El paso del sonido en el oído. ¿Cómo escuchamos?
A muchos de nosotros a veces nos interesa una simple cuestión fisiológica sobre cómo oímos. Veamos en qué consiste nuestro órgano auditivo y cómo funciona.
En primer lugar, observamos que el analizador auditivo consta de cuatro partes:
- Oído externo. Incluye el impulso auditivo, el pabellón auricular y el tímpano. Este último sirve para aislar el extremo interior del cable auditivo del entorno. En cuanto al canal auditivo, tiene una forma completamente curvada, de unos 2,5 centímetros de largo. La superficie del canal auditivo contiene glándulas y también está cubierta de pelos. Son estas glándulas las que secretan cerumen, que limpiamos por la mañana. El canal auditivo también es necesario para mantener la humedad y temperatura necesarias dentro del oído.
- Oído medio. El componente del analizador auditivo que se encuentra detrás del tímpano y está lleno de aire se llama oído medio. Se conecta a través de la trompa de Eustaquio con la nasofaringe. La trompa de Eustaquio es un canal cartilaginoso bastante estrecho que normalmente está cerrado. Cuando realizamos movimientos de deglución, se abre y a través de ella entra aire en la cavidad. Dentro del oído medio hay tres pequeños huesecillos auditivos: el yunque, el martillo y el estribo. El martillo está conectado por un extremo al estribo, que ya está conectado al yeso en el oído interno. Bajo la influencia de los sonidos, el tímpano está en constante movimiento y los huesecillos auditivos transmiten aún más sus vibraciones al interior. Es uno de los elementos más importantes que se deben estudiar al considerar la estructura del oído humano.
- Oído interno. En esta parte del conjunto auditivo hay varias estructuras a la vez, pero solo una de ellas controla la audición: la cóclea. Recibió este nombre por su forma de espiral. Tiene tres canales que están llenos de fluidos linfáticos. En el canal medio, el líquido difiere significativamente en composición del resto. El órgano responsable de la audición se llama órgano de Corti y está situado en el canal medio. Consta de varios miles de pelos que captan las vibraciones creadas por el líquido que se mueve a través del canal. Aquí se generan impulsos eléctricos que luego se transmiten a la corteza cerebral. Una célula ciliada específica responde a un tipo específico de sonido. Si sucede que la célula ciliada muere, entonces la persona deja de percibir tal o cual sonido. Además, para comprender cómo oye una persona, también se deben considerar las vías auditivas.
Vías auditivas
Son un conjunto de fibras que conducen los impulsos nerviosos desde la propia cóclea hasta los centros auditivos de la cabeza. Es gracias a estas vías que nuestro cerebro percibe tal o cual sonido. Los centros auditivos están ubicados en los lóbulos temporales del cerebro. El sonido que viaja a través del oído externo hasta el cerebro dura unos diez milisegundos.
Cómo percibimos el sonido
El oído humano transforma los sonidos recibidos del entorno en vibraciones mecánicas especiales, que luego convierten los movimientos del líquido de la cóclea en impulsos eléctricos. Pasan por las vías del sistema auditivo central hasta las partes temporales del cerebro, para luego ser reconocidos y procesados. Ahora los nodos intermedios y el propio cerebro extraen cierta información sobre el volumen y tono del sonido, así como otras características, como el tiempo de captura del sonido, la dirección del sonido y otras. Así, el cerebro puede percibir la información recibida de cada oído por turno o de forma conjunta, recibiendo una única sensación.
Se sabe que dentro de nuestro oído se almacenan ciertas “plantillas” de sonidos ya aprendidos que nuestro cerebro ha reconocido. Ayudan al cerebro a clasificar y determinar correctamente la fuente principal de información. Si el sonido disminuye, el cerebro comienza a recibir información incorrecta, lo que puede llevar a una interpretación incorrecta de los sonidos. Pero no sólo los sonidos pueden distorsionarse, con el tiempo, el cerebro también está sujeto a una interpretación incorrecta de determinados sonidos. El resultado puede ser la reacción incorrecta de una persona o la interpretación incorrecta de la información. Para escuchar correctamente e interpretar de forma fiable lo que escuchamos, necesitamos el trabajo sincrónico tanto del cerebro como del analizador auditivo. Por eso se puede observar que una persona oye no solo con los oídos, sino también con el cerebro.
Por tanto, la estructura del oído humano es bastante compleja. Sólo el trabajo coordinado de todas las partes del órgano auditivo y del cerebro nos permitirá comprender e interpretar correctamente lo que escuchamos.
El sentido del oído es uno de los más importantes en la vida humana. La audición y el habla juntos constituyen un importante medio de comunicación entre las personas y sirven como base para las relaciones entre las personas en la sociedad. La pérdida de audición puede provocar alteraciones en el comportamiento de una persona. Los niños sordos no pueden aprender el habla completa.
Con la ayuda del oído, una persona capta varios sonidos que señalan lo que está sucediendo en el mundo exterior, los sonidos de la naturaleza que nos rodea: el susurro del bosque, el canto de los pájaros, los sonidos del mar, así como varias piezas musicales. Con la ayuda del oído, la percepción del mundo se vuelve más brillante y rica.
El oído y su función. El sonido, u onda sonora, es una rarefacción y condensación alternas del aire, que se propaga en todas direcciones desde la fuente del sonido. Y la fuente del sonido puede ser cualquier cuerpo oscilante. Nuestro órgano auditivo percibe las vibraciones del sonido.
El órgano de la audición es muy complejo y está formado por el oído externo, medio e interno. El oído externo está formado por el pabellón auricular y el conducto auditivo. Las orejas de muchos animales pueden moverse. Esto ayuda al animal a detectar de dónde proviene incluso el sonido más suave. Los oídos humanos también sirven para determinar la dirección del sonido, aunque no son móviles. El canal auditivo conecta el oído externo con la siguiente sección: el oído medio.
El canal auditivo está bloqueado en el extremo interior por un tímpano muy estirado. Una onda sonora que golpea el tímpano hace que vibre y vibre. Cuanto más alto es el sonido, mayor es la frecuencia de vibración del tímpano. Cuanto más fuerte es el sonido, más vibra la membrana. Pero si el sonido es muy débil, apenas audible, entonces estas vibraciones son muy pequeñas. La audibilidad mínima de un oído entrenado está casi en el límite de aquellas vibraciones creadas por el movimiento aleatorio de las moléculas de aire. Esto significa que el oído humano es un dispositivo auditivo único en términos de sensibilidad.
Detrás del tímpano se encuentra la cavidad llena de aire del oído medio. Esta cavidad está conectada a la nasofaringe por un pasaje estrecho: el tubo auditivo. Al tragar, se intercambia aire entre la faringe y el oído medio. Un cambio en la presión del aire exterior, por ejemplo en un avión, provoca una sensación desagradable: "oídos tapados". Se explica por la desviación del tímpano debido a la diferencia entre la presión atmosférica y la presión en la cavidad del oído medio. Al tragar, el tubo auditivo se abre y se iguala la presión en ambos lados del tímpano.
