Il passaggio del suono nell'orecchio. Come sentiamo

Molti di noi a volte sono interessati a una semplice domanda fisiologica su come ascoltiamo. Diamo un'occhiata a in cosa consiste il nostro organo uditivo e come funziona.

Innanzitutto, notiamo che l'analizzatore uditivo ha quattro parti:

1. Orecchio esterno. Comprende la pulsione uditiva, il padiglione auricolare e il timpano. Quest'ultimo serve per isolare l'estremità interna del filo uditivo dall'ambiente. Per quanto riguarda il condotto uditivo, ha una forma completamente curva, lunga circa 2,5 centimetri. Sulla superficie del condotto uditivo ci sono ghiandole ed è anche coperto di peli. Sono queste ghiandole che secernono il cerume, che puliamo al mattino. Inoltre, il condotto uditivo è necessario per mantenere l'umidità e la temperatura necessarie all'interno dell'orecchio.
2. Orecchio medio. Quel componente dell'analizzatore uditivo, che si trova dietro il timpano ed è pieno d'aria, è chiamato orecchio medio. È collegato dalla tromba di Eustachio al rinofaringe. La tromba di Eustachio è un canale cartilagineo abbastanza stretto, normalmente chiuso. Quando facciamo movimenti di deglutizione, si apre e l'aria entra nella cavità attraverso di essa. All'interno dell'orecchio medio ci sono tre piccoli ossicini uditivi: l'incudine, il martello e la staffa. Il martello, con l'aiuto di un'estremità, è collegato alla staffa ed è già con una colata nell'orecchio interno. Sotto l'influenza dei suoni, la membrana timpanica è in costante movimento e gli ossicini uditivi trasmettono ulteriormente le sue vibrazioni verso l'interno. È uno degli elementi più importanti che devono essere studiati quando si considera quale struttura dell'orecchio umano
3. Orecchio interno. In questa parte dell'insieme uditivo ci sono più strutture contemporaneamente, ma solo una di esse, la coclea, controlla l'udito. Ha preso il nome dalla sua forma a spirale. Ha tre canali che sono pieni di fluidi linfatici. Nel canale centrale, il liquido differisce in modo significativo nella composizione dal resto. L'organo deputato all'udito si chiama organo del Corti e si trova nel canale medio. È costituito da diverse migliaia di peli che raccolgono le vibrazioni create dal fluido che si muove attraverso il canale. Genera anche impulsi elettrici, che vengono poi trasmessi alla corteccia cerebrale. Una particolare cellula ciliata risponde a un particolare tipo di suono. Se succede che la cellula ciliata muore, la persona smette di percepire questo o quel suono. Inoltre, per capire come una persona sente, si dovrebbero considerare anche i percorsi uditivi.

vie uditive

Sono un insieme di fibre che conducono gli impulsi nervosi dalla coclea stessa ai centri uditivi della testa. È attraverso i percorsi che il nostro cervello percepisce un suono particolare. I centri uditivi si trovano nei lobi temporali del cervello. Il suono che viaggia attraverso l'orecchio esterno al cervello dura circa dieci millisecondi.

Come percepiamo il suono?

L'orecchio umano elabora i suoni ricevuti dall'ambiente in speciali vibrazioni meccaniche, che poi convertono i movimenti fluidi nella coclea in impulsi elettrici. Passano lungo i percorsi del sistema uditivo centrale fino alle parti temporali del cervello, in modo che possano essere poi riconosciuti ed elaborati. Ora i nodi intermedi e il cervello stesso estraggono alcune informazioni riguardanti il ​​volume e l'altezza del suono, nonché altre caratteristiche, come il tempo in cui il suono viene catturato, la direzione del suono e altre. Pertanto, il cervello può percepire le informazioni ricevute da ciascun orecchio a turno o congiuntamente, ricevendo una singola sensazione.

È noto che all'interno del nostro orecchio ci sono dei “modelli” di suoni già studiati che il nostro cervello ha riconosciuto. Aiutano il cervello a ordinare e identificare correttamente la fonte primaria di informazioni. Se il suono viene ridotto, il cervello inizia di conseguenza a ricevere informazioni errate, che possono portare a un'interpretazione errata dei suoni. Ma non solo i suoni possono essere distorti, nel tempo anche il cervello è soggetto a interpretazioni errate di determinati suoni. Il risultato potrebbe essere una reazione errata di una persona o un'interpretazione errata delle informazioni. Per ascoltare correttamente e interpretare in modo affidabile ciò che udiamo, abbiamo bisogno del lavoro sincrono sia del cervello che dell'analizzatore uditivo. Ecco perché si può notare che una persona sente non solo con le orecchie, ma anche con il cervello.

Pertanto, la struttura dell'orecchio umano è piuttosto complessa. Solo il lavoro coordinato di tutte le parti dell'organo uditivo e del cervello ci consentirà di comprendere e interpretare correttamente ciò che sentiamo.

Il senso dell'udito è una delle cose più importanti nella vita umana. L'udito e la parola insieme costituiscono un importante mezzo di comunicazione tra le persone, servono come base per la relazione delle persone nella società. La perdita dell'udito può portare a problemi comportamentali. I bambini sordi non possono imparare il linguaggio completo.

Con l'aiuto dell'udito, una persona raccoglie vari suoni che segnalano ciò che sta accadendo nel mondo esterno, i suoni della natura che ci circonda: i fruscii della foresta, il canto degli uccelli, i suoni del mare, nonché varie opere musicali. Con l'aiuto dell'udito, la percezione del mondo diventa più luminosa e ricca.

L'orecchio e la sua funzione. Il suono, o onda sonora, è un'alternanza di rarefazione e condensazione dell'aria, che si propaga in tutte le direzioni dalla sorgente sonora. Una sorgente sonora può essere qualsiasi corpo vibrante. Le vibrazioni sonore sono percepite dal nostro organo dell'udito.

L'organo dell'udito è costruito in modo molto complesso ed è costituito dall'orecchio esterno, medio e interno. L'orecchio esterno è costituito dal padiglione auricolare e dal condotto uditivo. I padiglioni auricolari di molti animali possono muoversi. Questo aiuta l'animale a capire da dove proviene anche il suono più basso. Le orecchiette umane servono anche a determinare la direzione del suono, sebbene siano immobili. Il condotto uditivo collega l'orecchio esterno con la sezione successiva: l'orecchio medio.

Il condotto uditivo è bloccato all'estremità interna da una membrana timpanica strettamente tesa. Un'onda sonora che colpisce il timpano lo fa oscillare, vibrare. La frequenza di vibrazione della membrana timpanica è maggiore, maggiore è il suono. Più forte è il suono, più vibra la membrana. Ma se il suono è molto debole, appena udibile, allora queste vibrazioni sono molto piccole. L'udibilità minima di un orecchio allenato è quasi al confine di quelle vibrazioni che vengono create dal movimento casuale delle molecole d'aria. Ciò significa che l'orecchio umano è un apparecchio acustico unico in termini di sensibilità.

Dietro la membrana timpanica si trova la cavità piena d'aria dell'orecchio medio. Questa cavità è collegata al rinofaringe da uno stretto passaggio: il tubo uditivo. Durante la deglutizione, l'aria viene scambiata tra la faringe e l'orecchio medio. Un cambiamento nella pressione dell'aria esterna, ad esempio in un aeroplano, provoca una sensazione spiacevole: "si riempie le orecchie". È spiegato dalla deflessione della membrana timpanica dovuta alla differenza tra la pressione atmosferica e la pressione nella cavità dell'orecchio medio. Durante la deglutizione, il tubo uditivo si apre e la pressione su entrambi i lati del timpano si uniforma.

