Сергей Рязанцев - В мире запахов и звуков
Выпускаются и аппараты, подвешивающиеся к мочке ушной раковины в виде клипсы. Такой миниатюрный аппарат позволяет в известной степени скрывать глухим женщинам свой дефект.
Некоторые типы слуховых аппаратов сконструированы по принципу костных телефонов, например отечественный слуховой аппарат ВЗ-1. Он выполнен в форме заколки для волос. Форма и размеры аппарата дают возможность полностью спрятать его в женской прическе и сделать незаметным.
К аппаратам, работающим по принципу костных телефонов, относятся и отечественные слуховые очки ВО-3. Слуховые очки представляют собой слуховой аппарат, смонтированный в очковой оправе.
Дальнейшее усовершенствование слуховых аппаратов идет по пути их миниатюризации. Уже появились слуховые аппараты, вес которых составляет всего несколько десятых долей грамма.
Американская фирма «Рисаунд» создала незаметный слуховой аппарат. Он состоит из миниатюрного микрофона, усилителя и катушки. Весь аппарат оформлен в виде нашейной цепочки с кулоном. На барабанную перепонку с помощью капельки масла наклеивают маленький магнитик. Микрофон улавливает звуки, усилитель их усиливает и подает сигнал в катушку — цепочку вокруг шеи. В такт колебаниям тока в катушке колеблется магнитик в ухе, и человек слышит.
Проделаны первые успешные опыты по использованию в качестве источников питания радиоактивных элементов. Срок службы подобных источников — десятки лет. По данным известной датской фирмы «Отикон», выпускающей слуховые аппараты, сейчас в мире выпускается около 2 миллионов таких аппаратов.
Фирма «Филипс» намерена в скором времени выпустить в продажу в странах Европы и США «невидимый» слуховой аппарат. Благодаря применению микроэлектроники этот аппарат можно вводить внутрь уха. Фирма называет новый слуховой аппарат уникальным и утверждает, что он позволит лицам со слабым слухом вести полнокровную социальную жизнь. Кроме этого, новый слуховой прибор в отличие от обычных слуховых аппаратов свободен от резонанса. Фирма «Филипс» надеется, что с появлением этих миниатюрных слуховых аппаратов мировой сбыт слуховых аппаратов, составляющий 20 млн штук в год, увеличится в три раза. Цена миниатюрного слухового аппарата составляет 2500–2800 гульденов (1300–1400 долларов), то есть он будет на 1000 гульденов дороже обычных слуховых аппаратов.
Современные слуховые аппараты в состоянии оказать действенную помощь более чем 80 % людей, страдающих дефектами слуха. Но как быть тем, кому слуховые аппараты помочь не могут? Вопрос с ними решается гораздо сложнее. Тут мы вплотную подходим к проблеме создания искусственного уха.
«Искусственное ухо»
Моих ушей коснулся он,
И их наполнил шум и звон:
И внял я неба содроганье,
И горний ангелов полет,
И гад морских подводный ход,
И дольней лозы прозябанье.
А. С. Пушкин «Пророк»В конце XVIII века итальянский физик Алессандро Вольта, изучая на себе действие электрического тока на организм, обнаружил, что если разместить электроды на голове так, чтобы ток проходил через внутреннее ухо, то включение и выключение тока вызывает шумы в ушах. «Я ощутил звук или, скорее, шум в обоих ушах, характер которого я не мог более точно определить», — сообщал Вольта в одном из своих писем. Опыты были, видимо, настолько неприятны, что Вольта никогда более не повторял их.
Эти опыты повторили в 30-х годах нашего века ленинградские физиологи и врачи под руководством Г. В. Гершуни, использовав жидкостные электроды (слуховой проход заполняли 1 %-ным раствором поваренной соли). Но лишь в 1957 году была сделана первая попытка непосредственного вживления электрода в слуховой нерв.
Хирурги при вживлении электрода руководствовались следующими соображениями. Если передаваемые по тончайшим проводкам сигналы будут достаточно похожи на те, которые обычно идут в мозг от улитки внутреннего уха, если нерв не поврежден и если работают те участки коры мозга, которые отвечают за слух, — то человек, у которого от рождения или из-за болезни неисправно внутреннее ухо, сможет слышать.