En el oído medio hay tres pequeños huesos conectados en serie: el martillo, el yunque y el estribo. El martillo, conectado al tímpano, transmite sus vibraciones primero al yunque y luego las vibraciones mejoradas se transmiten al estribo. En la placa que separa la cavidad del oído medio de la cavidad del oído interno, hay dos ventanas cubiertas con finas membranas. Una ventana es ovalada, un estribo la "golpea", la otra es redonda.
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Detrás del oído medio comienza el oído interno. Se encuentra ubicado profundamente en el hueso temporal del cráneo. El oído interno es un sistema de laberintos y canales intrincados llenos de líquido. En el laberinto hay dos órganos: el órgano de la audición, la cóclea, y el órgano del equilibrio, el aparato vestibular. La cóclea es un canal óseo retorcido en espiral que en los humanos tiene dos vueltas y media. Las vibraciones de la membrana de la ventana ovalada se transmiten al líquido que llena el oído interno. Y éste, a su vez, comienza a oscilar con la misma frecuencia. Al vibrar, el líquido irrita los receptores auditivos situados en la cóclea. El canal coclear está dividido por la mitad en toda su longitud por un tabique membranoso. Parte de esta partición consta de una membrana delgada: una membrana. En la membrana hay células perceptivas: receptores auditivos. Las fluctuaciones en el líquido que llena la cóclea irritan los receptores auditivos individuales. Generan impulsos que se transmiten a lo largo del nervio auditivo hasta el cerebro. El diagrama muestra todos los procesos secuenciales de convertir una onda sonora en una señal nerviosa. Percepción auditiva. El cerebro distingue entre la fuerza, altura y naturaleza del sonido y su ubicación en el espacio. Oímos con ambos oídos y esto es de gran importancia para determinar la dirección del sonido. Si las ondas sonoras llegan simultáneamente a ambos oídos, entonces percibimos el sonido en el medio (delante y detrás). Si las ondas sonoras llegan un poco antes a un oído que al otro, entonces percibimos el sonido tanto en el derecho como en el izquierdo. |
1. Partes del audífono conductoras y receptoras del sonido.
2. El papel del oído externo.
3. El papel del oído medio.
4. El papel del oído interno.
5. Determinación de la localización de una fuente sonora en el plano horizontal: efecto binaural.
6. Determinación de la localización de la fuente sonora en el plano vertical.
7. Audífonos y prótesis. Timpanometría.
8. Tareas.
Rumor - percepción de vibraciones sonoras, que es llevada a cabo por los órganos auditivos.
4.1. Partes del audífono conductoras y receptoras del sonido
El órgano auditivo humano es un sistema complejo que consta de los siguientes elementos:
1 - aurícula; 2 - conducto auditivo externo; 3 - tímpano; 4 - martillo; 5 - yunque; 6 - estribo; 7 - ventana ovalada; 8 - escalera vestibular; 9 - ventana redonda; 10 - escala timpánica; 11 - canal coclear; 12 - membrana principal (basilar).
La estructura del audífono se muestra en la Fig. 4.1.
Anatómicamente, el sistema auditivo humano se divide en oído externo (1-3), oído medio (3-7) y oído interno (7-13). Según las funciones realizadas, el sistema auditivo humano se divide en partes conductoras y receptoras de sonido. Esta división se muestra en la Fig. 4.2.
Arroz. 4.1. Estructura del audífono (a) y elementos del órgano auditivo (b)
Arroz. 4.2. Representación esquemática de los principales elementos del sistema auditivo humano.
4.2. Papel del oído externo
Función del oído externo
El oído externo está formado por el pabellón auricular, el conducto auditivo (en forma de tubo estrecho) y el tímpano. La aurícula desempeña el papel de recolector de sonido, concentrando el sonido.
ondas en el canal auditivo, como resultado de lo cual la presión sonora en el tímpano aumenta aproximadamente 3 veces en comparación con la presión sonora en la onda incidente. El conducto auditivo externo junto con la aurícula se puede comparar con un resonador en forma de tubo. El tímpano, que separa el oído externo del oído medio, es una placa formada por dos capas de fibras de colágeno orientadas de forma diferente. El espesor de la membrana es de aproximadamente 0,1 mm.
La razón de la mayor sensibilidad del oído en la región de 3 kHz
El sonido ingresa al sistema a través del conducto auditivo externo, que es un tubo acústico de longitud L = 2,5 cm cerrado por un lado, la onda sonora pasa a través del conducto auditivo y se refleja parcialmente en el tímpano. Como resultado, se produce una interferencia de las ondas incidente y reflejada y se forma una onda estacionaria. Se produce una resonancia acústica. Condiciones para su manifestación: la longitud de onda es 4 veces la longitud de la columna de aire en el canal auditivo. En este caso, la columna de aire dentro del canal resonará con un sonido con una longitud de onda igual a cuatro de sus longitudes de onda. En el conducto auditivo, como en una tubería, resonará una onda con una longitud λ = 4L = 4x0,025 = 0,1 m. La frecuencia a la que se produce la resonancia acústica se determina de la siguiente manera: ν = v /λ = 340/(4x0,025) = 3,4 kHz. Este efecto resonante explica el hecho de que el oído humano es más sensible en frecuencias de alrededor de 3 kHz (consulte las curvas de sonoridad igual en la Conferencia 3).
4.3. Papel del oído medio
Estructura del oído medio
El oído medio es un dispositivo diseñado para transmitir vibraciones sonoras desde el ambiente aéreo del oído externo al ambiente líquido del oído interno. El oído medio (ver Fig. 4.1) contiene la membrana timpánica, las ventanas ovalada y redonda, así como los huesecillos auditivos (martillo, yunque, estribo). Es una especie de tambor (volumen 0,8 cm 3), que está separado del oído externo por el tímpano y del oído interno por ventanas ovaladas y redondas. El oído medio está lleno de aire. Alguna diferencia
La presión entre el oído externo y el medio provoca la deformación del tímpano. El tímpano es una membrana en forma de embudo que se introduce en el oído medio. Desde él se transmite información sonora a los huesos del oído medio (la forma del tímpano asegura la ausencia de vibraciones naturales, lo cual es muy importante, ya que las vibraciones naturales de la membrana crearían un ruido de fondo).
Penetración de una onda sonora a través de la interfaz aire-líquido.
Para comprender el propósito del oído medio, considere directo transición del sonido del aire al líquido. En la interfaz entre dos medios, una parte de la onda incidente se refleja y la otra parte pasa al segundo medio. La fracción de energía transferida de un medio a otro depende del valor del coeficiente de transmitancia β (ver fórmula 3.10).
Es decir, al pasar del aire al agua, el nivel de intensidad del sonido disminuye en 29 dB. Desde el punto de vista energético, tal transición es absolutamente ineficaz. Por esta razón, existe un mecanismo de transmisión especial: un sistema de huesecillos auditivos, que realizan la función de igualar las impedancias de las ondas del aire y del medio líquido para reducir las pérdidas de energía.
Bases físicas del funcionamiento del sistema de huesecillos auditivos.
