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人类的听觉系统具有惊人的敏感性和频率选择性，这不仅帮助我们获取广域的声波信号，也能够提高我们对空间中声源的定位能力。 声波进入外耳后，会引起鼓膜的振动，后者进而带动听小骨形成的中耳机械偶联，转化（镫骨底推动前庭窗）为内耳耳蜗中的流体波（淋巴液振动）。随后，会引发耳蜗内基底膜的振动，传导至基底膜上螺旋器（听觉感受器，Corti器）内的听觉毛细胞，后者将其转化为电信号，并通过听神经纤维，上传到中枢神经系统（颞横回）。  位听器官-耳 一、听感受器-耳蜗的机能形态 声音的产生，源自于人体内耳耳蜗的螺旋器结构，对其声波频率变化和时间顺序的详尽分析。微观形态上看，耳蜗内听觉毛细胞（感受器细胞）所构成的感觉上皮，是按音频构筑的。
耳蜗基底膜 听觉信号的解读，依赖于耳蜗分析声波（流体波）频率组分的能力，而这一能力，依赖于耳蜗内基底膜的机械特性。根据基底膜宽度和厚度，在耳蜗管内的规律性变化，研究发现，高频声音易引起基部基底膜的振动，而低频声音则容易引起耳蜗顶部基底膜的最大振动。也就是说，越靠近镫骨踏板的毛细胞，越容易被高频声音激活，而沿耳蜗管渐远的毛细胞，则对低频声音最敏感。 二、听觉功能的实现 1. 听神经内某神经纤维最敏感的特定频率，称为此纤维最敏感的纯音，这由它连接的毛细胞，在耳蜗管中的位置所决定。 另外，来自中枢神经系统的传出信息，会增强或降低毛细胞的敏感性和频率选择性，且这种调控既可以是意识性的（专注于某一听觉信息，而忽略其它声音），也可以是非意识性的（如熟悉声音的辨识和对噪音的听觉适应）。  声音的传导途径和耳蜗 2. 听觉传导通路 耳蜗螺旋器的毛细胞（感受器）→蜗神经节双极神经元（含周围突和中枢突）→脑桥蜗神经核（部分纤维左右交叉）→内侧膝状体（部分纤维至下丘核-听觉反射中枢）→端脑颞横回（初级听觉皮层）。 从听觉通路的特点看，初级听觉皮层，会接受来自双耳的听觉信息输入，即其可以编码更复杂、更综合的声音特性。比如听声定位，通过中枢对两耳输入信息（含突触中继传入和反馈连接）的综合比较和计算而实现，同时决定和明确声音信号的时域和频域特征。 听觉反射：经下丘（中脑，反射中枢）神经元→上丘→（经过顶盖脊髓束）→脊髓前角运动神经元，参与完成听觉的防御反射活动。  音场示意 3. 声音定位 个人良好的空间内声音定位能力，其益处是显而易见的（含体育运动过程中）；但人体听觉的感觉上皮，并不能直接编码位置信息，而是通过对中枢神经听觉皮层内，听觉信号的时相和强度，双耳间的比较计算实现的。 ① 声音在空气中传播速度340m/s，所以声音传入时，会造成最大0.5ms的时间差（头部的直径约18cm）；声音越靠近正前/正后方，时差越小，越靠近双耳轴向，时差越大。人类可以检测到两耳间最小至5μs的时间差，呈现出惊人、且精准的时序分辨率。 ② 另外，两耳接收到声音的强度也会有差异，分辨高频声音时，可检测并区分高达10倍的强度差。 三、听枪起跑-反应时间为什么不能低于0.1秒？  从听觉反应信号（指令）产生至人体骨骼肌产生动作反应--听反应时，大致过程如下：① 空气中声波传播（发令枪→鼓膜）；② 感受器时间（鼓膜→毛细胞）；③ 上行听觉传导通路；④ 中枢内辐射；⑤ 下行运动传导通路；⑥ 肌肉收缩时间（肌肉接收到电信号→启动关节运动）。 ① 以空气中传播10m计算，340m/s，约需29ms；正式大赛中起跑器后会有扩音设备，传播距离降低到1-2m，以最大限度保障公平，约需3-6ms。 ② 按两耳间最小可分辨5μs时间差看，听感受器敏感度惊人；鼓膜→毛细胞距离又短，可忽略。 ③和⑤ 传导通路主要靠周围神经纤维上的动作电位传导信号（传导速度12-100m/s），神经纤维直径较粗，且传递沿髓鞘跳跃式进行，速度极快（可达100m/s）。上行+下行通路传导距离按2m估算，共约需20ms。 ④ 中枢内神经纤维辐射传递速度慢很多（神经纤维的直径每增加1μm，其传导速度可增加6m/s），传导速度3-15m/s。另外，传导距离上看，听觉反射和意识性听觉反应（需上传至颞横回→初级运动皮层）间差异较大；后者约0.15m，时间约需10ms，甚至更多；而前者则会小很多（可通过训练而改善）。  不同神经纤维电信号传递 因此，理论上讲，听反应时最小可以达到60-70ms，但实际上传导通路上的神经元“换元”和突触传递也需要时间，各部分神经的传导速度也不会均是最高状态，也就是说，这个理论最小值是不可能达到的。 参考文献 |
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