Trecerea sunetului în ureche. Cum auzim

Mulți dintre noi suntem uneori interesați de o simplă întrebare fiziologică cu privire la modul în care auzim. Să vedem în ce constă organul nostru auditiv și cum funcționează.

În primul rând, observăm că analizatorul auditiv are patru părți:

1. Urechea externa. Include impulsul auditiv, auricularul și timpanul. Acesta din urmă servește la izolarea capătului interior al firului auditiv de mediu. În ceea ce privește canalul urechii, acesta are o formă complet curbată, de aproximativ 2,5 centimetri lungime. Suprafața canalului urechii conține glande și este, de asemenea, acoperită cu fire de păr. Aceste glande sunt cele care secretă ceara, pe care o curățăm dimineața. Canalul urechii este, de asemenea, necesar pentru a menține umiditatea și temperatura necesare în interiorul urechii.
2. urechea medie. Acea componentă a analizorului auditiv, care se află în spatele timpanului și este umplută cu aer, se numește urechea medie. Se conectează prin trompa lui Eustachiu la nazofaringe. Trompa lui Eustachiu este un canal cartilaginos destul de îngust, care este în mod normal închis. Când facem mișcări de înghițire, se deschide și aerul intră în cavitate prin ea. În interiorul urechii medii se află trei osicule auditive mici: incusul, malleusul și stape. Mareleul este conectat la un capăt cu etrierul, care este deja conectat la turnarea din urechea internă. Sub influența sunetelor, timpanul este în continuă mișcare, iar osiculele auditive își transmit în continuare vibrațiile în interior. Este unul dintre cele mai importante elemente care trebuie studiate atunci când avem în vedere structura urechii umane.
3. Urechea internă. În această parte a ansamblului auditiv există mai multe structuri simultan, dar numai una dintre ele controlează auzul - cohleea. A primit acest nume datorită formei sale spiralate. Are trei canale care sunt umplute cu fluide limfatice. În canalul de mijloc, lichidul diferă semnificativ în compoziție de restul. Organul responsabil de auz se numește organul lui Corti și este situat în canalul mijlociu. Este format din câteva mii de fire de păr care captează vibrațiile create de lichidul care se deplasează prin canal. Aici sunt generate impulsuri electrice, care sunt apoi transmise cortexului cerebral. O anumită celulă de păr răspunde la un anumit tip de sunet. Dacă se întâmplă ca celula de păr să moară, atunci persoana încetează să mai perceapă cutare sau cutare sunet. De asemenea, pentru a înțelege modul în care o persoană aude, ar trebui să ia în considerare și căile auditive.

Căile auditive

Sunt un set de fibre care conduc impulsurile nervoase de la cohlee însuși către centrii auditivi ai capului. Datorită acestor căi, creierul nostru percepe un sunet sau altul. Centrii auditivi sunt localizați în lobii temporali ai creierului. Sunetul care circulă prin urechea exterioară către creier durează aproximativ zece milisecunde.

Cum percepem sunetul

Urechea umană procesează sunetele primite din mediu în vibrații mecanice speciale, care apoi transformă mișcările fluidului din cohlee în impulsuri electrice. Ele trec de-a lungul căilor sistemului auditiv central către părțile temporale ale creierului, pentru a fi apoi recunoscute și procesate. Acum nodurile intermediare și creierul însuși extrag unele informații referitoare la volumul și înălțimea sunetului, precum și alte caracteristici, precum timpul de captare a sunetului, direcția sunetului și altele. Astfel, creierul poate percepe informațiile primite de la fiecare ureche pe rând sau împreună, primind o singură senzație.

Se știe că în interiorul urechii noastre sunt stocate anumite „șabloane” de sunete deja învățate pe care creierul nostru le-a recunoscut. Ele ajută creierul să sorteze corect și să determine sursa primară de informații. Dacă sunetul scade, creierul începe în consecință să primească informații incorecte, ceea ce poate duce la interpretarea incorectă a sunetelor. Dar nu numai sunetele pot fi distorsionate; în timp, creierul este, de asemenea, supus interpretării incorecte a anumitor sunete. Rezultatul poate fi reacția incorectă a unei persoane sau interpretarea incorectă a informațiilor. Pentru a auzi corect și a interpreta în mod fiabil ceea ce auzim, avem nevoie de lucru sincron atât al creierului, cât și al analizorului auditiv. De aceea, se poate observa că o persoană aude nu numai cu urechile, ci și cu creierul.

