт, и вследствие акустической травмы погибли звуковоспринимающие клетки.