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7月25日下午，复旦大学脑科学研究院唐逸泉教授受邀在线揭秘了听觉的发生机制，带我们认识了神奇的耳朵。
因此，听觉与我们的生活是息息相关的，我们时时刻刻都离不开听觉，那么听觉是如何产生的呢？接下来我们一起来了解一下神奇的耳朵。
什么是声音？
首先，什么是声音呢？
声音是物体振动产生的一种波，可被人耳识别的声音的频率范围在20 Hz~20000 Hz之间，当声音的频率低于20 Hz或高于20000 Hz的时候，则不能被我们的耳朵听到，其中，频率低于20 Hz的声波叫做次声波，高于20000 Hz的声波叫做超声波。虽然我们的耳朵没有办法听到次声波和超声波，但是有一些动物或者一些仪器设备是可以听到或检测到这个范围的声波的。
我们听到的声音有三种重要的性质，即声音的三要素，包括音量、音调和音色。
音量是声音的第一个重要参数，又称作声强或响度，表示声音能量的强弱程度，主要取决于声波振幅的大小，振幅越大，则音量越大。比如我们说话时，有的时候声音大，有的时候声音小，我们听音乐时会去调节声音的大小，这个声音的大小就是音量。衡量音量大小的单位是分贝（dB）。0 dB是我们人类能听到的1000 Hz纯音的最低强度，这个声音相当于一只蚊子在离我们3米的距离嗡嗡叫的声音。我们心跳的声音约为15 dB；我们在别人耳朵边上说悄悄话的声音约为30 dB；我们正常说话的声音约为60 dB；这个强度的声音对于我们是舒服的。而当大街上比较吵闹的时候，声音约为70 dB；当大街上同时有很多汽车时，声音约为85 dB；当声音在70~85 dB的时候，我们就会感觉有些吵了。当声音再大一些，摩托车轰鸣的声音约为95 dB；装修时电钻的声音约为100 dB；当我们长期暴露在这样一个声音强度的环境中时，就会容易产生焦虑了。当声音强度更大时，如在KTV里音乐的声音会达到110 dB，在这个环境待久了有可能会觉得耳朵有点疼。飞机起飞的声音可以达到120 dB；鞭炮的声音可以达到150 dB；这个强度的声音会对我们的耳朵造成一定的损伤，会导致鼓膜的充血。
世界卫生组织的研究发现，当一周内在超过80 dB的环境中时间超过40小时，就会对我们的内耳毛细胞造成损伤，而且这个损伤在大多数情况下是不可逆的。后面我们会进一步一起认识什么是毛细胞以及毛细胞的功能。
声音的第二个重要参数叫做音调，又称作音高，表示人耳对声音调子高低的主观感受，主要取决于声波的频率。那么，什么是频率呢？频率是指单位时间内物体振动的次数，与波长成反比，频率的单位为赫兹（Hz），1 Hz指1秒钟振动1次。前面我们提到，人们可以听到的声音频率范围在20~20 000 Hz，而我们能够发出的声音频率范围只有大约85~1100 Hz。不同动物可以听到和发出的声音频率范围是不一样的，如狗可以听到的声音频率范围是15~50 000 Hz，可以发出的声音频率范围是452~1800 Hz；蝙蝠可以通过发出超声波，当超声波遇到物体的时候便被反射回来，通过回声来判断与物体的距离和物体的大小的，因此，蝙蝠是可以发出和听到超声波的，它可以听到的声音频率范围是1000~120 000 Hz，同时它可以发出频率为10 000~120 000 Hz的声音；海豚也可以监测超声波，其可以听到150~150 000 Hz的声音，发出7000~120 000 Hz的声音；大象可以听到的声音频率范围则与人类类似，为1 ~20 000Hz，但它发出的声音只有14~24 Hz，因此我们听到的大象的声音非常的低迷。
声音的第三个重要参数叫做音色，音色又称音品，指不同声音的频率表现在波形方面的特性。不同的发声体由于其材料、结构不同，发出声音的音色也不同。比如钢琴、小提琴、音叉、长笛所发出的声音的波形是不同的，因此我们听到了许多美妙的声音；我们每个人的声音的波形也是不同的，“未见其人，先闻其声”便是通过音色来实现的。
耳朵是如何听见声音的？
那么我们是怎样听到声音的呢？我们都知道，听觉的产生与我们的一个重要器官——耳朵密切相关。
耳朵由外耳、中耳和内耳组成，声波通过外耳和中耳的传递到达耳蜗，耳蜗将声波转变为听神经纤维上的神经冲动，然后神经冲动随听神经到达听觉中枢，从而产生听觉。