Nell'orecchio medio ci sono tre piccole ossa, successivamente interconnesse: il martello, l'incudine e la staffa. Il martello collegato alla membrana timpanica trasmette le sue vibrazioni prima all'incudine, quindi le vibrazioni potenziate vengono trasmesse alla staffa. Nella placca che separa la cavità dell'orecchio medio dalla cavità dell'orecchio interno, ci sono due finestre ricoperte da sottili membrane. Una finestra è ovale, una staffa "bussa" ad essa, l'altra è rotonda.

L'orecchio interno inizia dietro l'orecchio medio. Si trova in profondità nell'osso temporale del cranio. L'orecchio interno è un sistema di canali labirintici e contorti pieni di liquido. Ci sono due organi nel labirinto contemporaneamente: l'organo dell'udito - la coclea e l'organo dell'equilibrio - l'apparato vestibolare. La coclea è un canale osseo contorto a spirale che ha due giri e mezzo negli esseri umani. Le vibrazioni della membrana del forame ovale vengono trasmesse al fluido che riempie l'orecchio interno. E, a sua volta, inizia ad oscillare con la stessa frequenza. Vibrando, il liquido irrita i recettori uditivi situati nella coclea. Il canale della coclea per tutta la sua lunghezza è diviso a metà da un setto membranoso. Parte di questa partizione è costituita da una sottile membrana: una membrana. Sulla membrana percepiscono le cellule: i recettori uditivi. Le vibrazioni del fluido che riempiono la coclea irritano i singoli recettori uditivi. Generano impulsi che vengono trasmessi lungo il nervo uditivo al cervello. Il diagramma mostra tutti i successivi processi di trasformazione di un'onda sonora in una segnalazione nervosa. Percezione uditiva. Nel cervello c'è una distinzione tra la forza, l'altezza e la natura del suono, la sua posizione nello spazio. Sentiamo con due orecchie, e questo è di grande importanza nel determinare la direzione del suono. Se le onde sonore arrivano contemporaneamente in entrambe le orecchie, percepiamo il suono al centro (anteriore e posteriore). Se le onde sonore arrivano un po' prima in un orecchio che nell'altro, allora percepiamo il suono o a destra oa sinistra.

1. Parti dell'apparecchio acustico conduttrici e ricettive del suono.

2. Il ruolo dell'orecchio esterno.

3. Il ruolo dell'orecchio medio.

4. Il ruolo dell'orecchio interno.

5. Determinazione della localizzazione della sorgente sonora nel piano orizzontale - effetto binaurale.

6. Determinazione della localizzazione della sorgente sonora nel piano verticale.

7. Apparecchi acustici e protesi. Timpanometria.

8. Compiti.

Pettegolezzo - percezione delle vibrazioni sonore, che viene effettuata dagli organi dell'udito.

4.1. Le parti di conduzione e ricezione del suono dell'apparecchio acustico

L'organo dell'udito umano è un sistema complesso costituito dai seguenti elementi:

1 - padiglione auricolare; 2 - meato uditivo esterno; 3 - timpano; 4 - martello; 5 - incudine; 6 - staffa; 7 - finestra ovale; 8 - scala vestibolare; 9 - finestra rotonda; 10 - scale a tamburo; 11 - canale cocleare; 12 - la membrana principale (basilare).

La struttura dell'apparecchio acustico è mostrata in fig. 4.1.

In base alla caratteristica anatomica, nell'apparecchio acustico umano si distinguono l'orecchio esterno (1-3), l'orecchio medio (3-7) e l'orecchio interno (7-13). In base alle funzioni svolte nell'apparecchio acustico umano, si distinguono le parti che conducono il suono e che ricevono il suono. Questa divisione è mostrata in Fig. 4.2.

Riso. 4.1. La struttura dell'apparecchio acustico (a) e gli elementi dell'organo dell'udito (b)

Riso. 4.2. Rappresentazione schematica degli elementi principali dell'apparecchio acustico umano

4.2. Il ruolo dell'orecchio esterno

Funzione dell'orecchio esterno

L'orecchio esterno è costituito dal padiglione auricolare, dal canale uditivo (a forma di tubo stretto) e dalla membrana timpanica. Il padiglione auricolare svolge il ruolo di collettore di suoni, concentrando il suono

onde sul condotto uditivo, per cui la pressione sonora sul timpano aumenta rispetto alla pressione sonora nell'onda incidente di circa 3 volte. Il canale uditivo esterno, insieme al padiglione auricolare, può essere paragonato a un risuonatore a tubi. La membrana timpanica, che separa l'orecchio esterno dall'orecchio medio, è una placca costituita da due strati di fibre collagene orientate in modo diverso. Lo spessore della membrana è di circa 0,1 mm.

Il motivo della maggiore sensibilità dell'orecchio nella regione dei 3 kHz

Il suono entra nel sistema attraverso il canale uditivo esterno, che è un tubo acustico chiuso su un lato con una lunghezza L = 2,5 cm L'onda sonora attraversa il canale uditivo e viene parzialmente riflessa dal timpano. Di conseguenza, le onde incidenti e riflesse interferiscono e formano un'onda stazionaria. Si verifica la risonanza acustica. Condizioni per la sua manifestazione: la lunghezza d'onda è 4 volte la lunghezza della colonna d'aria nel condotto uditivo. In questo caso, la colonna d'aria all'interno del canale risuonerà per suonare con una lunghezza d'onda pari a quattro delle sue lunghezze. Nel canale uditivo, come in un tubo, risuonerà un'onda di lunghezza λ = 4L = 4x0,025 = 0,1 m La frequenza alla quale si verifica la risonanza acustica è determinata come segue: ν = v /λ = 340/(4x0,025) = 3,4 kHz. Questo effetto risonante spiega il fatto che l'orecchio umano è più sensibile a circa 3 kHz (vedi Equal Loudness Curves nella Lezione 3).

4.3. Il ruolo dell'orecchio medio

La struttura dell'orecchio medio

L'orecchio medio è un dispositivo progettato per trasmettere vibrazioni sonore dall'aria dell'orecchio esterno al mezzo liquido dell'orecchio interno. L'orecchio medio (vedi Figura 4.1) contiene la membrana timpanica, le finestre ovali e rotonde e gli ossicini uditivi (martello, incudine, staffa). È una specie di tamburo (0,8 cm 3 di volume), separato dall'orecchio esterno dalla membrana timpanica e dall'orecchio interno da finestre ovali e rotonde. L'orecchio medio è pieno d'aria. Qualsiasi differenza

la pressione tra l'orecchio esterno e quello medio porta alla deformazione della membrana timpanica. La membrana timpanica è una membrana a forma di imbuto premuta nell'orecchio medio. Da esso, le informazioni sonore vengono trasmesse alle ossa dell'orecchio medio (la forma della membrana timpanica garantisce l'assenza di vibrazioni naturali, il che è molto importante, poiché le vibrazioni naturali della membrana creerebbero un rumore di fondo).

Penetrazione delle onde sonore attraverso l'interfaccia aria-liquido

Per capire lo scopo dell'orecchio medio, considera diretto il passaggio del suono dall'aria al liquido. All'interfaccia tra due mezzi, una parte dell'onda incidente viene riflessa e l'altra parte passa nel secondo mezzo. La quota di energia trasferita da un mezzo all'altro dipende dal valore della trasmittanza β (vedi formula 3.10).

