Анотація до роботи:

Попов Ю.В. Гідромеханічне та електричне моделювання процесів передачі та перетворення акустичних сигналів у завитці органа слуху. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.02 – “біофізика”. – Інститут отоларингології ім..проф..О.Коломійченка АМН України, Київ, 2003.

В дослідах на двох гідромеханічних (довжина відповідно 300 та 540 мм) та електричній (6 резонансних контурів) моделях завитці органа слуху визначалась можливість існування процесів передачі та перетворення акустичних сигналів (АС) в завитці згідно з теоріями – резонансною Гельмгольца та біжучої хвилі Бекеші. На противагу твердженням Бекеші, що резонансні процеси можуть відбуватися тільки при натягненій в ширину базилярній мембрані (БМ) та при наявності проміжків між резонансними ланками, застосовувалась суцільна БМ, не натягнена ні в ширину, ні в довжину. Передача збуджуючого АС здійснювалась безпосередньо через наповнюючу моделі рідину та біжучою хвилею на БМ. Показано: а) на БМ існують резонанси, місцезнаходження яких на БМ залежить від частоти АС; б) амплітуда резонансних коливань БМ одного порядку з амплітудою АС, тоді як амплітуда біжучої хвилі швидко згасає в напрямку гелікотреми, і час її проходження вздовж БМ набагато (в десятки разів) перевищує час проходження АС безпосередньо через наповнюючу моделі рідину. Висновок: процеси передачі та перетворення АС в завитці відбуваються згідно з резонансною теорією Гельмгольца.

В дисертації наведені теоретичні узагальнення і нове вирішення наукової проблеми у галузі біофізики слуху, що виявляється у розробці нової теорії процесів передачі та перетворення АС в завитці органа слуху ссавців на основі резонансної теорії Гельмгольца.

1. В герметично закритій моделі завитки, адекватній нативній завитці, з суцільною БМ, не натягненою ні в довжину, ні в ширину, у відповідь на подачу синусоїдальних АС на БМ спостерігаються резонансні коливання, місцезнаходження яких на БМ залежить від частоти АС, що узгоджується з резонансною теорією Гельмгольца.

2. Амплітуда коливань резонансних ланок БМ в герметично закритій моделі на три порядки більша за ті амплітуди коливань БМ, які спостерігав Бекеші, що протирічить висновкам Бекеші та узгоджується з резонансною теорією.

3. Розгерметизація моделі значно знижує амплітуду коливань БМ; в моделі з суцільною БМ при вигвинчуванні 10 датчиків (загальна площа отворів близько 750 мм² при площі поперечного перетину вестибулярного каналу моделі 2340 мм²) амплітуда коливань знижувалась в 9,1 рази, що доводить помилковість результатів досліджень Бекеші, Роде, Джонстона та інших дослідників гідромеханіки завитки, які робили технологічні отвори в її стінках.

4. При подачі імпульсного АС на мембрану вхідного вікна моделі (аналог безпосередньої передачі АС через перилімфу) час його передачі до апікального кінця моделі становив 0,9 та 4,1 мс (відповідно до товщини БМ); при подачі такого ж імпульсу біжучою хвилею, час становив 37 та 135 мс, тобто приблизно в 33 рази повільніше, що унеможливлює спосіб передачі АС в завитці згідно з теорією біжучих хвиль.

5. При подачі імпульсного збудження на мембрану вхідного вікна моделі (безпосередня передача) спостерігалось незначне зменшення амплітуди коливань вздовж БМ (приблизно в 1,3 рази), а при передачі імпульсу біжучою хвилею спостерігалось згасання амплітуди коливань БМ в напрямку до гелікотреми в 153 - 170 разів, що доводить неадекватність такого способу передачі АС в завитці.

6. В електричній моделі при подачі імпульсного сигналу спостерігалась передача цього імпульсу від попередньої резонансної ланки на наступну (тобто біжучою хвилею) із згасанням амплітуди імпульсу на 93 - 143 дБ (в залежності від величини резисторів зв’язку), що свідчить проти передачі АС в завитці біжучою хвилею на БМ.

7. Вищенаведене дозволяє зробити загальний висновок, що процеси передачі та перетворення АС в завитці відбуваються за резонансною теорією Гельмгольца, а не теорією біжучих хвиль Бекеші.

Практичні результати, отримані на основі проведених досліджень:

а) на основі резонансної теорії Гельмгольца розроблена теорія передачі та перетворення АС в завитці органа слуху;

б) розроблена діюча модель пятидесятиканального паралельного спектроаналізатора низьких та інфранизьких частот АС;

в) розроблена діюча модель багатоканального кохлеарного імплантату (багатоканального електронного протеза для глухих) з можливістю отримання ними нативного сприйняття звуку;

г) розроблена теорія генерації нормального власного шуму в СС та механізмів появи патологічного ВШ при різних отологічних захворюваннях;

д) розроблений спосіб аудіометричного обстеження в частотних критичних смугах слуху та розроблена діюча модель аудіометра для такого обстеження;

е) розроблений спосіб оцінки коливального стану механічних структур завитки шляхом аудіометричного обстеження (для вияснення локалізації патологічного процесу в периферичній частині СС при отологічних захворюваннях);

є) показані механізми появи сенсорнонейронної приглухуватості;

ж) показана функціональна роль пучка Расмуссена в СС, який є регулювальною ланкою зворотного зв»язку в механізмі автоматичного регулювання підсилення (відомого зараз під назвою «порогова слухова адаптація»).