Astfel, structura urechii umane este destul de complexă. Doar munca coordonată a tuturor părților organului auditiv și a creierului ne va permite să înțelegem și să interpretăm corect ceea ce auzim.

Simțul auzului este unul dintre cele mai importante din viața umană. Auzul și vorbirea împreună constituie un mijloc important de comunicare între oameni și servesc drept bază pentru relațiile dintre oamenii din societate. Pierderea auzului poate duce la tulburări în comportamentul unei persoane. Copiii surzi nu pot învăța vorbirea completă.

Cu ajutorul auzului, o persoană preia diverse sunete care semnalează ceea ce se întâmplă în lumea exterioară, sunetele naturii din jurul nostru - foșnetul pădurii, cântecul păsărilor, sunetele mării, precum și diverse piese muzicale. Cu ajutorul auzului, percepția lumii devine mai strălucitoare și mai bogată.

Urechea și funcția sa. Sunetul sau unda sonoră este o rarefacție și o condensare alternativă a aerului, răspândindu-se în toate direcțiile de la sursa sonoră. Iar sursa sunetului poate fi orice corp oscilant. Vibrațiile sonore sunt percepute de organul nostru auditiv.

Organul auzului este foarte complex și este format din urechea externă, medie și internă. Urechea externă este formată din pinna și canalul auditiv. Urechile multor animale se pot mișca. Acest lucru ajută animalul să detecteze de unde vine chiar și cel mai silentios sunet. Urechile umane servesc și la determinarea direcției sunetului, deși nu sunt mobile. Canalul auditiv conectează urechea exterioară cu următoarea secțiune - urechea medie.

Conductul auditiv este blocat la capătul interior de un timpan strâns întins. O undă sonoră care lovește timpanul îl face să vibreze și să vibreze. Cu cât sunetul este mai mare, cu atât sunetul este mai mare, cu atât frecvența de vibrație a timpanului este mai mare. Cu cât sunetul este mai puternic, cu atât membrana vibrează mai mult. Dar dacă sunetul este foarte slab, abia se aude, atunci aceste vibrații sunt foarte mici. Audibilitatea minimă a unei urechi antrenate este aproape la limita acelor vibrații care sunt create de mișcarea aleatorie a moleculelor de aer. Aceasta înseamnă că urechea umană este un dispozitiv auditiv unic din punct de vedere al sensibilității.

În spatele timpanului se află cavitatea umplută cu aer a urechii medii. Această cavitate este conectată la nazofaringe printr-un pasaj îngust - tubul auditiv. La înghițire, aerul este schimbat între faringe și urechea medie. O modificare a presiunii aerului exterior, de exemplu într-un avion, provoacă o senzație neplăcută - „urechi înfundate”. Se explică prin devierea timpanului datorită diferenței dintre presiunea atmosferică și presiunea din cavitatea urechii medii. La înghițire, tubul auditiv se deschide și presiunea de pe ambele părți ale timpanului este egalizată.

În urechea medie sunt trei oase mici conectate în serie: malleusul, incusul și etrierul. Maleul, conectat la timpan, transmite vibrațiile sale mai întâi nicovalei, iar apoi vibrațiile sporite sunt transmise etrierului. În placa care separă cavitatea urechii medii de cavitatea urechii interne, există două ferestre acoperite cu membrane subțiri. O fereastră este ovală, un etrier „bat” în ea, cealaltă este rotundă.

În spatele urechii medii începe urechea internă. Este situat adânc în osul temporal al craniului. Urechea internă este un sistem de labirinturi și canale contorte umplute cu lichid. În labirint există două organe: organul auzului - cohleea și organul echilibrului - aparatul vestibular. Cohleea este un canal osos răsucit în spirală, care are două ture și jumătate la om. Vibrațiile membranei ferestrei ovale sunt transmise fluidului care umple urechea internă. Și, la rândul său, începe să oscileze cu aceeași frecvență. Vibrând, lichidul irită receptorii auditivi aflați în cohlee. Canalul cohlear este împărțit în jumătate pe toată lungimea sa de un sept membranos. O parte a acestei partiții constă dintr-o membrană subțire - o membrană. Pe membrană există celule perceptive - receptori auditivi. Fluctuațiile în lichidul care umple cohleea irită receptorii auditivi individuali. Ele generează impulsuri care sunt transmise de-a lungul nervului auditiv către creier. Diagrama prezintă toate procesele secvenţiale de conversie a unei unde sonore într-un semnal nervos. Percepția auditivă. Creierul distinge între puterea, înălțimea și natura sunetului și locația acestuia în spațiu. Auzim cu ambele urechi, iar acest lucru este de mare importanță în determinarea direcției sunetului. Dacă undele sonore ajung simultan în ambele urechi, atunci percepem sunetul în mijloc (în față și în spate). Dacă undele sonore ajung puțin mai devreme într-o ureche decât în ​​cealaltă, atunci percepem sunetul fie la dreapta, fie la stânga.