Cioè, quando ci si sposta dall'aria all'acqua, il livello di intensità del suono diminuisce di 29 dB. Da un punto di vista energetico, una tale transizione è assolutamente inefficiente. Per questo motivo, esiste uno speciale meccanismo di trasmissione: un sistema di ossicini uditivi, che svolgono la funzione di far corrispondere le resistenze d'onda dell'aria e del mezzo liquido per ridurre le perdite di energia.

Le basi fisiche del funzionamento degli ossicini uditivi

Il sistema ossiculare è un collegamento sequenziale, il cui inizio (martello) collegato con la membrana timpanica dell'orecchio esterno e l'estremità (staffe)- con una finestra ovale dell'orecchio interno (Fig. 4.3).

Riso. 4.3. Diagramma di propagazione dell'onda sonora dall'orecchio esterno attraverso l'orecchio medio fino all'orecchio interno:

1 - timpano; 2 - martello; 3 - incudine; 4 - staffa; 5 - finestra ovale; 6 - finestra rotonda; 7 - colpo di tamburo; 8 - mossa della lumaca; 9 - decorso vestibolare

Riso. 4.4. Rappresentazione schematica della posizione della membrana timpanica e della finestra ovale: S bp - l'area della membrana timpanica; Così oo - area della finestra ovale

L'area della membrana timpanica è uguale a Bbp = 64 mm 2 e l'area della finestra ovale S oo = 3 mm 2. Schematicamente loro

la disposizione reciproca è mostrata in fig. 4.4.

La pressione sonora P 1 agisce sul timpano, creando una forza

Il sistema osseo funziona come una leva con il rapporto della spalla

L 1 /L 2 \u003d 1.3, che dà un aumento di forza dal lato dell'orecchio interno di 1,3 volte (Fig. 4.5).

Riso. 4.5. Rappresentazione schematica del funzionamento del sistema ossiculare come leva

Pertanto, una forza F 2 \u003d 1,3F 1 agisce sulla finestra ovale, creando una pressione sonora P 2 nel mezzo liquido dell'orecchio interno, che è uguale a

I calcoli eseguiti mostrano che quando il suono passa attraverso l'orecchio medio, il suo livello di intensità aumenta di 28 dB. La perdita del livello di intensità sonora durante il passaggio dall'aria al liquido è di 29 dB. La perdita di intensità totale è solo 1 dB invece di 29 dB, che sarebbe il caso in assenza dell'orecchio medio.

Un'altra funzione dell'orecchio medio è quella di ridurre la trasmissione delle vibrazioni in caso di suono di grande intensità. Con l'aiuto dei muscoli, la connessione tra le ossa può essere riflessamente indebolita a intensità sonore troppo elevate.

Un forte cambiamento di pressione nell'ambiente (ad esempio, associato a un cambiamento di altitudine) può causare l'allungamento del timpano, accompagnato da dolore o addirittura la rottura. Per proteggere da tali cadute di pressione, un piccolo Tromba d'Eustachio, che collega la cavità dell'orecchio medio alla parte superiore della faringe (all'atmosfera).

4.4. Il ruolo dell'orecchio interno

Il sistema di percezione del suono dell'apparecchio acustico è l'orecchio interno e la coclea che vi penetra.

L'orecchio interno è una cavità chiusa. Questa cavità, chiamata labirinto, ha una forma complessa ed è piena di un fluido - perilinfa. Si compone di due parti principali: la coclea, che converte le vibrazioni meccaniche in un segnale elettrico, e il semicerchio dell'apparato vestibolare, che assicura l'equilibrio del corpo nel campo di gravità.

La struttura della lumaca

La coclea è una formazione ossea cava lunga 35 mm e ha la forma di una spirale conica contenente 2,5 riccioli.

La sezione della coclea è mostrata in fig. 4.6.

Lungo tutta la lunghezza della coclea corrono due setti membranosi, uno dei quali è chiamato membrana vestibolare, e l'altro - membrana principale. spazio tra

Riso. 4.6. Struttura schematica della coclea contenente i canali: B - vestibolare; B - tamburo; U - cocleare; RM - membrana vestibolare (Reissner); PM - piastra di copertura; OM - membrana principale (basilare); KO - organo di Corti

loro - il passaggio cocleare - è riempito con un fluido chiamato endolinfa.

I canali vestibolare e timpanico sono riempiti con un liquido speciale chiamato perilinfa. Nella parte superiore della coclea, sono interconnessi. Le vibrazioni della staffa vengono trasmesse alla membrana della finestra ovale, da essa alla perilinfa del passaggio vestibolare, e quindi attraverso la sottile membrana vestibolare all'endolinfa del passaggio cocleare. Le vibrazioni dell'endolinfa vengono trasmesse alla membrana principale, su cui si trova l'organo del Corti, contenente cellule ciliate sensibili (circa 24.000), in cui sorgono potenziali elettrici, trasmessi attraverso il nervo uditivo al cervello.

Il passaggio timpanico termina con una membrana a finestra rotonda, che compensa il movimento della linfa.

La lunghezza della membrana principale è di circa 32 mm. È molto eterogeneo nella sua forma: si espande e si assottiglia nella direzione dalla finestra ovale alla sommità della coclea. Di conseguenza, il modulo elastico della membrana principale vicino alla base della coclea è circa 100 volte maggiore rispetto alla parte superiore.

Proprietà selettive in frequenza della membrana principale della coclea

La membrana principale è una linea di trasmissione eterogenea di eccitazione meccanica. Sotto l'azione di uno stimolo acustico, un'onda si propaga lungo la membrana principale, il cui grado di attenuazione dipende dalla frequenza: minore è la frequenza di stimolazione, più l'onda si propaga lungo la membrana principale dalla finestra ovale. Quindi, ad esempio, un'onda con una frequenza di 300 Hz si propagherà di circa 25 mm dalla finestra ovale prima dell'attenuazione e un'onda con una frequenza di 100 Hz si propagherà di circa 30 mm.

Attualmente si ritiene che la percezione del tono sia determinata dalla posizione della massima vibrazione della membrana principale.

Le oscillazioni della membrana principale stimolano le cellule recettoriali situate nell'organo del Corti, determinando potenziali d'azione trasmessi dal nervo uditivo alla corteccia cerebrale.

4.5. Determinazione della localizzazione della sorgente sonora nel piano orizzontale - effetto binaurale

effetto binaurale- la possibilità di impostare la direzione della sorgente sonora sul piano orizzontale. L'essenza dell'effetto è illustrata in Fig. 4.7.

Lascia che la sorgente sonora sia posizionata alternativamente nei punti A, B e C. Dal punto A, che è direttamente davanti al viso, l'onda sonora colpisce allo stesso modo entrambe le orecchie, mentre il percorso dell'onda sonora verso i padiglioni auricolari è lo stesso, cioè. per entrambe le orecchie, la differenza di percorso δ e la differenza di fase Δφ delle onde sonore sono pari a zero: δ = 0, Δφ = 0. Pertanto, le onde in arrivo hanno la stessa fase e intensità.

Dal punto B, l'onda sonora arriva al padiglione auricolare sinistro e destro in fasi diverse e con intensità diverse, poiché percorre distanze diverse dalle orecchie.

Se la sorgente si trova nel punto C, opposto a uno dei padiglioni auricolari, allora in questo caso la differenza di percorso δ può essere considerata uguale alla distanza tra i padiglioni auricolari: δ ≈ L ≈ 17 cm = 0,17 m In questo caso, la fase la differenza Δφ può essere calcolata con la formula: Δφ = (2π/λ) δ. Per frequenza ν = 1000 Hz e v« 340 m/s λ = v/ν = 0,34 m Da qui si ottiene: Δφ = (2π/λ) δ = (2π/0,340)*0,17 = π. In questo esempio, le onde arrivano in antifase.