El sistema de osículos es un vínculo secuencial, cuyo comienzo (martillo) conectado al tímpano del oído externo, y el extremo (estribo)- con la ventana ovalada del oído interno (Fig. 4.3).
Arroz. 4.3. Diagrama de propagación de ondas sonoras desde el oído externo pasando por el oído medio hasta el oído interno:
1 - tímpano; 2 - martillo; 3 - yunque; 4 - estribo; 5 - ventana ovalada; 6 - ventana redonda; 7 - golpe de tambor; 8 - pasaje coclear; 9 - tracto vestibular
Arroz. 4.4. Representación esquemática de la ubicación de la membrana timpánica y la ventana ovalada: S pb - área de la membrana timpánica; S oo - área de la ventana ovalada
El área de la membrana timpánica es Bbn = 64 mm 2 y el área de la ventana ovalada es S oo = 3 mm 2. Esquemáticamente
la posición relativa se muestra en la Fig. 4.4.
La presión sonora P1 actúa sobre el tímpano, creando una fuerza.
El sistema óseo actúa como palanca con la relación del hombro.
L 1 / L 2 = 1,3, lo que da una ganancia de fuerza del oído interno 1,3 veces (Fig. 4.5).
Arroz. 4.5. Representación esquemática del funcionamiento del sistema de huesecillos como palanca.
Por tanto, sobre la ventana ovalada actúa una fuerza F 2 = 1,3F 1, creando una presión sonora P 2 en el medio líquido del oído interno, que es igual a
Los cálculos realizados muestran que cuando el sonido pasa por el oído medio, su nivel de intensidad aumenta en 28 dB. La pérdida de nivel de intensidad sonora durante la transición del aire al líquido es de 29 dB. La pérdida de intensidad total es de sólo 1 dB en lugar de los 29 dB que se producirían en ausencia del oído medio.
Otra función del oído medio es debilitar la transmisión de vibraciones en el caso de sonidos de alta intensidad. Con la ayuda de los músculos, la conexión entre los huesos se puede debilitar por reflejo cuando la intensidad del sonido es demasiado alta.
Un fuerte cambio de presión en el ambiente (por ejemplo, asociado a un cambio de altitud) puede provocar que el tímpano se estire, acompañado de dolor, o incluso se rompa. Para protegerse contra tales cambios de presión, un pequeño La trompa de Eustaquio, que conecta la cavidad del oído medio con la parte superior de la faringe (con la atmósfera).
4.4. Papel del oído interno
El sistema receptor de sonido del audífono es el oído interno y la cóclea que ingresa a él.
El oído interno es una cavidad cerrada. Esta cavidad, llamada laberinto, tiene una forma compleja y está llena de líquido: perilinfa. Consta de dos partes principales: la cóclea, que convierte las vibraciones mecánicas en una señal eléctrica, y el semicírculo del aparato vestibular, que garantiza el equilibrio del cuerpo en el campo de gravedad.
Estructura del caracol
La cóclea es una formación ósea hueca de 35 mm de largo y tiene la forma de una espiral cónica que contiene 2,5 vueltas.
La sección transversal de la cóclea se muestra en la Fig. 4.6.
A lo largo de toda la cóclea, corren dos tabiques membranosos, uno de los cuales se llama membrana vestibular, y el otro - membrana principal. El espacio entre
Arroz. 4.6. Estructura esquemática de la cóclea que contiene canales: B - vestibular; B - tambor; U - coclear; RM - membrana vestibular (de Reissner); PM - placa de cubierta; OM - membrana principal (basilar); KO - órgano de Corti
Ellos, el conducto coclear, están llenos de un líquido llamado endolinfa.
Los canales vestibular y timpánico están llenos de un líquido especial: la perilinfa. En la parte superior de la cóclea están conectados entre sí. Las vibraciones del estribo se transmiten a la membrana de la ventana ovalada, desde ella a la perilinfa del conducto vestibular y luego a través de la delgada membrana vestibular a la endolinfa del conducto coclear. Las vibraciones de la endolinfa se transmiten a la membrana principal, en la que se encuentra el órgano de Corti, que contiene células ciliadas sensibles (unas 24.000), en las que surgen potenciales eléctricos que se transmiten a lo largo del nervio auditivo hasta el cerebro.
El pasaje timpánico termina con una membrana de ventana redonda, que compensa los movimientos de la perilinfa.
La longitud de la membrana principal es de aproximadamente 32 mm. Tiene una forma muy heterogénea: se expande y adelgaza en la dirección desde la ventana ovalada hasta el vértice de la cóclea. Como resultado, el módulo elástico de la membrana principal cerca de la base de la cóclea es aproximadamente 100 veces mayor que en el vértice.
Propiedades selectivas de frecuencia de la membrana principal de la cóclea.
La membrana principal es una línea heterogénea de transmisión de excitación mecánica. Cuando actúa un estímulo acústico, a lo largo de la membrana principal se propaga una onda, cuyo grado de atenuación depende de la frecuencia: cuanto menor sea la frecuencia de estimulación, más lejos de la ventana ovalada se propagará la onda a lo largo de la membrana principal. Así, por ejemplo, una onda con una frecuencia de 300 Hz se extenderá aproximadamente 25 mm desde la ventana ovalada antes de la atenuación, y una onda con una frecuencia de 100 Hz se extenderá aproximadamente 30 mm.
Actualmente se cree que la percepción del tono está determinada por la posición de máxima vibración de la membrana principal.
Las oscilaciones de la membrana basilar estimulan las células receptoras ubicadas en el órgano de Corti, lo que da como resultado potenciales de acción transmitidos por el nervio auditivo a la corteza cerebral.
4.5. Determinación de la localización de una fuente de sonido en el plano horizontal: efecto binaural
efecto binaural- la capacidad de establecer la dirección de la fuente de sonido en el plano horizontal. La esencia del efecto se ilustra en la Fig. 4.7.
Deje que la fuente de sonido se coloque alternativamente en los puntos A, B y C. Desde el punto A, ubicado directamente frente a la cara, la onda de sonido ingresa a ambos oídos por igual y el camino de la onda de sonido hacia los oídos es el mismo, es decir para ambos oídos, la diferencia de trayectoria δ y la diferencia de fase Δφ de las ondas sonoras son iguales a cero: δ = 0, Δφ = 0. Por lo tanto, las ondas entrantes tienen la misma fase e intensidad.
Desde el punto B, la onda sonora llega a los oídos izquierdo y derecho en diferentes fases y con diferentes intensidades, ya que recorre una distancia diferente hasta los oídos.
Si la fuente está ubicada en el punto C, frente a una de las orejas, entonces en este caso la diferencia de trayectoria δ se puede tomar igual a la distancia entre las orejas: δ ≈ L ≈ 17 cm = 0,17 m. En este caso, la fase La diferencia Δφ se puede calcular mediante la fórmula: Δφ = (2π/λ) δ. Para frecuencia ν = 1000 Hz y v« 340 m/s λ = v/ν = 0,34 m. De aquí obtenemos: Δφ = (2π/λ) δ = (2π/0,340)*0,17 = π. En este ejemplo, las ondas llegan en antifase.
