дром Меньера. Многие проблемы вестибулярного аппарата связаны со слуховой системой, поскольку эти структуры расположены рядом. При BPPV отолиты, находящиеся в слуховом аппарате, выходят из мешочка внутреннего уха и попадают в полукружные каналы. Эти похожие на камешки мелкие частицы важны для равновесия, но в полукружных каналах они давят на купулу. Если купула не компенсирует это давление, то реснички остаются загнутыми, а нервные клетки внутреннего уха вынуждены посылать в мозг ложную информацию о положении головы. И конечно же мозг будет пытаться компенсировать ошибочные сведения, настраивая зрительную систему. Причина синдрома Меньера, или лабиринтного головокружения, до конца не выяснена, но известно, что она связана с изменением объема эндолимфы – жидкости, которой заполнены каналы.
Лабиринтит (внутренний отит) и вестибулярный нейронит могут быть вызваны вирусными инфекциями. Лабиринтит вызывает отек части внутреннего уха и приводит к потере равновесия, потому что воспаление меняет положение купул в ампулах. Вестибулярный нейронит – это воспаление вестибулярного нерва, препятствующее передаче в мозг корректной информации о положении тела, поступающей из купул. А расстройство, известное как перилимфатическая фистула, может быть последствием травмы головы, как и BPPV. Травма головы при перилимфатической фистуле заставляет жидкость из среднего уха просачиваться в полукружные каналы, что нарушает положение купул и приводит к потере равновесия и головокружению. Есть еще один известный синдром – mal de debarquement[25], с которым знакомы все, кто был в морских круизах. Этот синдром укачивания обычно проявляется после продолжительного пребывания на корабле. По-видимому, вестибулярная система, компенсирующая качку во время плавания, продолжает это делать и после высадки на берег.
В рамках Национального исследования здоровья и питания (NHANES) чувство равновесия изучили в соответствии с этническими и возрастными группами. Осмотры населения начались в 1960-х годах и регулярно проводятся в США с 1999 года, благодаря чему выявились тенденции в таких вопросах здравоохранения, как анемия, сердечно-сосудистые заболевания, диабет, воздействие окружающей среды, болезни глаз, потеря слуха, инфекционные заболевания, болезни почек, питание и ожирение. С 2001 по 2004 год в рамках NHANES изучали вестибулярные дисфункции в надежде понять, чем обусловлена потеря равновесия у людей пожилого возраста и представителей некоторых этнических групп. Ведь чувство равновесия – важный аспект здоровья человека, и потеря его ведет к падениям и травмам, которые могут стать смертельными.
При осмотре NHANES использовался стандартизированный тест, так называемый тест Ромберга, позволяющий выявить нарушения в функциях вестибулярного аппарата при помощи определенных поз. У теста Ромберга есть подтвержденные недостатки, но все же он может многое сказать о чувстве равновесия индивида. Тест очень простой. Испытуемого просят встать прямо, а затем закрыть глаза. Если испытуемый падает, то результат теста положительный. В 1846 году, когда Фридрих Ромберг разработал этот тест, положительный результат был признаком поражения нервной системы. Но падения опасны для здоровья человека, и по прошествии времени тест немного изменили: первоначальный вариант модифицировался в тот, который теперь полиция предлагает подозреваемым, пытаясь определить их состояние опьянения.
Исследование NHANES показало, что нет никаких «избранных» этнических групп с чувством равновесия, развитым лучше, чем у других. Никак с этой точки зрения не отличаются и представители разных полов, курильщики и некурящие, люди с гипертонией и без нее. Как ни странно, люди со средним образованием набрали на 40 % больше баллов по тесту Ромберга, чем люди без дипломов. Кроме того, диабетики показали результаты на 70 % хуже, чем люди, незнакомые с этим заболеванием, поэтому им диагностировали вестибулярную дисфункцию. Можно предположить, что обладатели дипломов в среднем читают больше, да и диабет, как известно, вызывает проблемы с глазами. Так, вероятно, эти два коррелята – диплом и диабет – объясняются каким-то феноменом зрения? Только вот установление причинно-следственных связей – это совсем другая история.
Как показало исследование, вестибулярная дисфункция прогрессирует с возрастом, причем нелинейно. Люди от пятидесяти до пятидесяти девяти лет в два раза чаще молодых проваливают тест на равновесие, а вот те, кому за восемьдесят, – уже в двадцать пять раз. И тогда совсем неудивительно, что выявляется корреляция между провалом теста Ромберга и падениями. На деле у нас все не так плохо с чувством баланса, да к тому же этот навык можно натренировать. Но к сожалению, с возрастом мы теряем и хватку, и равновесие: вероятно, со временем наш вестибулярный аппарат просто изнашивается.
При старении организма неизбежно ухудшается и слух, но у всех это проявляется по-разному. Слуховое восприятие начинается с уха: звуковые волны вначале попадают во внешнее ухо, а затем проходят в среднее ухо и внутреннее. Строение среднего и внутреннего уха предназначено для распознавания определенных характеристик звуковых волн и передачи их в мозг, где те интерпретируются и воспринимаются как разные звуки.