Tutte le direzioni reali della sorgente sonora sul piano orizzontale corrisponderanno a una differenza di fase da 0 a π (da 0

Pertanto, la differenza di fase e l'irregolarità delle intensità delle onde sonore che entrano in orecchie diverse forniscono un effetto binaurale. L'uomo con il

Riso. 4.7. Diversa localizzazione della sorgente sonora (A, B, C) sul piano orizzontale: L - la distanza tra i padiglioni auricolari

con udito limitato, può fissare la direzione alla sorgente sonora con una differenza di fase di 6°, che corrisponde a fissare la direzione alla sorgente sonora con una precisione di 3°.

4.6. Determinazione della localizzazione della sorgente sonora nel piano verticale

Consideriamo ora il caso in cui la sorgente sonora si trovi su un piano verticale orientato perpendicolarmente alla retta che collega le due orecchie. In questo caso, viene ugualmente rimosso da entrambe le orecchie e non c'è differenza di fase. I valori di intensità del suono che entra nell'orecchio destro e sinistro sono gli stessi. La Figura 4.8 mostra due di queste sorgenti (A e C). L'apparecchio acustico distinguerà tra queste fonti? Sì. In questo caso, ciò accadrà a causa della forma speciale del padiglione auricolare, che (forma) aiuta a determinare la localizzazione della sorgente sonora.

Il suono proveniente da queste sorgenti cade sui padiglioni auricolari con diverse angolazioni. Ciò porta al fatto che la diffrazione delle onde sonore sui padiglioni auricolari avviene in modi diversi. Di conseguenza, lo spettro del segnale sonoro che entra nel canale uditivo esterno viene sovrapposto con massimi e minimi di diffrazione, a seconda della posizione della sorgente sonora. Queste differenze consentono di determinare la posizione della sorgente sonora sul piano verticale. Apparentemente, come risultato della vasta esperienza di ascolto, le persone hanno imparato ad associare diverse caratteristiche spettrali alle direzioni corrispondenti. Ciò è confermato da dati sperimentali. In particolare, è stato accertato che l'orecchio può essere "ingannato" da una speciale selezione della composizione spettrale del suono. Quindi, una persona percepisce le onde sonore contenenti la parte principale dell'energia nella regione di 1 kHz,

Riso. 4.8. Diversa localizzazione della sorgente sonora sul piano verticale

localizzato "dietro" indipendentemente dalla direzione effettiva. Un'onda sonora con frequenze inferiori a 500 Hz e nella regione di 3 kHz viene percepita come localizzata "davanti". Le sorgenti sonore contenenti la maggior parte dell'energia nella regione degli 8 kHz sono riconosciute come localizzate "dall'alto".

4.7. Apparecchi acustici e protesi. Timpanometria

La perdita dell'udito dovuta a una ridotta conduzione del suono oa una parziale compromissione della percezione del suono può essere compensata con l'ausilio di apparecchi acustici-amplificatori. Negli ultimi anni sono stati compiuti grandi progressi in questo settore, associati allo sviluppo dell'audiologia e alla rapida introduzione di risultati nelle apparecchiature elettroacustiche basate sulla microelettronica. Sono stati creati apparecchi acustici in miniatura che operano in un'ampia gamma di frequenze.

Tuttavia, in alcune forme gravi di sordità e sordità, gli apparecchi acustici non aiutano i pazienti. Ciò si verifica, ad esempio, quando la sordità è associata a danni all'apparato recettore della coclea. In questo caso, la coclea non genera segnali elettrici se sottoposta a vibrazioni meccaniche. Tali lesioni possono essere causate da un dosaggio errato di farmaci usati per curare malattie che non sono affatto correlate a malattie ORL. Attualmente, in questi pazienti è possibile una parziale riabilitazione dell'udito. Per fare ciò, è necessario impiantare elettrodi nella coclea e applicare ad essi segnali elettrici corrispondenti a quelli che si verificano quando esposti a uno stimolo meccanico. Tali protesi della funzione principale della coclea vengono eseguite con l'aiuto di protesi cocleari.

timpanometria - un metodo per misurare la conformità dell'apparato di conduzione del suono del sistema uditivo sotto l'influenza delle variazioni dell'hardware nella pressione dell'aria nel condotto uditivo.

Questo metodo consente di valutare lo stato funzionale della membrana timpanica, la mobilità della catena ossiculare, la pressione nell'orecchio medio e la funzione del tubo uditivo.

Riso. 4.9. Determinazione della conformità dell'apparato fonoconduttore mediante timpanometria

Lo studio inizia con l'installazione di una sonda con una chiocciola inserita, che copre strettamente il condotto uditivo all'inizio del condotto uditivo esterno. Una pressione eccessiva (+) o insufficiente (-) viene creata attraverso la sonda nel condotto uditivo, quindi viene applicata un'onda sonora di una certa intensità. Raggiunto il timpano, l'onda viene parzialmente riflessa e ritorna alla sonda (Fig. 4.9).

Misurare l'intensità dell'onda riflessa consente di giudicare le capacità di conduzione del suono dell'orecchio medio. Maggiore è l'intensità dell'onda sonora riflessa, minore è la mobilità del sistema di conduzione del suono. Una misura della conformità meccanica dell'orecchio medio è parametro di mobilità, misurata in unità convenzionali.

Durante lo studio, la pressione nell'orecchio medio viene modificata da +200 a -200 dPa. Ad ogni valore di pressione viene determinato il parametro di mobilità. Il risultato dello studio è un timpanogramma che riflette la dipendenza del parametro di mobilità dalla quantità di pressione eccessiva nel condotto uditivo. In assenza di patologia dell'orecchio medio, la massima mobilità si osserva in assenza di sovrappressione (P = 0) (Fig. 4.10).

Riso. 4.10. Timpanogrammi con vari gradi di mobilità del sistema

L'aumento della mobilità indica un'elasticità insufficiente della membrana timpanica o una lussazione degli ossicini uditivi. Una ridotta mobilità indica un'eccessiva rigidità dell'orecchio medio associata, ad esempio, alla presenza di liquidi.

Con la patologia dell'orecchio medio, l'aspetto del timpanogramma cambia

4.8. Compiti

1. La dimensione del padiglione auricolare è d = 3,4 cm A quale frequenza si osservano i fenomeni di diffrazione sul padiglione auricolare? Soluzione

Il fenomeno della diffrazione diventa evidente quando la lunghezza d'onda è paragonabile alla dimensione dell'ostacolo o del gap: λ ≤ d. In lunghezze più corte onde o alte frequenze la diffrazione diventa trascurabile.

λ \u003d v / ν \u003d 3,34, ν \u003d v / d \u003d 334 / 3,34 * 10 -2 \u003d 10 4 Hz. Risposta: inferiore a 10 4 Hz.

Riso. 4.11. I principali tipi di timpanogrammi nelle patologie dell'orecchio medio: A - nessuna patologia; B - otite media essudativa; C - violazione della pervietà del tubo uditivo; D - cambiamenti atrofici nella membrana timpanica; E - rottura degli ossicini uditivi

2. Determinare la forza massima che agisce sul timpano umano (area S = 64 mm 2) per due casi: a) soglia uditiva; b) soglia del dolore. La frequenza del suono è presa pari a 1 kHz.