Todas las direcciones reales hacia la fuente de sonido en el plano horizontal corresponderán a una diferencia de fase de 0 a π (de 0
Por tanto, la diferencia de fase y la intensidad desigual de las ondas sonoras que entran en diferentes oídos proporcionan un efecto binaural. Un hombre con una norma
Arroz. 4.7. Localización diferente de la fuente de sonido (A, B, C) en el plano horizontal: L - distancia entre los oídos
con audición normal, puede fijar la dirección a la fuente de sonido con una diferencia de fase de 6°, lo que corresponde a fijar la dirección a la fuente de sonido con una precisión de 3°.
4.6. Determinar la localización de una fuente de sonido en el plano vertical.
Consideremos ahora el caso en el que la fuente de sonido está ubicada en un plano vertical orientado perpendicular a la línea recta que conecta ambos oídos. En este caso, está a la misma distancia de ambos oídos y no hay diferencia de fase. Los valores de intensidad del sonido que ingresan al oído derecho e izquierdo son los mismos. La figura 4.8 muestra dos de esas fuentes (A y C). ¿Puede el audífono diferenciar entre estas fuentes? Sí. En este caso, esto sucederá debido a la forma especial de la aurícula, que (forma) ayuda a determinar la localización de la fuente de sonido.
El sonido procedente de estas fuentes llega a los oídos desde diferentes ángulos. Esto lleva al hecho de que la difracción de las ondas sonoras en los oídos se produce de forma diferente. Como resultado, el espectro de la señal sonora que ingresa al conducto auditivo externo se superpone a los máximos y mínimos de difracción, dependiendo de la posición de la fuente de sonido. Estas diferencias permiten determinar la posición de la fuente de sonido en el plano vertical. Aparentemente, como resultado de una amplia experiencia auditiva, la gente ha aprendido a asociar diferentes características espectrales con direcciones correspondientes. Esto lo confirman los datos experimentales. En particular, se ha descubierto que el oído puede ser "engañado" mediante una selección especial de la composición espectral del sonido. Por tanto, una persona percibe ondas sonoras que contienen la mayor parte de energía en la región de 1 kHz,
Arroz. 4.8. Diferente localización de la fuente de sonido en el plano vertical.
localizado "detrás" independientemente de la dirección real. Las ondas sonoras con frecuencias inferiores a 500 Hz y en la región de 3 kHz se perciben localizadas "al frente". Las fuentes de sonido que contienen la mayor parte de la energía en la región de 8 kHz se reconocen como localizadas "desde arriba".
4.7. Audífonos y prótesis. Timpanometría
La pérdida de audición causada por problemas de conducción del sonido o daños parciales en la percepción del sonido se puede compensar con la ayuda de audífonos con amplificador. En los últimos años se han producido grandes avances en este ámbito debido al desarrollo de la audiología y a la rápida introducción de avances en equipos electroacústicos basados en la microelectrónica. Se han creado audífonos en miniatura que funcionan en un amplio rango de frecuencia.
Sin embargo, en algunas formas graves de pérdida auditiva y sordera, los audífonos no ayudan a los pacientes. Esto ocurre, por ejemplo, cuando la sordera se asocia con daños en el aparato receptor de la cóclea. En este caso, la cóclea no genera señales eléctricas cuando se expone a vibraciones mecánicas. Estas lesiones pueden ser causadas por una dosis incorrecta de medicamentos utilizados para tratar enfermedades que no están en absoluto relacionadas con las enfermedades otorrinolaringológicas. Actualmente, en estos pacientes es posible una rehabilitación parcial de la audición. Para ello, es necesario implantar electrodos en la cóclea y aplicarles señales eléctricas correspondientes a las que surgen cuando se exponen a un estímulo mecánico. Esta prótesis de la función principal de la cóclea se realiza mediante prótesis cocleares.
Timpanometría - un método para medir la conformidad del aparato conductor del sonido del sistema auditivo bajo la influencia de cambios de hardware en la presión del aire en el canal auditivo.
Este método permite evaluar el estado funcional del tímpano, la movilidad de la cadena de huesecillos auditivos, la presión en el oído medio y la función del tubo auditivo.
Arroz. 4.9. Determinación de la conformidad del aparato conductor del sonido mediante timpanometría.
El estudio comienza con la instalación de una sonda con un molde que sella el conducto auditivo al inicio del conducto auditivo externo. A través de una sonda, se crea una presión excesiva (+) o insuficiente (-) en el canal auditivo y luego se emite una onda sonora de cierta intensidad. Al llegar al tímpano, la onda se refleja parcialmente y regresa a la sonda (fig. 4.9).
Medir la intensidad de la onda reflejada nos permite juzgar la capacidad de conducción del sonido del oído medio. Cuanto mayor es la intensidad de la onda sonora reflejada, menor es la movilidad del sistema conductor del sonido. Una medida de la distensibilidad mecánica del oído medio es parámetro de movilidad, medido en unidades convencionales.
Durante el estudio, la presión en el oído medio cambia de +200 a -200 dPa. A cada valor de presión se determina el parámetro de movilidad. El resultado del estudio es un timpanograma que refleja la dependencia del parámetro de movilidad de la cantidad de exceso de presión en el canal auditivo. En ausencia de patología del oído medio, la movilidad máxima se observa en ausencia de exceso de presión (P = 0) (fig. 4.10).
Arroz. 4.10. Timpanogramas con distintos grados de movilidad del sistema.
Una mayor movilidad indica una elasticidad insuficiente del tímpano o dislocación de los huesecillos auditivos. La movilidad reducida indica una rigidez excesiva del oído medio, asociada, por ejemplo, a la presencia de líquido.
Con patología del oído medio, la apariencia del timpanograma cambia.
4.8. Tareas
1. El tamaño de la aurícula es d = 3,4 cm ¿A qué frecuencia se observarán los fenómenos de difracción en la aurícula? Solución
El fenómeno de la difracción se hace evidente cuando la longitud de onda es comparable al tamaño del obstáculo o rendija: λ ≤ d. En longitudes más cortas olas o altas frecuencias la difracción se vuelve insignificante.
λ = v/ν = 3,34, ν = v/d = 334/3,34*10 -2 = 10 4 Hz. Respuesta: menos de 10 4 Hz.
Arroz. 4.11. Los principales tipos de timpanogramas para patologías del oído medio: A - ausencia de patología; B - otitis media exudativa; C - violación de la permeabilidad del tubo auditivo; D - cambios atróficos en el tímpano; E - ruptura de los huesecillos auditivos
2. Determine la fuerza máxima que actúa sobre el tímpano del oído de una persona (área S = 64 mm2) para dos casos: a) umbral de audición; b) umbral del dolor. Considere que la frecuencia del sonido es 1 kHz.
Solución
Las presiones sonoras correspondientes a los umbrales de audibilidad y dolor son iguales a ΔΡ 0 = 3?10 -5 Pa y ΔP m = 100 Pa, respectivamente. F = ΔΡ*S. Sustituyendo los valores umbral obtenemos: F 0 = 310 -5 ?64?10 -6 = 1,9-10 -9 H; F m = 100? 64-10-6 = 6,410-3H.