Но прямое подключение микрофона с усилителем к слуховому нерву ничего не дает: как показали опыты на животных, импульсы, идущие в мозг от уха, совсем не похожи на те, что идут, например, по телефонному проводу при разговоре. Это и понятно, ведь они должны вызывать не простое колебание мембраны наушника, а сложные, до сих пор малопонятные нервные процессы, благодаря которым мы слышим и понимаем услышанное.
Хотя далеко не все в деталях механизма звуковосприятия было ясно, в 1970-е годы начались систематические опыты по электродному протезированию людей, у которых были сохранены хотя бы частично слуховой нерв и область коры, анализирующая звуки. Сейчас вживлению электродов с целью возвращения слуха при различных заболеваниях во всем мире подвергнуто несколько тысяч человек.
Выяснено, что необходимо вживлять в слуховой нерв не один электрод, а несколько, каждый из которых должен соответствовать пространственному распределению звуков в улитке (вспомните рассказ «о натянутых струнах и бегущей волне»). Каждая частотная полоса речевой зоны должна быть обеспечена 1 электродом. В настоящее время достигнуто введение 8 электродов.
Уже на следующий день после вживления электрода больной может воспринимать ряд простых слов, музыку. Но качество воспринимаемого звука все же очень низко. Чтобы понимать речь, требуется длительная тренировка, и особенно трудно это дается глухим от рождения, которым не с чем соотнести слышимые неясные шумы. Но все же через месяц обучения больные способны разбирать около 80 % простых слов.
Однако уже сейчас первоначальный энтузиазм врачей несколько охладевает. Так, выражается мнение, что для удовлетворительного понимания речи необходимо вживление не менее 15 электродов, что является технически весьма сложной задачей. Наряду с этим появляется высказывание о большой перспективности стимуляции слуховой зоны коры головного мозга. Этот вопрос пока рассматривается в теоретическом и экспериментальном плане.
Существуют и некоторые другие подходы к созданию искусственного уха. Давайте остановимся несколько подробнее на одном из них, так как он оброс массой самых невероятных легенд. Но для начала нам хотелось бы рассказать вам полулегендарную историю.
В Соединенных Штатах Америки в 60-х годах произошел забавный и вместе с тем загадочный случай. Два человека обошли почти всех врачей своего города с жалобой на странный недуг. Время от времени им слышались голоса людей, которые советовали им покупать то холодильники, то мыло. А потом звучали, по их выражению, «хоры ангелов». Врачи были в недоумении: никаких психических расстройств у пациентов не обнаруживалось. Больных исследовали буквально по косточкам — и опять ничего. А между тем они продолжали утверждать, что их уши отчетливо слышат голоса.
Наконец, доктор Генри Пухарик обратил внимание на то, что и тот и другой пациенты недавно лечили зубы у одного и того же врача. Обратились к нему, и дантист сказал, что он запломбировал им зубы цементом особого состава: в нем была незначительная примесь карборунда.
Мало-помалу все объяснилось. Кристаллы карборунда — типичного полупроводника — принимали коротковолновые радиопередачи. Не совсем еще понятно, правда, каким образом высокочастотные колебания радиоволн превращались в пломбе в звуковые. Но очевидно, что эти колебания воспринимались живым нервом зуба и по нему достигали мозга. Выяснилось также, что эти сверхминиатюрные «транзисторные приемники» в зубах волею случая оказались настроенными на волну станции, передававшей торговую рекламу.
Генри Пухарик, нейрофизиолог по профессии, заинтересовался этим курьезным случаем и начал продолжать исследования. Выяснилось, что в зубах человека действительно имеются свободные нервные окончания, которые связаны со слуховыми центрами мозга. Американский ученый поставил задачу — а нельзя ли использовать эти нервы, чтобы дать возможность слышать людям, у которых поражен кортиев орган?
После долгих экспериментов совместно с зубным врачом Иосифом Лоуренсом, Генри Пухарик, наконец, предложил следующий оригинальный способ использования «слуховых» возможностей зуба. Миниатюрный микрофон, который можно носить на руке, как часы, связан с таким же миниатюрным передатчиком, преобразующим звуки в радиосигналы. Эти сигналы улавливает приемник, который вмонтирован в зуб. Ничего удивительного в этом нет, если учесть, что приемник представляет собой тонкий слой полупроводникового сплава, наложенный на свободные нервные окончания в зубе. Этот полупроводниковый сплав образует пьезоэлектрический элемент. Сверху он прикрыт слоем золота или серебра, который служит антенной.