Soluzione

Le pressioni sonore corrispondenti alle soglie dell'udito e del dolore sono rispettivamente ΔΡ 0 = 3?10 -5 Pa e ΔP m = 100 Pa. F = ΔΡ*S. Sostituendo i valori di soglia, otteniamo: F 0 \u003d 310 -5? 64? 10 -6 \u003d 1,9-10 -9 H; F m = 100? 64-10 -6 \u003d 6.410 -3 H.

Risposta: a) F 0 = 1,9 nN; b) F m = 6,4 mN.

3. La differenza nel percorso delle onde sonore che arrivano nell'orecchio sinistro e destro di una persona è χ \u003d 1 cm Determina lo sfasamento tra entrambe le sensazioni sonore per un tono con una frequenza di 1000 Hz.

Soluzione

La differenza di fase risultante dalla differenza di percorso è: Δφ = 2πνχ/ν = 6,28x1000x0,01/340 = 0,18. Risposta:Δφ = 0,18.

L'onda sonora è una doppia oscillazione del mezzo, in cui si distinguono una fase di aumento della pressione ed una fase di diminuzione della pressione. Le vibrazioni sonore entrano nel canale uditivo esterno, raggiungono il timpano e lo fanno vibrare. Nella fase di aumento o ispessimento della pressione, la membrana timpanica, insieme all'impugnatura del martello, si sposta verso l'interno. In questo caso, il corpo dell'incudine, collegato alla testa del martello, a causa dei legamenti di sospensione, viene spostato verso l'esterno, e il lungo germoglio dell'incudine è verso l'interno, spostando così l'interno e la staffa. Premendo nella finestra del vestibolo, la staffa porta a scatti a uno spostamento del perilinfa del vestibolo. L'ulteriore propagazione dell'onda lungo la scala vestibolo trasmette movimenti oscillatori alla membrana di Reissner, che a sua volta mette in moto l'endolinfa e, attraverso la membrana principale, la perilinfa della scala timpanica. Come risultato di questo movimento del perilinfa, si verificano oscillazioni della membrana principale e di Reissner. Ad ogni movimento della staffa verso il vestibolo, la perilinfa porta eventualmente ad uno spostamento verso la cavità timpanica della membrana della finestra del vestibolo. Nella fase di riduzione della pressione, il sistema di trasmissione ritorna nella posizione originaria.

La modalità aerea di trasmettere i suoni all'orecchio interno è la principale. Un altro modo per condurre i suoni all'organo a spirale è la conduzione ossea (tessutale). In questo caso entra in gioco un meccanismo, in cui le vibrazioni sonore dell'aria cadono sulle ossa del cranio, si propagano in esse e raggiungono la coclea. Tuttavia, il meccanismo di trasmissione del suono del tessuto osseo può essere duplice. In un caso, un'onda sonora sotto forma di due fasi, propagandosi lungo l'osso al mezzo liquido dell'orecchio interno, nella fase di pressione sporgerà la membrana della finestra rotonda e, in misura minore, la base della staffa (tenendo conto della pratica incomprimibilità del liquido). Contemporaneamente a un tale meccanismo di compressione, se ne può osservare un altro: una variante inerziale. In questo caso, quando il suono viene trasmesso attraverso l'osso, la vibrazione del sistema di conduzione del suono non coinciderà con le vibrazioni delle ossa del cranio e, di conseguenza, la membrana principale e quella di Reissner vibreranno ed ecciteranno l'organo a spirale nel solito modo. La vibrazione delle ossa del cranio può essere causata toccandolo con un diapason o un telefono. Pertanto, il percorso di trasmissione ossea in caso di violazione della trasmissione del suono attraverso l'aria diventa di grande importanza.

padiglione auricolare. Il ruolo del padiglione auricolare nella fisiologia dell'udito umano è piccolo. Ha un certo significato negli otopici e come raccoglitori di onde sonore.

Meato uditivo esterno. È a forma di tubo, grazie alla quale è un buon conduttore di suoni in profondità. La larghezza e la forma del condotto uditivo non giocano un ruolo speciale nella conduzione del suono. Allo stesso tempo, il suo blocco meccanico impedisce la propagazione delle onde sonore al timpano e porta a una notevole compromissione dell'udito. Nel condotto uditivo vicino alla membrana timpanica viene mantenuto un livello costante di temperatura e umidità, indipendentemente dalle fluttuazioni di temperatura e umidità nell'ambiente esterno, il che garantisce la stabilità dei mezzi elastici della cavità timpanica. A causa della speciale struttura dell'orecchio esterno, la pressione di un'onda sonora nel canale uditivo esterno è doppia rispetto a un campo sonoro libero.

Membrana timpanica e ossicini uditivi. Il ruolo principale della membrana timpanica e degli ossicini uditivi è quello di trasformare le vibrazioni sonore di grande ampiezza e bassa forza in vibrazioni dei fluidi dell'orecchio interno con bassa ampiezza e alta forza (pressione). Le vibrazioni della membrana timpanica portano in subordinazione il movimento del martello, dell'incudine e della staffa. A sua volta, la staffa trasmette vibrazioni alla perilinfa, che provoca lo spostamento delle membrane del dotto cocleare. Il movimento della membrana principale provoca irritazione delle cellule ciliate sensibili dell'organo a spirale, a seguito della quale sorgono gli impulsi nervosi, seguendo il percorso uditivo verso la corteccia cerebrale.

La membrana timpanica vibra principalmente nel suo quadrante inferiore con il movimento sincrono del martello ad essa attaccato. Più vicino alla periferia, le sue fluttuazioni diminuiscono. Alla massima intensità sonora, le oscillazioni della membrana timpanica possono variare da 0,05 a 0,5 mm e l'ampiezza delle oscillazioni è maggiore per i toni a bassa frequenza e minore per i toni ad alta frequenza.

L'effetto di trasformazione si ottiene a causa della differenza nell'area della membrana timpanica e dell'area della base della staffa, il cui rapporto è di circa 55:3 (rapporto area 18:1), nonché grazie al sistema di leve degli ossicini uditivi. Quando convertito in dB, l'azione della leva del sistema ossiculare è di 2 dB e l'aumento della pressione sonora dovuto alla differenza nel rapporto tra le aree utili della membrana timpanica e la base della staffa fornisce un'amplificazione del suono di 23 - 24 dB.

Secondo Bekeshi /I960/, il guadagno acustico totale del trasformatore di pressione sonora è di 25 - 26 dB. Questo aumento di pressione compensa la naturale perdita di energia sonora risultante dalla riflessione di un'onda sonora durante il suo passaggio dall'aria al liquido, soprattutto per le basse e medie frequenze (Vulshtein JL, 1972).

Oltre alla trasformazione della pressione sonora, il timpano; svolge anche la funzione di insonorizzazione (schermatura) della finestra a chiocciola. Normalmente, la pressione sonora trasmessa attraverso il sistema ossiculare al mezzo cocleare raggiunge la finestra del vestibolo un po' prima di quanto non raggiunga la finestra cocleare attraverso l'aria. A causa della differenza di pressione e dello sfasamento, si verifica un movimento perilinfatico, che causa la flessione della membrana principale e l'irritazione dell'apparato recettore. In questo caso, la membrana della finestra cocleare oscilla in modo sincrono con la base della staffa, ma in direzione opposta. In assenza della membrana timpanica, questo meccanismo di trasmissione del suono viene interrotto: l'onda sonora che segue il canale uditivo esterno raggiunge contemporaneamente la finestra del vestibolo e la coclea in fase, per cui l'azione dell'onda si annulla. In teoria, non dovrebbe esserci alcun cambiamento nel perilinfa e irritazione delle cellule ciliate sensibili. Infatti, con un difetto completo della membrana timpanica, quando entrambe le finestre sono ugualmente accessibili alle onde sonore, l'udito si riduce a 45 - 50. La distruzione della catena ossiculare è accompagnata da una significativa perdita dell'udito (fino a 50-60 dB) .