Respuesta: a) F0 = 1,9 nN; b) F m = 6,4 mN.
3. La diferencia en la trayectoria de las ondas sonoras que llegan al oído izquierdo y derecho de una persona es χ = 1 cm Determine el desfase entre ambas sensaciones sonoras para un tono con una frecuencia de 1000 Hz.
Solución
La diferencia de fase que surge debido a la diferencia de carrera es igual a: Δφ = 2πνχ/ν = 6,28x1000x0,01/340 = 0,18. Respuesta:Δφ = 0,18.
Una onda sonora es una doble oscilación de un medio, en la que se distingue una fase de presión creciente y decreciente. Las vibraciones sonoras entran en el conducto auditivo externo, llegan al tímpano y lo hacen vibrar. En la fase de aumento de presión o engrosamiento, el tímpano, junto con el mango del martillo, se mueve hacia adentro. En este caso, el cuerpo del yunque, conectado a la cabeza del martillo, gracias a los ligamentos suspensorios, se mueve hacia afuera, y el largo brote del yunque se mueve hacia adentro, desplazando así el estribo hacia adentro. Al presionar el estribo contra la ventana del vestíbulo, provoca bruscamente un desplazamiento de la perilinfa del vestíbulo. Una mayor propagación de la onda a lo largo de la escalera del vestíbulo transmite movimientos oscilatorios a la membrana de Reissner, que a su vez pone en movimiento la endolinfa y, a través de la membrana principal, la perilinfa de la rampa timpánica. Como resultado de este movimiento de la perilinfa, se producen vibraciones de las membranas principal y de Reissner. Con cada movimiento del estribo hacia el vestíbulo, la perilinfa conduce finalmente a un desplazamiento de la membrana del vestíbulo hacia la cavidad timpánica. En la fase de reducción de presión, el sistema de transmisión vuelve a su posición original.
La ruta aérea para llevar sonidos al oído interno es la principal. Otra forma de conducir sonidos al órgano espiral es la conducción ósea (tejido). En este caso entra en juego un mecanismo por el cual las vibraciones sonoras del aire golpean los huesos del cráneo, se propagan por ellos y llegan a la cóclea. Sin embargo, el mecanismo de transmisión del sonido entre el hueso y el tejido puede ser doble. En un caso, una onda sonora en forma de dos fases, que se propaga a lo largo del hueso hasta el medio líquido del oído interno, en la fase de presión sobresaldrá la membrana de la ventana redonda y, en menor medida, la base del oído interno. estribo (teniendo en cuenta la práctica incompresibilidad del líquido). Simultáneamente con tal mecanismo de compresión, se puede observar otra opción, la inercial. En este caso, cuando el sonido se conduce a través del hueso, la vibración del sistema conductor del sonido no coincidirá con la vibración de los huesos del cráneo y, por tanto, las membranas principal y de Reissner vibrarán y excitarán el órgano espiral de la forma habitual. . La vibración de los huesos del cráneo puede ser causada al tocarlos con un diapasón o un teléfono. Por tanto, la vía de transmisión ósea adquiere gran importancia cuando se altera la transmisión del sonido a través del aire.
Aurícula. El papel de la aurícula en la fisiología de la audición humana es pequeño. Tiene cierta importancia en ototópicos y como recolectores de ondas sonoras.
Canal auditivo externo. Tiene forma de tubo, lo que lo convierte en un buen conductor de sonidos en profundidad. El ancho y la forma del canal auditivo no desempeñan un papel especial en la transmisión del sonido. Al mismo tiempo, su bloqueo mecánico impide la propagación de ondas sonoras al tímpano y provoca un notable deterioro de la audición. En el canal auditivo cerca del tímpano, se mantiene un nivel constante de temperatura y humedad, independientemente de las fluctuaciones de temperatura y humedad en el ambiente externo, lo que garantiza la estabilidad de la media elástica de la cavidad timpánica. Debido a la estructura especial del oído externo, la presión de la onda sonora en el conducto auditivo externo es el doble que en el campo sonoro libre.
Tímpano y huesecillos auditivos. La función principal del tímpano y los huesecillos auditivos es transformar las vibraciones sonoras de gran amplitud y baja fuerza en vibraciones de los fluidos del oído interno con baja amplitud y alta fuerza (presión). Las vibraciones del tímpano subordinan el martillo, el yunque y el estribo. A su vez, el estribo transmite vibraciones a la perilinfa, lo que provoca un desplazamiento de las membranas del conducto coclear. El movimiento de la membrana principal provoca la irritación de las sensibles células ciliadas del órgano espiral, como resultado de lo cual surgen impulsos nerviosos que siguen la vía auditiva hasta la corteza cerebral.
El tímpano vibra principalmente en su cuadrante inferior con el movimiento sincrónico del martillo acoplado a él. Más cerca de la periferia, sus fluctuaciones disminuyen. A la máxima intensidad del sonido, las vibraciones del tímpano pueden variar de 0,05 a 0,5 mm, siendo el rango de vibraciones mayor para los tonos de baja frecuencia y menor para los tonos de alta frecuencia.
El efecto de transformación se logra debido a la diferencia en el área del tímpano y el área de la base del estribo, cuya proporción es de aproximadamente 55:3 (relación de área 18:1), así como debido a al sistema de palanca de los huesecillos auditivos. Cuando se convierte a dB, la acción de palanca del sistema de huesecillos auditivos es de 2 dB, y el aumento de la presión sonora debido a la diferencia en la relación entre las áreas efectivas del tímpano y la base del estribo proporciona una amplificación del sonido de 23 - 24 dB.
Según Bekeshi /I960/, la ganancia acústica total del transformador de presión sonora es de 25 a 26 dB. Este aumento de presión compensa la pérdida natural de energía sonora que se produce como consecuencia de la reflexión de una onda sonora durante su transición del aire al líquido, especialmente para las frecuencias bajas y medias (Wulstein JL, 1972).
Además de la transformación de la presión sonora, el tímpano; También realiza la función de protección acústica (cribado) de la ventana de caracol. Normalmente, la presión sonora transmitida a través del sistema de huesecillos auditivos a los medios de la cóclea llega a la ventana del vestíbulo un poco antes de lo que llega a la ventana de la cóclea a través del aire. Debido a la diferencia de presión y al cambio de fase, se produce el movimiento de la perilinfa, lo que provoca la flexión de la membrana principal y la irritación del aparato receptor. En este caso, la membrana de la ventana coclear oscila sincrónicamente con la base del estribo, pero en dirección opuesta. En ausencia de tímpano, este mecanismo de transmisión del sonido se altera: la siguiente onda sonora del conducto auditivo externo simultáneamente en fase llega a la ventana del vestíbulo y a la cóclea, como resultado de lo cual el efecto de la onda anula cada uno. otro. En teoría, no debería haber desplazamiento de la perilinfa ni irritación de las células ciliadas sensibles. De hecho, con un defecto completo del tímpano, cuando ambas ventanas son igualmente accesibles a las ondas sonoras, la audición se reduce a 45 - 50. La destrucción de la cadena de huesecillos auditivos se acompaña de una pérdida auditiva significativa (hasta 50-60 dB). .