我们可以看到，外耳由耳郭和外耳道组成，具有收集和传导声音的作用，可将声音传递到鼓膜。中耳由鼓膜、听小骨、鼓室和咽鼓管组成，中耳的主要功能是将声波振动传递到内耳。内耳由耳蜗和前庭器官两部分组成，耳蜗是由于它长得像蜗牛壳而得名，耳蜗的功能是将传递到耳蜗的机械振动转变为听神经纤维上的神经冲动；前庭则主要负责感受机体的姿势和运动状态以及头部在空间的位置，负责控制我们身体的平衡。
跳舞的毛细胞
我们的听觉感受器位于耳蜗的基底膜上，称为螺旋器，螺旋器及其中所含的毛细胞是真正的声音感受装置，听神经纤维就分布在毛细胞下方的基底膜中。
毛细胞可以分为内毛细胞和外毛细胞，内毛细胞只有1排，而外毛细胞有3排，组成V字型。当声波振动传递到耳蜗后，其可以形成振动，毛细胞感受该振动并产生兴奋而舞动，从而引起听神经纤维产生冲动，并经听神经纤维传递到我们大脑的听觉中枢，从而引起听觉。我们的耳蜗中真正负责把声波传递到大脑里面的只有内毛细胞，而外毛细胞则主要起一个放大器的作用，外毛细胞本身可以感受到声波的振动，随着声音的振动，外毛细胞本身可以产生运动，从而将声音放大，并将声音传递给内毛细胞。
虽然耳蜗本身很小，但是当我们将其放大，可以看到其结构十分精细，耳蜗不同部位的毛细胞会对不同频率的声音做出反应，当声音的频率较高时，声音的传播距离较短，靠近耳蜗底部的毛细胞做出反应并将声音信号传递给听神经，而当声音频率较低时，则声音的传播距离较远，靠近耳蜗顶部的毛细胞做出反应并将声音传递给听神经。
另外，负责感知我们平衡的前庭器官，也是通过毛细胞来将信号传递给大脑从而进行感知的，叫做前庭球囊毛细胞，为一簇毛细胞。比如我们头部的晃动、身体运动的速度等，会引起耳蜗内液体的流动，从而引起前庭球囊毛细胞的兴奋，并将兴奋传递到我们的脑部。
1961年，匈牙利科学家盖欧尔格·冯·贝凯希因发现“内耳耳蜗感音的物理机制”获得了诺贝尔生理学或医学奖。
关注听力健康问题
目前全球约15亿人具有听力问题，其中轻微听力问题的人群为11.5亿。同时，世界卫生组织发布的《世界听力报告》警告说，到2050年，全世界近四分之一（25亿）的人口将有某种程度的听力问题，其中至少有7亿人将需要获得耳科和听力保健以及其他康复服务。
那么什么是听力问题呢？
在声音小于20 dB的情况下，我们能够听到声音，一般来说我们的听力是没有问题的；如果我们无法听到小于20 dB的声音，最低只可以听到20~35 dB的声音，则说明有轻微的听力损失，这时候在安静环境下谈话是没有问题的，但是在吵闹环境下则可能听不清谈话；如果不能听到小于35 dB的声音而能听到小于50 dB的声音，则为中度听力损失，这时候在安静环境下就可能听不清谈话；如果不能听到小于50 dB的声音而能听到小于65 dB的声音，则为中重度听力损失，这时候在谈话中会有困难，需要提高音量后才可以正常交流；如果不能听到小于65 dB的声音而能听到小于80 dB的声音，则为重度听力损失，即便提高音量也不能听到大部分谈话内容；如果不能听到小于80 dB的声音而能听到小于95 dB的声音，则为极重度听力损失，则听到声音会极度困难；如果只能听到95 dB以上的声音，则为完全听力丧失，意味着即使在马路上汽车开过，也无法听到，即我们通常说的耳聋了。另外，还有一种情况是发生单侧听力损失，在这种情况下，我们对声音从哪里传来的判断则会出现问题。
如何保护我们的耳朵？
由于耳朵对于我们认识世界至关重要，而大部分的听力问题，如内耳毛细胞的损伤多数是不可逆的，因此，我们需要从小注意保护听力。
听力问题最好的解决方案是早发现和早治疗。在儿童中，有60%的听力损失可以通过疫苗接种、改善妈妈孕期护理来进行干预的。尽早筛查中耳炎，从而早期发现可能导致听力障碍的因素，可以达到早干预和早治疗的目的。对于听力障碍的高危人群，长期在噪音大的环境中工作的人群，如长期在马路上工作的工人、经常使用电钻等能产生较大噪音的工具的人群、使用具有耳毒性药物的患者以及老年人，也应该定期进行筛查，从而达到早发现和早治疗的目的。由于一旦内耳毛细胞发生损伤，则听力障碍通常是不可逆的，这个时候可以考虑药物治疗和手术治疗，目前的治疗方法有助听器、人工耳蜗植入、康复治疗及手语学习等。
虽然人工耳蜗的植入可以部分代替耳蜗的功能，可以满足我们的日常交流需要，但是仍然会对我们听音乐等造成很大的影响，使我们失去很多美好的感觉。因此，我们在日常生活中，应该在听音乐和看视频的时候注意调低音量，注意用耳健康，尽可能避免造成听力的损伤。
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