Le caratteristiche del design del sistema a leva consentono non solo di amplificare i suoni deboli, ma anche di svolgere in una certa misura una funzione protettiva: indebolire la trasmissione di suoni forti. Con suoni deboli, la base della staffa oscilla principalmente attorno all'asse verticale. Con suoni forti, lo scorrimento si verifica nell'articolazione incudine-malleolare, principalmente con toni a bassa frequenza, per cui il movimento del lungo processo del martello è limitato. Insieme a questo, la base della staffa inizia ad oscillare principalmente sul piano orizzontale, il che indebolisce anche la trasmissione dell'energia sonora.

Oltre alla membrana timpanica e agli ossicini uditivi, la protezione dell'orecchio interno dall'eccesso di energia sonora viene effettuata a seguito della contrazione dei muscoli della cavità timpanica. Con la contrazione del muscolo della staffa, quando l'impedenza acustica dell'orecchio medio aumenta bruscamente, la sensibilità dell'orecchio interno ai suoni, principalmente di bassa frequenza, diminuisce a 45 dB. Sulla base di ciò, si ritiene che il muscolo della staffa protegga l'orecchio interno dall'energia in eccesso dei suoni a bassa frequenza (Undrits V.F. et al., 1962; Moroz BS, 1978)

La funzione del muscolo tensore della membrana timpanica rimane poco conosciuta. Si ritiene che abbia più a che fare con la ventilazione dell'orecchio medio e il mantenimento della normale pressione nella cavità timpanica che con la protezione dell'orecchio interno. Entrambi i muscoli intra-orecchio si contraggono anche quando si apre la bocca, deglutendo. A questo punto la sensibilità della coclea alla percezione dei suoni bassi diminuisce.

Il sistema di conduzione del suono dell'orecchio medio funziona in modo ottimale quando la pressione dell'aria nella cavità timpanica e nelle cellule mastoidee è uguale alla pressione atmosferica. Normalmente, la pressione dell'aria nel sistema dell'orecchio medio è bilanciata con la pressione dell'ambiente esterno, ciò è ottenuto grazie al tubo uditivo che, aprendosi nel rinofaringe, fornisce il flusso d'aria nella cavità timpanica. Tuttavia, il continuo assorbimento di aria da parte della mucosa della cavità timpanica crea una pressione leggermente negativa al suo interno, che richiede un allineamento costante con la pressione atmosferica. A riposo, il tubo uditivo è solitamente chiuso. Si apre durante la deglutizione o lo sbadiglio a causa della contrazione dei muscoli del palato molle (allungando e sollevando il palato molle). Quando il tubo uditivo viene chiuso a causa di un processo patologico, quando l'aria non entra nella cavità timpanica, si verifica una pressione fortemente negativa. Ciò porta a una diminuzione della sensibilità uditiva e allo stravaso di liquido sieroso dalla membrana mucosa dell'orecchio medio. La perdita dell'udito in questo caso, principalmente toni di basse e medie frequenze, raggiunge i 20 - 30 dB. La violazione della funzione di ventilazione del tubo uditivo influisce anche sulla pressione intralabirintica dei fluidi dell'orecchio interno, che a sua volta compromette la conduzione dei suoni a bassa frequenza.

Le onde sonore, provocando il movimento del fluido del labirinto, fanno vibrare la membrana principale, su cui si trovano le cellule ciliate sensibili dell'organo a spirale. L'irritazione delle cellule ciliate è accompagnata da un impulso nervoso che entra nel ganglio a spirale e quindi lungo il nervo uditivo fino alle sezioni centrali dell'analizzatore.

Il canto degli uccelli, una melodia piacevole, la risata felice di un bambino allegro... Come sarebbe la nostra vita senza i suoni? Non molte persone pensano a quali complessi meccanismi portiamo nel nostro corpo. La nostra capacità di ascoltare dipende da un sistema estremamente complesso, interconnesso e dettagliato. “L'orecchio che ascolta e l'occhio che vede, il Signore li ha fatti entrambi” (Proverbi 20:12). Non vuole che abbiamo dubbi sulla paternità di questo sistema. Al contrario, Dio vuole che l'uomo cammini saldamente nella realizzazione della verità della Creazione: «Sappi che il Signore è Dio, che ci ha creati e noi siamo suoi» (Sal 99,3).

Udito umano progettato per catturare un'ampia gamma di onde sonore, trasformarle in milioni di impulsi elettrici, inviandoli ulteriormente al cervello per un'analisi profonda e veloce. Tutti i suoni vengono effettivamente "ascoltati" dal cervello e poi presentati come provenienti da una fonte esterna. Come funziona il sistema acustico?

Il processo inizia con il suono - il movimento oscillatorio dell'aria - vibrazione, in cui gli impulsi di pressione dell'aria si propagano verso l'ascoltatore, raggiungendo infine il timpano. Il nostro orecchio è estremamente sensibile ed è in grado di percepire variazioni di pressione fino a 0,0000000001 atmosfere.

L'orecchio è composto da 3 parti: esterno, medio e interno. Il suono raggiunge prima l'orecchio esterno attraverso l'aria, quindi colpisce il timpano. La membrana trasmette vibrazioni alle ossa. Qui c'è un cambiamento nel modo in cui il suono viene condotto, dall'aria alle ossa. Il suono viaggia quindi nell'orecchio interno, dove viene trasmesso dal fluido. Pertanto, nel processo di ascolto, sono coinvolti 3 metodi di trasmissione del suono: aria, osso, liquido. Diamo un'occhiata più da vicino a loro.

Udito umano: il viaggio del suono

Il suono raggiunge prima le orecchie, che si comportano come antenne paraboliche. (Fig.1) Il padiglione auricolare umano ha il suo rilievo unico di rigonfiamenti, concavità e solchi, grazie al quale il suono viene dal padiglione auricolare al canale uditivo in due modi. Ciò è necessario per la migliore analisi acustica e tridimensionale, che consente di riconoscere la direzione e la fonte del suono, che è importante per la comunicazione linguistica.

Figura 1 Fonte: APP, www.apologeticspress.org

Il padiglione auricolare amplifica anche le onde sonore, che poi entrano nel canale uditivo - lo spazio dal guscio al timpano è lungo circa 2,5 cm e ha un diametro di circa 0,7 cm Il disegno del Signore è già visibile direttamente qui - il nostro dito è più spesso che il canale uditivo! Altrimenti ci faremmo male udito ancora nell'infanzia. Questo passaggio è sagomato per creare una risonanza di gamma ottimale.

Un'altra caratteristica interessante è la presenza di cera (cerume), che viene costantemente secreta da 4000 ghiandole. Ha proprietà antisettiche, proteggendo l'orecchio da batteri e insetti. Ma come si sgombra continuamente questo stretto passaggio? Il Signore ha curato questo dettaglio, creando un meccanismo di purificazione.

Si scopre che all'interno del passaggio, qualsiasi particella si muove a spirale, poiché le cellule sulla superficie del canale uditivo si allineano sotto forma di una spirale diretta verso l'esterno. Inoltre, l'epidermide (lo strato superiore della pelle) cresce ai lati e non verso l'alto, come di solito accade sulla pelle. Cadendo, si muove a spirale verso l'esterno verso il padiglione auricolare, portando costantemente con sé la cera. Senza un tale sistema di pulizia, il nostro orecchio si ostruirebbe rapidamente.