Las características de diseño del sistema de palanca permiten no solo amplificar los sonidos débiles, sino también realizar una función protectora hasta cierto punto: debilitar la transmisión de sonidos fuertes. Con sonidos débiles, la base del estribo vibra principalmente alrededor de un eje vertical. Con sonidos fuertes, se produce un deslizamiento en la articulación yunque-martillo, principalmente con tonos de baja frecuencia, por lo que el movimiento de la larga apófisis del martillo se limita. Al mismo tiempo, la base del estribo comienza a vibrar predominantemente en el plano horizontal, lo que también debilita la transmisión de energía sonora.
Además del tímpano y los huesecillos auditivos, el oído interno está protegido del exceso de energía sonora mediante la contracción de los músculos de la cavidad timpánica. Cuando el músculo del estribo se contrae, cuando la impedancia acústica del oído medio aumenta bruscamente, la sensibilidad del oído interno a sonidos de frecuencias principalmente bajas disminuye a 45 dB. En base a esto, existe la opinión de que el músculo estapedio protege el oído interno del exceso de energía de los sonidos de baja frecuencia (Undrits V.F. et al., 1962; Moroz B.S., 1978)
La función del músculo tensor del tímpano sigue siendo poco conocida. Se cree que tiene más que ver con ventilar el oído medio y mantener una presión normal en la cavidad timpánica que con proteger el oído interno. Ambos músculos intraauriculares también se contraen al abrir la boca y tragar. En este momento, disminuye la sensibilidad de la cóclea a la percepción de sonidos bajos.
El sistema de conducción del sonido del oído medio funciona de manera óptima cuando la presión del aire en la cavidad timpánica y las células mastoides es igual a la presión atmosférica. Normalmente, la presión del aire en el sistema del oído medio se equilibra con la presión del ambiente externo, esto se logra gracias al tubo auditivo que, al abrirse hacia la nasofaringe, proporciona flujo de aire hacia la cavidad timpánica. Sin embargo, la absorción continua de aire por la membrana mucosa de la cavidad timpánica crea en ella una presión ligeramente negativa, que requiere una igualación constante con la presión atmosférica. En un estado de calma, el tubo auditivo suele estar cerrado. Se abre al tragar o bostezar como resultado de la contracción de los músculos del paladar blando (que estira y eleva el paladar blando). Cuando el tubo auditivo se cierra como resultado de un proceso patológico, cuando el aire no ingresa a la cavidad timpánica, se produce una presión bruscamente negativa. Esto conduce a una disminución de la sensibilidad auditiva, así como a la trasudación de líquido seroso de la membrana mucosa del oído medio. La pérdida de audición en este caso, principalmente en tonos de frecuencias bajas y medias, alcanza los 20 - 30 dB. La violación de la función de ventilación del tubo auditivo también afecta la presión intralaberíntica de los líquidos del oído interno, lo que a su vez altera la conducción de sonidos de baja frecuencia.
Las ondas sonoras, que provocan el movimiento del líquido laberíntico, hacen vibrar la membrana principal en la que se encuentran las sensibles células ciliadas del órgano espiral. La irritación de las células ciliadas se acompaña de un impulso nervioso que ingresa al ganglio espiral y luego a lo largo del nervio auditivo hasta las partes centrales del analizador.
El canto de los pájaros, una melodía agradable, la risa alegre de un niño alegre… ¿Cómo sería nuestra vida sin sonidos? No mucha gente piensa en los complejos mecanismos que llevamos en nuestro cuerpo. Nuestra capacidad de oír depende de un sistema extremadamente complejo, interconectado y de intrincado diseño. “El oído que oye y el ojo que ve: ambos creó el Señor” (Proverbios 20:12). No quiere que tengamos dudas sobre la autoría de este sistema. Por el contrario, Dios quiere que el hombre camine firmemente en la conciencia de la verdad de la Creación: “Sepan que Jehová es Dios, que él nos creó y que nosotros le pertenecemos” (Salmo 99:3).
Audición humana diseñado para capturar una amplia gama de ondas sonoras, convertirlas en millones de impulsos eléctricos y enviarlas al cerebro para un análisis rápido y profundo. En realidad, el cerebro “escucha” todos los sonidos y luego nos los presenta como provenientes de una fuente externa. ¿Cómo funciona el sistema auditivo?
El proceso comienza con el sonido, el movimiento oscilatorio del aire, la vibración, en la que los pulsos de presión del aire se propagan hacia el oyente y finalmente llegan al tímpano. Nuestro oído es extremadamente sensible y puede percibir cambios de presión de sólo 0,0000000001 atmósferas.
El oído consta de 3 partes: exterior, media e interior. El sonido llega primero al oído externo a través del aire y luego llega al tímpano. La membrana transmite vibraciones a los huesos. Aquí hay un cambio en el método de transmisión del sonido: del aire a los huesos. Luego, el sonido viaja al oído interno, donde se transmite a través de un líquido. Así, en el proceso de audición se utilizan 3 métodos de transmisión del sonido: aire, hueso y líquido. Echemos un vistazo más de cerca.
Audición humana: el viaje del sonido
En primer lugar, el sonido llega a los oídos, que actúan como antenas parabólicas. (Fig. 1) La aurícula humana tiene su propio relieve único de convexidades, concavidades y surcos, por lo que el sonido viaja desde la aurícula al canal auditivo a lo largo de dos caminos. Esto es necesario para realizar un análisis acústico y tridimensional más fino, lo que le permitirá reconocer la dirección y la fuente del sonido, lo cual es importante para la comunicación lingüística.
Fig.1 Fuente: APP, www.apologeticspress.org
La aurícula también amplifica las ondas sonoras, que luego ingresan al canal auditivo: el espacio entre la cornete y el tímpano mide aproximadamente 2,5 cm de largo y aproximadamente 0,7 cm de diámetro. Aquí se puede ver directamente el designio del Señor: nuestro dedo es más grueso que el ¡canal auditivo! De lo contrario haríamos daño audiencia todavía en la infancia. Este pasaje está diseñado para crear un rango óptimo de resonancia.
Otra característica interesante es la presencia de cera (cerumen), que es secretada constantemente por 4.000 glándulas. Tiene propiedades antisépticas, protegiendo el oído de bacterias e insectos. Pero ¿cómo se limpia constantemente este estrecho pasaje? El Señor también cuidó este detalle, creando un mecanismo de limpieza.
Resulta que dentro del pasaje, cualquier partícula se mueve en espiral, ya que las células en la superficie del canal auditivo están dispuestas en forma de espiral dirigida hacia afuera. Además, la epidermis (la capa superior de la piel) crece allí hacia los lados y no hacia arriba, como suele ocurrir en la piel. A medida que se cae, gira en espiral hacia la aurícula, llevando constantemente cera consigo. Sin un sistema de limpieza de este tipo, nuestros oídos se taparían rápidamente.