1. Părți conducătoare și receptoare de sunet ale aparatului auditiv.

2. Rolul urechii externe.

3. Rolul urechii medii.

4. Rolul urechii interne.

5. Determinarea localizării unei surse sonore în plan orizontal - efect binaural.

6. Determinarea localizării sursei de sunet în plan vertical.

7. Proteze auditive și proteze. Timpanometrie.

8. Sarcini.

Zvonuri - percepția vibrațiilor sonore, care este efectuată de organele auditive.

4.1. Părți conducătoare și receptoare de sunet ale aparatului auditiv

Organul auzului uman este un sistem complex format din următoarele elemente:

1 - auricul; 2 - canalul auditiv extern; 3 - timpan; 4 - ciocan; 5 - nicovală; 6 - etrier; 7 - fereastră ovală; 8 - scara vestibulara; 9 - fereastră rotundă; 10 - scala tympani; 11 - canal cohlear; 12 - membrană principală (bazilară).

Structura aparatului auditiv este prezentată în Fig. 4.1.

Pe baza caracteristicilor anatomice, sistemul auditiv uman este împărțit în urechea externă (1-3), urechea medie (3-7) și urechea internă (7-13). Pe baza funcțiilor îndeplinite, sistemul auditiv uman este împărțit în părți conducătoare și receptoare de sunet. Această diviziune este prezentată în Fig. 4.2.

Orez. 4.1. Structura aparatului auditiv (a) și elementele organului auditiv (b)

Orez. 4.2. Reprezentarea schematică a principalelor elemente ale sistemului auditiv uman

4.2. Rolul urechii externe

Funcția urechii externe

Urechea externă este formată din auriculă, canalul auditiv (sub formă de tub îngust) și timpanul. Auricula joacă rolul unui colector de sunet, concentrând sunetul

unde pe canalul urechii, în urma cărora presiunea sonoră pe timpan crește de aproximativ 3 ori în comparație cu presiunea sonoră din unda incidentă. Conductul auditiv extern împreună cu auriculul poate fi comparat cu un rezonator de tip conductă. Timpanul, care separă urechea exterioară de urechea medie, este o placă formată din două straturi de fibre de colagen orientate diferit. Grosimea membranei este de aproximativ 0,1 mm.

Motivul pentru cea mai mare sensibilitate a urechii în regiunea de 3 kHz

Sunetul intră în sistem prin canalul auditiv extern, care este un tub acustic cu lungimea L = 2,5 cm închis pe o latură.Unda sonoră trece prin canalul auditiv și este parțial reflectată de timpan. Ca urmare, are loc interferența undelor incidente și reflectate și se formează o undă staționară. Are loc o rezonanță acustică. Condiții de manifestare: lungimea de undă este de 4 ori lungimea coloanei de aer din canalul urechii. În acest caz, coloana de aer din interiorul canalului va rezona cu sunetul cu o lungime de undă egală cu patru dintre lungimile sale de undă. În canalul auditiv, ca într-o conductă, va rezona o undă cu lungimea λ = 4L = 4x0,025 = 0,1 m. Frecvența la care are loc rezonanța acustică se determină astfel: ν = v /λ = 340/(4x0,025) = 3,4 kHz. Acest efect de rezonanță explică faptul că urechea umană este cea mai sensibilă la frecvențe în jur de 3 kHz (vezi curbele de intensitate egală în Lectura 3).

