Абсолютный слух: только для музыканта

Безошибочно распознавать высоту ноты означает обладать абсолютным слухом. Это бесспорный дар. Показав важность развития левых височной и лобной долей у музыканта, Ониши уточняет, что абсолютный слух не является наследственным. Его становлению способствует обучение музыке с самых ранних лет. Абсолютный слух зависит от левого полушария, где между локализацией звуков музыки и слова существует тесная связь.

Так ли велика разница между левым и правым полушариями?

Правое и левое полушария по-разному воспринимают звуки и обертоны. Слева звуковая информация захватывает широкие частотные полосы звукового спектра; они немногочисленны и способны быстро меняться. Правое полушарие также воспринимает обертоны, но выборочно, у него более строгий фильтр. Информация медленно движется к своему выражению. Так, ухо, воспринимающее речь и чтение сольфеджио, находится слева. Ухо, воспринимающее обертоны и мелодию, – справа. Когда вы поете, можете провести тест. Заткните правое ухо, а затем левое. Разными ушами вы слышите по-разному. С одной стороны вы слышите обертоны, с другой – исходные звуки.

Механика и слух

Вибрация встречается с химией

Звуковые колебания – сила, переданная молекулам воздуха, которые здесь и там толкают друг друга и, соответственно, окружающие слои воздуха, создавая потоки волн. Вибрационная энергия сначала подхватывается ушной раковиной, затем через слуховой проход попадает на барабанную перепонку – это внешний слуховой канал. У человека ушная раковина принимает звуки. У собаки ушная раковина подвижна. При неподвижной голове она может направлять ее в разные стороны. Собака наделена удивительно чутким слухом. Мы утратили эту способность, хотя рудименты вращательного мускула в виде трех ушных мышц все еще наличествуют позади нашей ушной раковины.

Звуковая вибрация, произведенная силой многих молекул, толкает барабанную перепонку каждую четыреста сороковую долю секунды для ноты ля. Тонкая мембрана барабанной перепонки быстро трансформирует воздушный толчок в вибрацию заданной частоты этой мембраны. Внешний слуховой проход служит концентратором – это акустическая линза. Итак, вибрационная энергия, воздействующая на барабанную перепонку 8 мм в диаметре, будет передана в среднее ухо. Благодаря системе крошечных косточек на уровне среднего уха мы все еще говорим о механической передаче вибрации, ибо по-прежнему находимся в воздушной среде и голосовая вибрация передается без каких-либо изменений. Но вскоре мы попадем во внутреннее ухо, где среда жидкая.

Стремечко, имеющее овальную поверхность, передает механическое усилие жидкости, являющейся средой, принимающей вибрацию в кохлее (улитке). Жидкость, заполняющая кохлею, превращает механическую энергию в химическую на уровне волосковых клеток, покрывающих кохлею. В том месте, где стремечко перекрывает улитку, в нижней ее части, отчетливо более широкой, чем верхушка этой спирали, воспринимаются высокие звуки. На верхнем конце воспринимаются низкие звуки. Звуковые волны поглощаются волосковыми клетками, покрывающими кохлею снизу вверх. Это кохлеарный диапазон. Колебательная волна преобразовывает высоту голоса на уровне нашего мозга. Настоящее волшебство! С помощью нескольких миллиметров поверхности человек слышит частоты от 20 до 20 000 Гц! Когда вы прослушали громкую музыку, вы нередко продолжаете слышать пронзительный свист, который вас беспокоит. Почему? Травма, полученная в результате звукового удара, будет ослаблена начальными клетками кохлеи, у самого ее основания. Клетки кохлеарного цоколя ответственны за распознавание высоких звуков. Они первыми принимают на себя звуковой удар, воздействующий на волоски кохлеарных клеток. Свист свидетельствует о наличии остаточного повреждения, полученного от механического воздействия вибрации. Охотники и любители громкой музыки регулярно повреждают свою кохлею. В конце концов они разрушат ее клетки, а значит, потеряется часть высокочастотных диапазонов. Пик наибольшей чувствительности, встречающейся чаще всего, это 4000 Гц.

Звуковая волна, выступающая в роли специфического раздражителя нашего органа слуха, изначально представляет собой целенаправленный поток воздуха. (При температуре 16 °C скорость ее распространения равна 340 м/с. Каждый раз, когда температура увеличивается на 1 °C, ее скорость увеличивается примерно на 60 см.) На уровне частоты в 256 Гц мы можем отличить ее от частоты в 257,5 Гц. Но на уровне частоты в 64 Гц наш слух функционирует уже не столь эффективно и будет воспринимать разницу только в 3 Гц. При частоте выше 4096 Гц слух наш воспримет разницу в 23 Гц. Наиболее эффективно слух наш работает в диапазоне от 128 Гц до 1024 Гц. Это регистр человеческой речи.