Audición humana: el oído medio resuelve magistralmente el problema más difícil de la física
¿Alguna vez has intentado gritarle a una persona bajo el agua? Esto es casi imposible, ya que el 99,9% del sonido que viaja por el aire es reflejado por el agua. Pero en nuestro oído, el sonido viaja a las células sensibles de la cóclea a través de un líquido, ya que estas células no pueden estar en el aire. ¿Cómo se soluciona en nuestro oído este complejo problema de la transición del sonido del aire al líquido? Necesitamos un dispositivo compatible. Este papel lo desempeña el oído medio, que consta de una membrana, huesos, músculos y nervios especiales. (Ver figura 2)
Cuando el sonido llega al tímpano, este vibra. Al balancearse, pone en movimiento un martillo cuyo mango está fijado a la membrana. El martillo, a su vez, fuerza al siguiente hueso, llamado yunque, a moverse. Entre ellas hay una articulación cartilaginosa que, como todas las demás articulaciones, debe lubricarse constantemente para mantener su función. El Señor también se encargó de esto: todo se hace automáticamente sin nuestra participación, por lo que no tenemos nada de qué preocuparnos.
La parte inferior del yunque, que parece un eje, transmite el movimiento al siguiente hueso llamado estribo (tiene forma de estribo). Como resultado de la transmisión del movimiento, el estribo se empuja constantemente. La base ovalada inferior del estribo se asemeja a un pistón y entra en la ventana ovalada de la cóclea. Este pistón está conectado a la ventana ovalada mediante un soporte especial que es fuerte pero móvil de modo que el pistón se mueve hacia adelante y hacia atrás en la ventana ovalada.
El tímpano es increíblemente sensible. ¡Es capaz de responder a vibraciones con un diámetro de tan solo un átomo de hidrógeno! Aún más sorprendente es que la membrana es un tejido vivo con vasos sanguíneos y nervios. Las células sanguíneas son miles de veces más grandes que un átomo de hidrógeno y, cuando se mueven en los vasos, hacen vibrar constantemente la membrana, pero al mismo tiempo aún pueden captar una vibración sonora del tamaño de un átomo de hidrógeno. Esto es posible gracias a un sistema de filtrado de ruido extremadamente eficaz. Tras detectar incluso la más mínima vibración, la membrana puede volver a su posición original en 5 milésimas de segundo. Si no podía volver a un estado normal tan rápido, entonces cada sonido que entrara en su oído haría eco.
El martillo, el yunque y el estribo son los huesos más pequeños de nuestro cuerpo. ¡Y estos huesos tienen músculos y nervios! Un músculo está unido mediante un tendón al mango del martillo y el otro al estribo. ¿Qué están haciendo? Cuando hay un sonido fuerte, es necesario reducir la sensibilidad de todo el sistema para no dañarlo. Cuando se escucha un sonido fuerte y agudo, el cerebro reacciona mucho más rápido de lo que tenemos tiempo para darnos cuenta de lo que hemos escuchado, mientras que instantáneamente obliga a los músculos a contraerse y embotar la sensibilidad. El tiempo de respuesta a un sonido fuerte es de sólo 0,15 segundos.
Ciertamente, las mutaciones genéticas o los cambios aleatorios paso a paso propuestos por los evolucionistas no pueden ser responsables del desarrollo de un mecanismo tan complejo. La presión del aire dentro del oído medio debe ser la misma que la presión fuera del tímpano. El problema es que el aire del interior es absorbido por el cuerpo. Esto conduce a una menor presión en el oído medio y una menor sensibilidad de la membrana debido al hecho de que es presionada hacia adentro por una mayor presión de aire externa.
Para solucionar este problema, el oído está equipado con un canal especial conocido como trompa de Eustaquio. Se trata de un tubo vacío de 3,5 cm de largo que va desde el oído interno hasta la parte posterior de la nariz y la garganta. Asegura el intercambio de aire entre el oído medio y el medio ambiente. Al tragar, bostezar y masticar, músculos especiales abren la trompa de Eustichio y dejan entrar el aire exterior. Esto asegura el equilibrio de presión. Si el tubo no funciona correctamente, puede provocar dolor, obstrucción prolongada e incluso sangrado en el oído. Pero, ¿cómo surgió originalmente y qué partes del oído medio aparecieron primero? ¿Cómo funcionaban uno sin el otro? El análisis de todas las partes del oído y la importancia de cada una de ellas para la audición humana demuestra la presencia de una complejidad irreductible (todo el órgano debe haber surgido como uno solo, de lo contrario no podría funcionar), lo que sugiere fuertemente la creación.
Audición humana: el oído interno: un sistema de increíble complejidad
Entonces, el sonido pasaba a través del aire hasta el tímpano y se transmitía a los huesos en forma de vibración. ¿Que sigue? Y luego estos movimientos mecánicos deberían convertirse en señales eléctricas. Este milagro de transformación ocurre en el oído interno. El oído interno está formado por la cóclea y los nervios adheridos a ella. Aquí también vemos una estructura muy compleja.
tener dos orejas nos ayuda a calcular la ubicación del sonido. La diferencia en el tiempo que el sonido llega a los oídos puede ser de sólo 20 millonésimas de segundo, pero este retraso es suficiente para determinar la fuente del sonido.
La cóclea es un órgano especial del oído interno, que tiene forma de laberinto y está lleno de un líquido especial (perilinfa). Ver Fig.1 y Fig.3. El triple revestimiento garantiza durabilidad y estanqueidad. Esto es necesario para los procesos sutiles que ocurren en él. Recordamos que el último hueso (estribo) entra por la ventana oval de la cóclea (Fig. 2 y Fig. 3). Al recibir la vibración del tímpano, el estribo mueve su pistón hacia adelante y hacia atrás en esta ventana, creando fluctuaciones de presión dentro del líquido. En otras palabras, el estribo transmite vibraciones sonoras a la cóclea.
Esta vibración viaja a través del líquido de la cóclea y llega al órgano especial de la audición, el órgano de Corti. Convierte las vibraciones del líquido en señales eléctricas que pasan por los nervios hasta el cerebro. Dado que la cóclea está completamente llena de líquido, ¿cómo logra entrar el pistón en ella? Recuerde que es casi imposible insertar un corcho en una botella completamente llena. Debido a la alta densidad del líquido, es difícil de comprimir.
Resultó que en la parte inferior de la cóclea hay una ventana redonda (como una salida trasera), cubierta con una membrana flexible. Cuando el pistón del estribo entra en la ventana ovalada, la membrana de la ventana redonda que se encuentra debajo se hincha bajo la presión del líquido. Es como si una botella tuviera un fondo de goma que se flexionara cada vez que empujabas la tapa. Gracias a este ingenioso dispositivo de alivio de presión, el estribo puede transmitir vibraciones sonoras al líquido coclear.
Sin embargo, los impulsos de presión no se propagan de forma sencilla en un líquido. Para entender cómo se propagan, miremos el interior del laberinto del caracol (ver Fig. 3 y Fig. 4). El canal laberíntico consta de tres canales: el superior (scala vestibularis), el inferior (scala tympani) y el canal medio (conducto coclear). No están conectados entre sí y discurren paralelos en el laberinto.