4.3. Rolul urechii medii

Structura urechii medii

Urechea medie este un dispozitiv conceput pentru a transmite vibrațiile sonore din mediul aerian al urechii externe către mediul lichid al urechii interne. Urechea medie (vezi Fig. 4.1) conține membrana timpanică, ferestrele ovale și rotunde, precum și osiculele auditive (ciocanul, incusul, ghearele). Este un fel de tambur (volum 0,8 cm 3), care este separat de urechea exterioară prin membrana timpanică, iar de urechea internă prin ferestre ovale și rotunde. Urechea medie este plină de aer. Orice diferenta

presiunea dintre urechea externă și cea medie duce la deformarea timpanului. Timpanul este o membrană în formă de pâlnie presată în urechea medie. Din aceasta, informațiile sonore sunt transmise către oasele urechii medii (forma timpanului asigură absența vibrațiilor naturale, ceea ce este foarte important, deoarece vibrațiile naturale ale membranei ar crea un zgomot de fond).

Penetrarea unei unde sonore prin interfața aer-lichid

Pentru a înțelege scopul urechii medii, luați în considerare direct trecerea sunetului de la aer la lichid. La interfața dintre două medii, o parte a undei incidente este reflectată, iar cealaltă parte trece în al doilea mediu. Fracția de energie transferată dintr-un mediu în altul depinde de valoarea coeficientului de transmisie β (vezi formula 3.10).

Adică, la trecerea de la aer la apă, nivelul de intensitate a sunetului scade cu 29 dB. Din punct de vedere energetic, o astfel de tranziție este absolut ineficient. Din acest motiv, există un mecanism special de transmisie - un sistem de osicule auditive, care îndeplinesc funcția de a potrivi impedanțele de undă ale aerului și mediilor lichide pentru a reduce pierderile de energie.

Baza fizică a funcționării sistemului osicular auditiv

Sistemul osicular este o legătură secvenţială, al cărei început (ciocan) conectat la timpanul urechii externe, iar capătul (copii)- cu fereastra ovală a urechii interne (Fig. 4.3).

Orez. 4.3. Diagrama propagării undelor sonore de la urechea externă prin urechea medie până la urechea internă:

1 - timpan; 2 - ciocan; 3 - nicovală; 4 - etrier; 5 - fereastră ovală; 6 - fereastră rotundă; 7 - cursa tobei; 8 - pasaj cohlear; 9 - tract vestibular

Orez. 4.4. Reprezentarea schematică a locației membranei timpanice și a ferestrei ovale: S bp - zona membranei timpanice; S oo - zona ferestrei ovale

Aria membranei timpanice este Bbn = 64 mm 2, iar aria ferestrei ovale este S oo = 3 mm 2. Schematic

poziția relativă este prezentată în fig. 4.4.

Presiunea sonoră P1 acționează asupra timpanului, creând o forță

Sistemul osos acționează ca o pârghie cu raportul umerilor

L 1 / L 2 = 1,3, ceea ce oferă un câștig de putere de la urechea internă de 1,3 ori (Fig. 4.5).

Orez. 4.5. Reprezentarea schematică a funcționării sistemului osicular ca pârghie

Prin urmare, asupra ferestrei ovale acționează o forță F 2 = 1,3F 1, creând o presiune sonoră P 2 în mediul lichid al urechii interne, care este egală cu

Calculele efectuate arată că atunci când sunetul trece prin urechea medie, nivelul său de intensitate crește cu 28 dB. Pierderea nivelului de intensitate a sunetului în timpul trecerii de la aer la lichid este de 29 dB. Pierderea totală de intensitate este de doar 1 dB în loc de cei 29 dB care ar apărea în absența urechii medii.

O alta functie a urechii medii este de a slabi transmiterea vibratiilor in cazul sunetului de mare intensitate. Cu ajutorul mușchilor, legătura dintre oase poate fi slăbită reflex când intensitățile sunetului sunt prea mari.

O schimbare puternică a presiunii în mediu (de exemplu, asociată cu o schimbare a altitudinii) poate provoca întinderea timpanului, însoțită de durere sau chiar ruptură. Pentru a proteja împotriva unor astfel de schimbări de presiune, un mic Trompa lui Eustachio, care leagă cavitatea urechii medii cu partea superioară a faringelui (cu atmosfera).

4.4. Rolul urechii interne

Sistemul de recepție a sunetului al aparatului auditiv este urechea internă și cohleea care intră în ea.