Udito umano: l'orecchio medio risolve magistralmente il problema più difficile della fisica

Hai mai provato a urlare contro una persona sott'acqua? Questo è praticamente impossibile, poiché il 99,9% del suono che viaggia nell'aria viene riflesso dall'acqua. Ma nel nostro orecchio, il suono viaggia verso le cellule sensibili della coclea attraverso il fluido, poiché queste cellule non possono essere nell'aria. Come si risolve nel nostro orecchio questo difficile compito di transizione del suono dall'aria al liquido? Abbiamo bisogno di un dispositivo corrispondente. Questo ruolo è svolto dall'orecchio medio, che consiste in una membrana, ossa speciali, muscoli e nervi. (Vedi Fig. 2)

Quando raggiunge il timpano, il suono lo fa vibrare. Oscillando, mette in moto un martello, il cui manico è attaccato alla membrana. Il martello, a sua volta, costringe l'osso successivo, chiamato incudine, a muoversi. Tra di loro c'è un'articolazione cartilaginea che, come tutte le altre articolazioni, deve essere costantemente lubrificata per mantenere il funzionamento. Il Signore si è occupato anche di questo: tutto avviene automaticamente senza la nostra partecipazione, quindi non abbiamo nulla di cui preoccuparci.

La parte inferiore dell'incudine, che sembra un asse, trasmette il movimento all'osso successivo, chiamato staffa (a forma di staffa). Come risultato della trasmissione del moto, la staffa viene costantemente spinta. La base ovale inferiore della staffa ricorda un pistone ed entra nella finestra ovale della coclea. Questo pistone è collegato alla finestra ovale da un dispositivo speciale, robusto ma mobile, in modo che il pistone si muova avanti e indietro nella finestra ovale.

Il timpano è incredibilmente sensibile. È in grado di rispondere alle vibrazioni con un diametro di un solo atomo di idrogeno! Ancora più sorprendente è che la membrana è un tessuto vivente con vasi sanguigni e nervi. Le cellule del sangue sono migliaia di volte più grandi di un atomo di idrogeno e mentre si muovono nei vasi vibrano costantemente la membrana, ma allo stesso tempo è ancora in grado di captare una vibrazione sonora delle dimensioni di un atomo di idrogeno. Questo è possibile grazie a un sistema di filtraggio del rumore estremamente efficiente. Dopo aver determinato anche la vibrazione più debole, la membrana può tornare nella sua posizione originale in 5 millesimi di secondo. Se non fosse riuscita a tornare al suo stato normale così rapidamente, ogni suono che le entrava nell'orecchio riecheggiava.

Il martello, l'incudine e la staffa sono le ossa più piccole del nostro corpo. E queste ossa hanno muscoli e nervi! Un muscolo è attaccato da un tendine all'impugnatura del martello, l'altro alla staffa. Cosa stanno facendo? Con un suono forte, è necessario abbassare la sensibilità dell'intero sistema per non danneggiarlo. Con un suono forte e acuto, il cervello reagisce molto più velocemente di quanto abbiamo il tempo di realizzare ciò che abbiamo sentito, mentre costringe istantaneamente i muscoli a contrarsi e attutire la sensibilità. Il tempo di risposta al suono forte è solo di circa 0,15 secondi.

Certamente, le mutazioni genetiche oi cambiamenti graduali casuali proposti dagli evoluzionisti non possono essere responsabili dello sviluppo di un meccanismo così complesso. La pressione dell'aria all'interno dell'orecchio medio dovrebbe essere la stessa della pressione all'esterno del timpano. Il problema è che l'aria all'interno viene assorbita dal corpo. Ciò si traduce in una diminuzione della pressione nell'orecchio medio e una diminuzione della sensibilità del timpano a causa del fatto che viene premuto verso l'interno da una maggiore pressione dell'aria esterna.

Per risolvere questo problema, l'orecchio è dotato di un canale speciale noto come tromba di Eustachio. È un tubo vuoto lungo 3,5 cm che va dall'orecchio interno alla parte posteriore del naso e della gola. Fornisce il ricambio d'aria tra l'orecchio medio e l'ambiente. Durante la deglutizione, lo sbadiglio e la masticazione, muscoli speciali aprono la tromba di Eusticheano, facendo entrare l'aria esterna. Ciò garantisce l'equilibrio della pressione. Un malfunzionamento del tubo provoca dolore, blocco prolungato e persino sanguinamento nell'orecchio. Ma come ha avuto origine in primo luogo e quali parti dell'orecchio medio sono apparse per prime? Come funzionavano l'uno senza l'altro? Un'analisi di tutte le parti dell'orecchio e l'importanza di ciascuna per l'udito umano dimostra la presenza di una complessità irriducibile (l'intero organo deve essere nato come uno o non potrebbe funzionare), che è una potente prova della creazione.

Udito umano: l'orecchio interno: un sistema di incredibile complessità

Quindi, il suono è passato attraverso l'aria al timpano e sotto forma di vibrazione è stato trasmesso alle ossa. Qual è il prossimo? E poi questi movimenti meccanici dovrebbero trasformarsi in segnali elettrici. Questo miracolo di trasformazione avviene nell'orecchio interno. L'orecchio interno è costituito dalla coclea e dai nervi ad essa collegati. Anche qui osserviamo una struttura molto complessa.

Avere due orecchie ci aiuta a calcolare la posizione del suono. La differenza di tempo in cui il suono raggiunge le orecchie può essere di appena 20 milionesimi di secondo, ma questo ritardo è sufficiente per determinare la fonte del suono.

La coclea è un organo speciale dell'orecchio interno, che è disposto a forma di labirinto e riempito con un fluido speciale (perilinfa). Vedere Fig.1 e Fig.3. triplo rivestimento per resistenza e tenuta. Ciò è necessario per i processi sottili che vi si svolgono. Ricordiamo che l'ultimo osso (stape) entra nella finestra ovale della coclea (Fig. 2 e Fig. 3). Dopo aver ricevuto la vibrazione dal timpano, la staffa muove il suo pistone avanti e indietro in questa finestra, creando fluttuazioni di pressione all'interno del liquido. In altre parole, la staffa trasmette la vibrazione sonora alla coclea.

Questa vibrazione si propaga nel fluido della coclea e vi raggiunge uno speciale organo dell'udito, l'organo del Corti. Trasforma le vibrazioni del liquido in segnali elettrici che passano attraverso i nervi al cervello. Dato che la chiocciola è completamente piena di liquido, come fa il pistone ad entrarvi? Ricorda quanto sia quasi impossibile mettere un tappo in una bottiglia completamente riempita. A causa dell'elevata densità del liquido, è difficile comprimerlo.

Si è scoperto che nella parte inferiore della coclea c'è una finestra rotonda (come un'uscita posteriore), coperta da una membrana flessibile. Quando lo stantuffo della staffa entra nella finestra ovale, la membrana della finestra rotonda sottostante si gonfia sotto pressione nel fluido. È come una bottiglia con il fondo di gomma che cade ogni volta che si inserisce il tappo. Con questo ingegnoso dispositivo di scarico della pressione, la staffa può trasmettere vibrazioni sonore al fluido cocleare.