Длина волны определяет высоту звука, а именно для ноты ля 440 Гц соответствуют 440 вибрациям в секунду. Высота ноты определяется локализацией волосковых клеток кохлеи. Клетка внизу кохлеарного диапазона распознает высокие звуки, клетка вверху – низкие. Волоски, покрывающие поверхность этих клеток, омываются кохлеарной жидкостью. Чем больше волосков, восприняв соответствующие колебания, начнут реагировать, тем больше сила звука. Клетка интегрирует и частоту, и мощность, а затем посылает двойную информацию в наш мозг.

Таким образом, во время своего путешествия звук проходит через ряд усилителей: через ушную раковину, а затем во внешний слуховой проход. Он достигает барабанной полости объемом 50 мм³: это ворота среднего уха. Затем слуховые косточки усиливают сигнал, а в конце цепочки совсем маленькая поверхность, расположенная у основания стремечка и называемая овальным окошком площадью 3 мм², позволяет благополучно заменить воздух на жидкость кохлеи, которая доставит информацию к ресничкам клеток органа слуха.

Если вы прижметесь лбом к вибрирующему стальному стержню, то услышите вибрацию. Но звук в ухо не поступит. Проводником звука станет кость черепа. Это костная проводимость. Кохлея получает информацию непосредственно через окружающую ее кость, а не через обычную слуховую систему (внешнее ухо – среднее ухо), исполняющую роль воздухопровода.

Ухо защищается

Ухо умеет защищаться. С помощью проводящих косточек резкий звук поступает на барабанную перепонку. Если он слишком громкий, две маленькие мышцы послужат амортизаторами, что позволит избежать звукового травматизма. Одна из этих мышц – мышца стремечка, расположенная непосредственно там, где вибрационная волна передается на уровень кохлеи. Когда эта мышца воспаляется, у некоторых из нас начинаются болезненные проблемы со слухом. Все звуки кажутся слишком громкими, неконтролируемыми. Вторая мышца – мышца молоточка, расположенная возле барабанной перепонки. Эти две мышцы находятся на оконечностях цепочки косточек. Человеческое ухо нормально воспринимает частотный диапазон от 1000 до 3000 Гц, при мощности от 30 до 40 дБ.

Существенный элемент среднего уха – евстахиева труба. Это канал, соединяющий среднее ухо с носоглоткой, позволяющий проветривать полость среднего уха и выравнивать давление по обе стороны барабанной перепонки. Если в барабанной полости полно воды, давление с одной и с другой стороны мембраны будет разное. Колебания мембраны дают сбой, звук искажается. В самолете или при погружении подводной лодки вам иногда не удается «выровнять» давление. Вам кажется, что одно ухо у вас чем-то заполнено и слышит оно плохо, несмотря на резкий толчок на уровне носа, который вы в это время пощипываете. Из стремительно возникшей разницы между давлением на высоте и на земле, или низким и высоким давлением, вы начинаете слышать плохо. Почему? Чтобы процесс слухового восприятия происходил успешно, надо, чтобы – как в случае с барабанной полостью – давление по одну и по другую сторону барабанной перепонки было одинаковым. Если у вас давление разное, мембрана барабанной перепонки втягивается на сторону меньшего давления. Она перестает быть гибкой, становится жесткой и натянутой. Возникает боль, причиной которой является вынужденное натяжение барабанной перепонки. Вы хуже слышите, некоторые частоты становятся недоступными, и в частности высокие. Когда во время насморка страдает евстахиева труба, слушание затруднено, а певческий голос может исказиться из-за плохой обратной связи. Если насморк не прекращается, может начаться серозный отит (когда жидкость попадает в полость), который отрицательно скажется на профессионале голоса. На этой стадии боль исчезает, а слух ухудшается.

Впрочем, может быть и наоборот: евстахиева труба, оставаясь открытой, подгоняет к среднему уху слишком много воздуха. Когда певец берет верхние ноты, ухо отзывается болью. Он слышит сам себя, как его голос резонирует. В этом случае он сталкивается с двумя вибрационными потоками: один идет снаружи, а другой изнутри. Такое явление может быть следствием повреждения евстахиевой трубы на уровне глоточного отверстия, которое не закрывается в момент говорения. Ибо отверстие евстахиевой трубы открывается, когда мы зеваем, жуем или пытаемся высморкаться при забитом носе, а потом, когда начинает звучать речь или пение, естественным образом закрывается.

Слышать свой голос: два различных канала

Свой собственный голос можно услышать по двум различным каналам. Когда мы произносим слово, оно слетает с наших губ и летит к ушной раковине – это внешний канал. Внутренний канал напрямую связывает колебания нашей гортани с нашим собственным ухом посредством костного канала, а иногда посредством евстахиевой трубы. Чтобы правильно петь, наше ухо должно слушать, запоминать, а потом распознавать частоты. Самое существенное – это понимать слова. Иногда бывает, что мы услышали разговор, но не смогли понять, о чем он. Это голосовая внятность. Она может возникнуть из-за потери стереофонии при восприятии звуков, из-за разницы восприятия звуков правым и левым ухом или как вторичный фактор, возникший вследствие нарушения церебральной интеграции. И всегда есть третья возможность: у него «все с ног на голову».