Urechea internă este o cavitate închisă. Această cavitate, numită labirint, are o formă complexă și este umplută cu lichid - perilimfă. Se compune din două părți principale: cohleea, care transformă vibrațiile mecanice într-un semnal electric, și semicercul aparatului vestibular, care asigură echilibrul corpului în câmpul gravitațional.

Structura melcului

Cohleea este o formațiune osoasă goală de 35 mm lungime și are forma unei spirale în formă de con care conține 2,5 spire.

Secțiunea transversală a cohleei este prezentată în Fig. 4.6.

Pe toată lungimea cohleei se desfășoară de-a lungul ei două partiții membranoase, dintre care unul este numit membrana vestibulara, si celalalt - membrana principală. Spațiul dintre

Orez. 4.6. Structura schematică a canalelor care conține cohlee: B - vestibular; B - tambur; U - cohlear; RM - membrana vestibulară (Reissner); PM - placa de acoperire; OM - membrană principală (bazilară); KO - organul lui Corti

Ele - ductul cohlear - sunt umplute cu un lichid numit endolimfa.

Canalele vestibulare și timpanice sunt umplute cu un lichid special - perilimfa. În partea de sus a cohleei sunt conectate între ele. Vibrațiile stâlpilor sunt transmise la membrana ferestrei ovale, de la aceasta la perilimfa ductului vestibular și apoi prin membrana vestibulară subțire la endolimfa ductului cohlear. Vibrațiile endolimfei sunt transmise membranei principale, pe care se află organul lui Corti, care conține celule de păr sensibile (aproximativ 24.000), în care apar potențiale electrice, transmise de-a lungul nervului auditiv către creier.

Pasajul timpanic se termină cu o membrană rotundă a ferestrei, care compensează mișcările perilimfei.

Lungimea membranei principale este de aproximativ 32 mm. Este foarte eterogen ca formă: se extinde și se subțiază în direcția de la fereastra ovală până la vârful cohleei. Ca rezultat, modulul elastic al membranei principale de lângă baza cohleei este de aproximativ 100 de ori mai mare decât la vârf.

Proprietăți selective de frecvență ale membranei principale a cohleei

Membrana principală este o linie eterogenă de transmisie a excitației mecanice. Atunci când acționează un stimul acustic, o undă se propagă de-a lungul membranei principale, al cărei grad de atenuare depinde de frecvență: cu cât frecvența stimulării este mai mică, cu atât mai departe de fereastra ovală unda se va propaga de-a lungul membranei principale. Deci, de exemplu, o undă cu o frecvență de 300 Hz se va răspândi cu aproximativ 25 mm din fereastra ovală înainte de atenuare, iar o undă cu o frecvență de 100 Hz se va răspândi cu aproximativ 30 mm.

În prezent se crede că percepția pasului este determinată de poziția vibrației maxime a membranei principale.

Oscilațiile membranei bazilare stimulează celulele receptorilor situate în organul Corti, rezultând potențiale de acțiune transmise de nervul auditiv către cortexul cerebral.

4.5. Determinarea localizării unei surse de sunet în plan orizontal - efect binaural

Efect binaural- capacitatea de a seta direcția către sursa de sunet în plan orizontal. Esența efectului este ilustrată în Fig. 4.7.

Lasă sursa sonoră să fie plasată alternativ în punctele A, B și C. Din punctul A, situat direct în fața feței, unda sonoră pătrunde în mod egal în ambele urechi, iar calea undei sonore către urechi este aceeași, adică. pentru ambele urechi, diferența de cale δ și diferența de fază Δφ a undelor sonore sunt egale cu zero: δ = 0, Δφ = 0. Prin urmare, undele de intrare au aceeași fază și intensitate.

Din punctul B, unda sonoră ajunge la urechea stângă și dreaptă în faze diferite și cu intensități diferite, deoarece parcurge o distanță diferită până la urechi.

Dacă sursa este situată în punctul C, vizavi de una dintre urechi, atunci în acest caz diferența de drum δ poate fi luată egală cu distanța dintre urechi: δ ≈ L ≈ 17 cm = 0,17 m. În acest caz, faza diferența Δφ poate fi calculată folosind formula: Δφ = (2π/λ) δ. Pentru frecvența ν = 1000 Hz și v« 340 m/s λ = v/ν = 0,34 m. De aici se obține: Δφ = (2π/λ) δ = (2π/0,340)*0,17 = π. În acest exemplu, undele ajung în antifază.