Публікації автора:

1.Заболотный Д.И.,Попов Ю.В. Механизмы генерации ушного шума // Новости оториноларинголог. и логопатолог.-2002.-№2.-С.50-55.

2.Заболотный Д.И.,Попов Ю.В. Сенсорнонейронная тугоухость или кохлеит? // там же.- 2002.- №3.-С.128-132.

3.Заболотный Д.И.,Попов Ю.В. Аудиометрия в частотных критических полосах слуха // Вестн. оториноларингол.-2002.-№6.-С.9-11.

4. Попов Ю.В. Временные параметры передачи звука в модели улитки органа слуха // Допов. АН УРСР.-серия ’Б’.-1984.-№9.-С.67-69.

5. Попов Ю.В. Суммарные электрические ответы улитки при подаче тональных импульсов с разной частотой заполнения // Ж. ушн.,нос.,горл. бол..-1984.-№3.-С. 48-51.

6. Попов Ю.В. О роли геликотремы улитки органа слуха // там же.-1986.-№3.-С.19-24.

7. Попов Ю.В. Теорія кодування звуку в завитці органа слуху // Тез. 8-го з’їзду отоларингологів України.-Київ,1995.-С.278.

8. Попов Ю.В. Критичний аналіз теорії біжучих хвиль Бекеші в порівнянні з резонансною теорією Гельмгольца // Тез.8-го з’їзду отоларингологів України.-Київ,1995.-С.279.

9. Попов Ю.В. Гідромеханічна модель завитки з суцільною основною мембраною // Ж. вушн.,нос.,горл. хвор.-1996.-№2.-С.38-45.

10. Попов Ю.В. Електричне моделювання процесів передачі акустичних сигналів в завитці // там же.-1996.-№4.-С.17-24.

11. Попов Ю.В. Порівняльний аналіз теорій слуху :біжучих хвиль Бекеші та резонансної – Гельмгольца // там же.-1996.-№4-5.- С.42-53.

12. Попов Ю.В. Нормальний власний вушний шум в слуховій системі // там же.-1996.-№6.-С.7-12.

13.Попов Ю.В. Гідромеханічна модель завитки з дискретною основною мембраною // Фізіол.журн.-1997.-№3.-С.41-47.

14.Попов Ю.В. Гіпотетичні механізми приглухуватості та вушного шуму при отосклерозі // Ж. вушн.,нос.,горл. хвор.-1998.-№2.-С.16-23.

15.Попов Ю.В. Автоматичне регулювання в слуховій системі та вушний шум // Матеріали науково практичної конференції, присвяченої 100-річчю з дня народження О.Коломійченка.-Київ,1998.-С.127-134.

16.Попов Ю.В. Вплив розгерметизації гідромеханічної моделі завитки органа слуху та її коливальні властивості // Ж. вушн.,нос.,горл. хвор.-1999.-№ 3.-С.52-54.

17.Попов Ю.В. Біофізичні механізми нейросенсорної приглухуватості // Матеріали Всеукраїнської весняної конференції товариства отоларингологівУкраїни.-Ужгород,1999.-С.443-446.

18.Попов Ю. Гідромеханічне та електричне моделювання завитки органа слуху // Допов.НАН України.-2001.-5.-С.176-180.

19.Попов Ю.Динамічний діапазон слухової системи // Ж. вушн.,нос.,горл. хвор.-2001.-3.-С.31-34.

20.Попов Ю. Кісткова провідність та приглухуватість // там же.- 2001.-4.-С.69-73.

21.Попов Ю.Вушний шум без приглухуватості // там же.-2001.-6.-С.67-69.

22.Попов Ю. Явище біжучої хвилі в гідромеханічній моделі завитки органа слуху // там же.-2002.-№2.-С.30-35.

23.Попов Ю.,Савчук Л. Інформативність об»єктивних методів обстеження слуху // там же.-2003.- №1.- С.53-59.

24. А.с.1 45089 СССР, МКИ 01 Н 3 8 Устройство для анализа спектра акустических колебаний и вибраций Ю.В.Попов, А.И.Бакшеев. СССР. № 4270004 25-28; заявлено 27.05.87.; Опубл. 22.10.89; Бюл. №7.-С.14.

25.Деклараційний патент на винахід, Україна, МКІ 36410А, А61В5/12:Спосіб аудіометричного обстеження., Д.Заболотний, Ю.Попов, №99126832, заявлено 15.12.99.,опубл. 16.04.01, бюл №3.

26.Деклараційний патент на винахід, Україна, МКІ 49556А, 7А61В5/12: Спосіб оцінки коливального стану механічних структур завитки органа слуху. Д.Заболотний, Ю.Попов, №2001129051, заявлено 26.12.2001, опубл. 16.09.2002, бюл.№9.