Все волны имеют две основные физические характеристики: высоту, или амплитуду, и частоту. Понаблюдайте за волнами в океане или собственной ванне: чем сильнее воздействие Луны, тем выше прилив; чем сильнее вы толкаете воду, тем выше волна, то есть амплитуда. Затем приглядитесь: волна за волной накатывают на берег… С какой периодичностью? Эта характеристика зависит от частоты, с которой генерировалась волна. Чем ближе друг к другу гребни волн, тем выше частота. Если волны идут медленно – частота низкая. Те же принципы применимы и к звуковой волне, разве что вместо воды там вытесненный воздух.
Чтобы понять, как наши уши воспринимают звук, нужно рассмотреть три его характеристики: интенсивность, высоту и тон. Интенсивность связана с амплитудой, или высотой волны, а высота – с частотой волны. Вопрос тона немного сложнее. Большинство источников не издают чистых звуков, это означает, что от одного источника исходят волны разных частот. Тон как раз связан с чистотой источника: к примеру, если все три инструмента в музыкальной группе имеют одинаковую высоту или частоту, тон звука будет более чистым. Группа, издающая звуки с разной частотой, по звучанию будет сильно отличаться от группы с более равномерным тоном. Обратите внимание, я избегаю оценочных суждений и не утверждаю, что какой-то из двух тонов – чистый (три инструмента играют на одной частоте) или смешанный (три разные частоты) – приятнее, чем другой. Мозг каждого человека интерпретирует тона по-своему: один наслаждается какофонией звуков, другой такое на дух не переносит.
Диапазон слуха человека насчитывает четыре порядка герц (20 Гц – 20 000 Гц; см. вставку 1.3), но лучше всего мы слышим в диапазоне от 1000 до 4000 Гц (рис. 7.2). Звуки с этой частотой относительно высокие. В этом диапазоне поют на сцене и толкают речи с трибун, но другие звуки, которые мы обрабатываем, все же находятся за его пределами.
7.2 Высота звука и звукоряд
Высота звука измеряется в герцах, но музыканты для ее записи используют ноты. В диатонической музыкальной гамме семь нот: до, ре, ми, фа, соль, ля, си, а дальше снова до. Традиционное нотное обозначение соотносится с буквенной нотацией – от A до G. Каждый набор из восьми нот – до, ре, ми, фа, соль, ля, си, до (C, D, E, F, G, A, B, C) – составляет октаву. Самая высокая октава на пианино с восьмьюдесятью восьмью клавишами имеет номер 8, а самая низкая – 0. Всего на фортепиано представлено восемь[26] октав. И это обусловлено тем, что там есть только одна нота октавы 8 и три ноты октавы 0. Существуют ноты, которые находятся за пределами диапазона, который можно сыграть на классическом фортепиано. Частота самой низкой используемой музыкальной ноты C-1[27] составляет всего 8,176 Гц, тогда как самая высокая нота C7 составляет 2093 Гц. Обратите внимание, что эта самая высокая нота значительно ниже той, что берет Мэрайя Кэри в песне Emotions. Есть интересный аспект нот и их частот, который вы, возможно, заметили или уже знаете. Если частота самой низкой ноты (С-1) равна 8,176 Гц, а самой высокой ноты (C7) – 2093 Гц, то шкала не может быть линейной (попробуйте разделить 2093 на 8,176, и вы не получите восемь октав). Это связано с тем, что, когда музыканты играют звуки, относящиеся к октавам от 0 до 1, они удваивают частоту (значение в герцах). Так, нота С-1 составляет 8,176 Гц, а С0–16,352 Гц и так далее. Это означает, что даже если музыканты используют эти восемь октав, то возможно существование и более высокой октавы, чем 8, и более низкой, чем 0 (обозначенные со знаком минус).
Рис. 7.2. Диапазон звуков в Гц, включая частоты, воспринимаемые человеком
Когда Мэрайя Кэри в свистковом регистре заканчивает песню Emotions, она берет ноту соль четвертой октавы (G7) на частоте 3135,96 Гц. Даются ей и низкие ноты в 82,41 Гц. Чтобы было лучше понятно, поясню: тот раздражающий звук тестового сигнала, который ежемесячно можно услышать, когда радиостанции запускают проверку системы аварийного оповещения, и который может разбудить даже мертвого, составляет ровно 1000 Гц. В нижней части нашего диапазона, на 20 Гц, мы слышим вибрирующие звуки, такие как гудение ветра, прорывающегося через приоткрытое окно ускоряющегося автомобиля. Наверху, на отметке 20 000 Гц, расположились странные, пронзительные звуки, напоминающие тонкий свист. Мэрайя Кэри хоть и впечатляет, но все же далека от таких рекордов, зато она – живое воплощение человеческих возможностей по высоте тона: диапазон ее голоса – целых пять октав!
В некоторых культурах певцы могут выходить за пределы привычного музыкального звукоряда. Вы слышали, к примеру, тувинское горловое пение? Это поразительно: их вокализация находится в самой низкой части шкалы диапазона человека, а он ведь не такой уж и маленький. Немного удивительных фактов. Самая низкая нота – это семь октав ниже нуля