Desde el pistón, la presión sube en el laberinto hasta la parte superior de la cóclea sólo a través del canal superior (y no a través de los tres). Allí, a través de un orificio de conexión especial, la presión pasa al canal inferior, que desciende por el laberinto y sale por una ventana redonda. En la Figura 3, la flecha roja indica la trayectoria de la presión desde la ventana ovalada hasta el círculo del laberinto. En la parte superior, la presión pasa a otro canal, indicado por una flecha azul, y se dirige hacia la ventana redonda. ¿Pero por qué todo esto? ¿Cómo nos ayuda esto a escuchar?
El caso es que en medio de los dos canales del laberinto hay un tercer canal (conducto coclear), también lleno de líquido, pero diferente del líquido de los otros dos canales. Este canal medio no está conectado a los otros dos. Está separado del canal superior por una placa flexible (membrana de Reissner) y del canal inferior por una placa elástica (membrana basal). Al pasar por el canal superior hacia el laberinto, el sonido del líquido hace vibrar la placa superior. Al regresar a la cóclea a través del canal inferior, el sonido en el líquido hace vibrar la placa inferior. Así, cuando el sonido viaja a través del líquido del laberinto hacia arriba y hacia abajo por la cóclea, las placas del canal medio vibran. Después del paso del sonido, su vibración se desvanece gradualmente. ¿Cómo nos proporciona la audición la vibración de las placas del canal medio?
Entre ellos se encuentra la parte más importante del sistema auditivo: el órgano de Corti. Es extremadamente pequeño, pero sin él estaríamos sordos. Las células nerviosas del órgano de Corti convierten los movimientos oscilatorios de las placas en señales eléctricas. Se llaman células ciliadas y juegan un papel muy importante. ¿Cómo convierten las células ciliadas del órgano de Corti las vibraciones de las placas en señales eléctricas?
Mire las figuras 4 y 5. El hecho es que estas células están en contacto desde arriba con una membrana especial que cubre el órgano de Corti, que es similar a una gelatina dura. En la parte superior de las células ciliadas hay entre 50 y 200 cilios llamados estereocilios. Entran en la membrana tegumentaria.
Fig.7
Cuando el sonido pasa a través del laberinto coclear, las placas del canal medio vibran y esto hace que vibre la membrana gelatinosa que lo cubre. Y su movimiento provoca la vibración de los esteriocilios de las células ciliadas. El temblor de los estereocilios hace que las células ciliadas produzcan señales eléctricas que se envían al cerebro. Increíble, ¿no? El órgano de Corti tiene alrededor de 20.000 células ciliadas, que se dividen en internas y externas (Fig. 5 y Fig. 6). Pero ¿cómo produce la oscilación de los cilios señales eléctricas?
Resulta que el movimiento de los esteriocilios provoca la apertura y el cierre de canales iónicos especiales en su superficie (Fig. 7). Los canales se abren, permitiendo la entrada de iones, lo que cambia la carga eléctrica dentro de la célula ciliada. Los cambios en la carga eléctrica permiten que las células ciliadas envíen señales eléctricas al cerebro. Estas señales son interpretadas por el cerebro como sonido. El problema es que tenemos que abrir el canal iónico y cerrarlo a velocidades de hasta la frecuencia de sonido más alta que podamos detectar: hasta 20.000 veces por segundo. Algo debe estar abriendo y cerrando los millones de estos canales en la superficie de los cilios a velocidades de hasta 20.000 veces por segundo. ¡¡¡Los científicos han descubierto que para ello se fija un resorte molecular a las superficies de los esterocilios!!! (Fig. 7.) Al estirarse y contraerse rápidamente cuando los cilios vibran, garantiza una velocidad tan alta de apertura y cierre de los canales. ¡Diseño brillante!
Audición humana: en realidad escuchamos con nuestro cerebro
El caracol puede coger todos los instrumentos de una orquesta y notar una nota perdida, escuchar cada respiración y distinguir susurros, todo ello a una sorprendente frecuencia de muestreo de hasta 20.000 veces por segundo. El cerebro interpreta las señales y determina la frecuencia, intensidad y significado de las señales. Mientras que un piano grande tiene 240 cuerdas y 88 teclas, el oído interno tiene 24.000 "cuerdas" y 20.000 "teclas" que nos permiten escuchar una increíble cantidad y variedad de sonidos.
Lo que describimos anteriormente es sólo la mitad del camino, ya que las cosas más difíciles suceden en el cerebro, que es donde realmente “oímos”. Nuestros oídos son lo suficientemente sensibles como para oír la pluma deslizarse por la ropa, pero no podemos oír la sangre fluyendo a través de los capilares a unos pocos milímetros de nuestros oídos. Si escucháramos constantemente nuestra respiración, tragar saliva, cada latido del corazón, movimiento de las articulaciones, etc., nunca podríamos concentrarnos en nada. Nuestro cerebro amortigua automáticamente algunos sonidos y, en algunos casos, los bloquea por completo. Respire el aire y vea si puede oírlo. Por supuesto que puedes, pero normalmente no escuchas. En las últimas 24 horas, ha realizado aproximadamente 21.000 respiraciones. La parte auditiva del cerebro humano actúa como una fuerza de seguridad, escucha cada sonido y nos dice lo que necesitamos oír y lo que no. Los sonidos también pueden desencadenar recuerdos.
Conclusión
El hecho obvio es que todas las partes del oído son necesarias para garantizar la audición humana. Por ejemplo, si todos los componentes están en su lugar, pero falta el tímpano, ¿cómo viajará el sonido hasta los huesecillos y la cóclea? ¿De qué sirve entonces tener un laberinto, el órgano de Corti y las células nerviosas si ni siquiera les llega el sonido? Si todo está en su lugar, incluida la membrana, pero “sólo” la ventana ovalada o, digamos, falta el líquido en la cóclea, entonces no habrá audición, ya que el sonido no podrá llegar a las células nerviosas.
La ausencia del más mínimo detalle nos volverá sordos, y la presencia del resto del sistema nos volverá inútiles. Además, cada “pequeño detalle” de esta cadena es en realidad un sistema de muchos componentes. El tímpano, por ejemplo, está formado por tejido vivo especial, inserciones en el martillo, nervios, vasos sanguíneos, etc. La cóclea es un laberinto, triple cubierta, tres canales separados, diferentes fluidos, placas de conductos flexibles, etc.
Es una tontería creer que una complejidad tan asombrosa se produjo por casualidad como resultado de una evolución paso a paso. La complejidad observada del sistema auditivo humano apunta a la realidad histórica de la creación de Adán por parte de Dios, como dice la Palabra de Dios. “El oído que oye y el ojo que ve: ambos creó el Señor” (Proverbios 20:12).
En números futuros continuaremos explorando el diseño de Dios para el cuerpo humano. Espero que este artículo te haya ayudado a obtener una comprensión más profunda de Su sabiduría y Su amor por ti. “Te alabo, porque maravillosamente he sido hecho, y mi alma lo sabe” (Salmo 139:13).¡Alaben y agradezcan a Dios, porque Él es digno!