Tuttavia, gli impulsi di pressione non si propagano in un liquido in modo semplice. Per capire come si diffondono, diamo un'occhiata all'interno del labirinto della lumaca (vedi Figura 3 e Figura 4). Il canale labirinto è costituito da tre canali: quello superiore (scala vestibularis), quello inferiore (scala tympani) e il canale centrale (dotto cocleare). Non sono interconnessi e vanno in parallelo nel labirinto.

Dal pistone, la pressione sale nel labirinto fino alla sommità della coclea solo attraverso il canale superiore (e non attraverso tutti e tre). Lì, attraverso un apposito foro di raccordo, la pressione passa nel canale inferiore, che risale il labirinto ed esce in una finestra rotonda. Nella Figura 3, la freccia rossa indica il percorso di pressione dalla finestra ovale fino al cerchio nel labirinto. In alto, la pressione passa in un altro canale, indicato da una freccia blu, ed è diretta lungo di esso fino alla finestra rotonda. Ma perché tutto questo? In che modo questo ci aiuta a sentire?

Il fatto è che al centro dei due canali del labirinto c'è un terzo canale (dotto cocleare), anch'esso riempito di liquido, ma diverso dal liquido degli altri due canali. Questo canale centrale non è collegato agli altri due. È separato dal canale superiore da una piastra flessibile (membrana di Reissner) e dal canale inferiore da una piastra elastica (membrana basilare). Passando lungo il canale superiore lungo il labirinto, il suono nel liquido fa vibrare la piastra superiore. Riscendendo lungo la coclea lungo il canale inferiore, il suono nel liquido fa vibrare la piastra inferiore. Così, mentre il suono viaggia attraverso il fluido del labirinto su per la coclea e poi di nuovo giù, le placche del canale centrale vibrano. Dopo il passaggio del suono, la loro vibrazione svanisce gradualmente. In che modo la vibrazione delle placche del canale medio ci fornisce l'udito?

Tra di loro c'è la parte più importante del sistema uditivo: l'organo di Corti. È estremamente piccolo, ma senza di lui saremmo sordi. Le cellule nervose dell'organo di Corti convertono i movimenti oscillatori delle placche in segnali elettrici. Si chiamano cellule ciliate e svolgono un ruolo enorme. Come riescono le cellule ciliate dell'organo di Corti a convertire le vibrazioni delle placche in segnali elettrici?

Guarda le figure 4 e 5. Il fatto è che queste cellule sono in contatto dall'alto con una speciale membrana tegumentaria dell'organo di Corti, che sembra una gelatina dura. Nella parte superiore delle cellule ciliate ci sono da 50 a 200 ciglia chiamate stereociglia. Entrano nella membrana tegumentaria.

Fig.7

Quando il suono viaggia attraverso il labirinto della coclea, le lamelle del canale medio vibrano e questo fa vibrare la membrana tegumentaria gelatinosa. E il suo movimento provoca l'oscillazione delle steriocilia delle cellule ciliate. L'ondeggiamento delle steriocilia fa sì che le cellule ciliate producano segnali elettrici che vengono inviati ulteriormente al cervello. Incredibile, vero? L'organo di Corti ha circa 20.000 cellule ciliate, che si dividono in interne ed esterne (Fig. 5 e Fig. 6). Ma in che modo la vibrazione delle ciglia produce segnali elettrici?

Si scopre che il movimento delle steriocilia provoca l'apertura e la chiusura di speciali canali ionici sulla loro superficie (Fig. 7). Canali, apertura, lasciano entrare ioni, che cambia la carica elettrica all'interno della cellula ciliata. I cambiamenti nella carica elettrica consentono alla cellula ciliata di inviare segnali elettrici al cervello. Questi segnali sono interpretati dal cervello come suoni. Il problema è che dobbiamo aprire il canale ionico e chiuderlo a velocità fino alla frequenza sonora più alta che possiamo rilevare, fino a 20.000 volte al secondo. Qualcosa deve aprire e chiudere milioni di questi canali sulla superficie delle ciglia fino a 20.000 volte al secondo. Gli scienziati hanno scoperto che per questo scopo, una molla molecolare è attaccata alle superfici degli sterocili!!! (Fig. 7.) Rapidamente allungandosi e contraendosi mentre le ciglia vibrano, fornisce una velocità così elevata di apertura e chiusura dei canali. Design brillante!

Udito umano: ascoltiamo effettivamente con il cervello

La lumaca è in grado di raccogliere ogni strumento dell'orchestra e notare la nota mancante, ascoltare ogni respiro e sentire i sussurri, il tutto a una sorprendente frequenza di campionamento fino a 20.000 volte al secondo. Il cervello interpreta i segnali e determina la frequenza, la forza e il significato dei segnali. Mentre un grande pianoforte ha 240 corde e 88 tasti, l'orecchio interno ha 24.000 "corde" e 20.000 "tasti" che ci consentono di ascoltare un'incredibile quantità e varietà di suoni.

Quanto sopra è solo a metà, poiché la parte più difficile accade nel cervello, che è ciò che effettivamente "sentiamo". Le nostre orecchie sono abbastanza sensibili da sentire una piuma che scivola sui vestiti, ma non riusciamo a sentire il sangue che scorre attraverso i capillari a pochi millimetri dalle nostre orecchie. Se ascoltassimo costantemente il nostro respiro, la deglutizione della saliva, ogni battito cardiaco, movimento articolare, ecc., non saremmo mai in grado di concentrarci su nulla. Il nostro cervello attutisce automaticamente alcuni suoni, in alcuni casi li blocca del tutto. Respira l'aria e vedi se riesci a sentirla. Certo che puoi, ma di solito non senti. Hai inalato circa 21.000 volte nelle ultime 24 ore. La parte uditiva del cervello umano funziona come una guardia di sicurezza, ascoltando ogni suono e dicendoci cosa dobbiamo sentire e cosa no. I suoni possono anche evocare ricordi.

Conclusione

È ovvio che tutte le parti dell'orecchio sono necessarie per l'udito umano. Ad esempio, se tutti i componenti sono a posto, ma non c'è il timpano, come farà il suono a raggiungere le ossa e la coclea? Che senso ha allora avere un labirinto, un organo di Corti e di cellule nervose, se il suono non li raggiunge nemmeno? Se tutto è a posto, inclusa la membrana, ma manca "solo" la finestra ovale o, diciamo, il fluido nella coclea, non ci sarà udito, poiché il suono non può raggiungere le cellule nervose.

L'assenza del più piccolo dettaglio ci renderà sordi e la presenza del resto del sistema - inutile. Inoltre, ogni "piccolo dettaglio" di questa catena è di fatto un sistema di molti componenti. La membrana timpanica, ad esempio, è costituita da tessuto vivente specializzato, attacchi del martello, nervi, vasi sanguigni e così via. La coclea è un labirinto, triplo rivestimento, tre canali separati, fluidi diversi, piastre di canali flessibili, ecc.

È sciocco credere che una tale incredibile complessità sia avvenuta per caso come risultato di un'evoluzione graduale. La complessità osservata del sistema uditivo umano indica la realtà storica della creazione di Adamo da parte di Dio, come dice la Parola di Dio. “L'orecchio che ascolta e l'occhio che vede, il Signore li ha fatti entrambi” (Proverbi 20:12).

Nei numeri futuri, continueremo ad esplorare il disegno di Dio per il corpo umano. Spero che questo articolo ti abbia aiutato a capire più profondamente la Sua saggezza e il Suo amore per te. «Ti loderò, perché sono fatto in modo mirabile e l'anima mia ne è pienamente consapevole» (Sal 139,13). Rendi lode e gratitudine a Dio, perché ne è degno!