Главной задачей человеческого уха является восприятие звука — колебаний воздуха. Однако есть и другой способ звукового восприятия — костная проводимость. Эта технология сегодня все активнее используется производителями гаджетов и техники при разработке новых устройств. Что такое костная проводимость и почему этот способ трансляции звука становится все популярнее?

Вот самый наглядный пример, который позволяет объяснить феномен костной проводимости: если приложить ухо к железнодорожному рельсу, то можно "услышать", а точнее уловить вибрации, приближающегося поезда задолго до того, как звук распространится по воздуху обычным способом. Вибрации будут передаваться по костям черепа. 

Почему мы слышим окружающие звуки

Прежде всего стоит разобраться в том, как устроено человеческое ухо. То, что в быту принято называть ухом, на самом деле всего лишь ушная раковина — небольшая часть органа слуха. Все главные части спрятаны глубоко в височных костях черепа.

Ключевую роль в восприятии звука играют волосковые клетки. В каждом ухе имеется всего около 20 тыс. таких клеток (это очень небольшое количество). Названы они так потому, что на одной стороне их поверхности находятся тонкие выросты — волоски, или стереоцилии. Колебания, передающиеся в ухо, заставляют эти волоски раскачиваться, а сами волосковые клетки, почувствовав эти движения, начинают выделять химическое вещество — нейромедиатор. Оно воздействует на нейроны, которые передают нервный сигнал в мозг. Таким образом происходит восприятие звука.

Однако прежде, чем звуковые колебания достигнут волосковых клеток, им приходится преодолеть довольно сложный путь. Проникнув внутрь уха, звук попадает на специальную мембрану — барабанную перепонку. К ней крепится система из трех очень маленьких косточек, называющихся молоточек, наковальня и стремечко. Это самые маленькие кости человеческого организма. Колебания от барабанной перепонки передаются на молоточек, тот транслирует их на наковальню, которая передает сигнал на стремечко, которое крепится к еще одной мембране — овальному окну. Весь этот механизм действует подобно системе рычагов. Его основная задача заключается в усилении звука. Дело в том, что площадь барабанной перепонки в несколько раз превышает площадь мембраны овального окна. В результате незначительное колебание барабанной перепонки приводит к сильному колебанию мембраны овального окна. 

Кроме того, к молоточку присоединена специальная мышца. Она может натягивать барабанную перепонку, тем самым увеличивая ее чувствительность и позволяя слышать очень тихие звуки. Так что выражение "напрячь слух" имеет не только переносный смысл: нам действительно нужно напрягать мышцы, чтобы расслышать тихие звуки. Еще одна мышца крепится к стремечку. Когда обе мышцы сокращены, они могут полностью обездвижить систему из косточек, тем самым заблокировав передачу звука. Таким образом, вся эта система, с одной стороны, способна усиливать звуки, а с другой — защищать нежные волосковые клетки от воздействия слишком громкого звука. 

Как устроен механизм костной проводимости

Звук способен достигать волосковых клеток не только через барабанную перепонку и систему косточек. Вибрация может напрямую передаваться по костям черепа — ведь волосковые клетки находятся глубоко в височной кости. 

Явление костной проводимости может использоваться в совершенно разных областях. Например, музыканты иногда настраивают инструменты, зажав камертон в зубах. При этом аккорды как будто звучат внутри головы, внешний шум практически не мешает и обе руки остаются свободными. Явление костной проводимости используют и как альтернативный способ передачи звука в привычных наушниках.

В 2013 году в Германии разработали рекламный концепт "Говорящее окно". По задумке инженеров, звук из рекламного ролика передавался на стекла окон общественного транспорта, и когда пассажир прислонял голову к стеклу, то начинал его слышать.

Впервые приспособление, основанное на технологии  костной проводимости, было запатентовано еще в 1923 году. Однако применение таких устройств изначально ограничивалось медицинской сферой. Устройства применялись людьми с ограниченными возможностями слуха. Во второй половине XX века после изобретения костных имплантатов даже появились медицинские аудиоустройства, вживляемые прямо в кость.

Помимо медицины, явление костной проводимости нашло применение при создании подводных наушников для аквалангистов. Устройство размещается за ухом, обеспечивая отличную слышимость под водой.

В последние годы о костной проводимости стало широко известно благодаря гаджету Google Glass, представляющему собой очки, в дужки которых встроены "костные динамики". Главным преимуществом и одновременно недостатком подобного рода наушников является то, что уши остаются незакрытыми и можно спокойно слышать, что происходит вокруг. При этом следует помнить: при использовании таких наушников система барабанной перепонки и косточек не сможет защитить ухо от слишком громкого звука. Не стоит об этом забывать.