Toate direcțiile reale către sursa de sunet în plan orizontal vor corespunde unei diferențe de fază de la 0 la π (de la 0

Astfel, diferența de fază și intensitatea inegală a undelor sonore care intră în diferite urechi oferă un efect binaural. Un om cu o normă

Orez. 4.7. Localizare diferită a sursei de sunet (A, B, C) în plan orizontal: L - distanța dintre urechi

cu auzul normal, poate fixa direcția către sursa de sunet cu o diferență de fază de 6°, ceea ce corespunde fixării direcției către sursa de sunet cu o precizie de 3°.

4.6. Determinarea localizării unei surse sonore în plan vertical

Să luăm acum în considerare cazul când sursa sonoră este situată într-un plan vertical orientat perpendicular pe linia dreaptă care leagă ambele urechi. În acest caz, este la fel de îndepărtat de ambele urechi și nu există diferență de fază. Valorile intensității sunetului care intră în urechea dreaptă și stângă sunt aceleași. Figura 4.8 prezintă două astfel de surse (A și C). Poate aparatul auditiv să facă diferența între aceste surse? Da. În acest caz, acest lucru se va întâmpla datorită formei speciale a auriculului, care (forma) ajută la determinarea localizării sursei de sunet.

Sunetul provenit din aceste surse lovește urechile în unghiuri diferite. Acest lucru duce la faptul că difracția undelor sonore la urechi are loc diferit. Ca urmare, spectrul semnalului sonor care intră în canalul auditiv extern se suprapune maximelor și minimelor de difracție, în funcție de poziția sursei de sunet. Aceste diferențe fac posibilă determinarea poziției sursei de sunet în plan vertical. Aparent, ca urmare a unei experiențe extinse de ascultare, oamenii au învățat să asocieze diferite caracteristici spectrale cu direcțiile corespunzătoare. Acest lucru este confirmat de datele experimentale. În special, s-a stabilit că urechea poate fi „înșelată” prin selecția specială a compoziției spectrale a sunetului. Astfel, o persoană percepe unde sonore care conțin cea mai mare parte a energiei în regiunea de 1 kHz,

Orez. 4.8. Localizare diferită a sursei de sunet în plan vertical

localizat „în spate” indiferent de direcția reală. Undele sonore cu frecvențe sub 500 Hz și în regiunea de 3 kHz sunt percepute ca fiind localizate „în față”. Sursele de sunet care conțin cea mai mare parte a energiei în regiunea de 8 kHz sunt recunoscute ca fiind localizate „de sus”.

4.7. Proteze auditive și proteze. Timpanometrie

Pierderea auzului ca urmare a deficienței conducerii sunetului sau a leziunii parțiale a percepției sunetului poate fi compensată cu ajutorul aparatelor auditive cu amplificator. În ultimii ani s-au înregistrat progrese mari în acest domeniu datorită dezvoltării audiologiei și introducerii rapide a progreselor în echipamentele electroacustice bazate pe microelectronică. Au fost create aparate auditive în miniatură care funcționează într-o gamă largă de frecvențe.

Cu toate acestea, în unele forme severe de pierdere a auzului și surditate, aparatele auditive nu ajută pacienții. Acest lucru se întâmplă, de exemplu, atunci când surditatea este asociată cu deteriorarea aparatului receptor al cohleei. În acest caz, cohleea nu generează semnale electrice atunci când este expusă la vibrații mecanice. Astfel de leziuni pot fi cauzate de dozarea incorectă a medicamentelor utilizate pentru tratarea unor boli care nu sunt deloc legate de bolile ORL. În prezent, reabilitarea parțială a auzului este posibilă la astfel de pacienți. Pentru a face acest lucru, este necesar să implantați electrozi în cohlee și să le aplicați semnale electrice corespunzătoare celor care apar atunci când sunt expuse la un stimul mecanic. O astfel de protezare a funcției principale a cohleei este efectuată folosind proteze cohleare.

Timpanometrie - o metodă de măsurare a conformității aparatului de sunet conducător al sistemului auditiv sub influența modificărilor hardware ale presiunii aerului în canalul urechii.

Această metodă vă permite să evaluați starea funcțională a timpanului, mobilitatea lanțului osicular auditiv, presiunea în urechea medie și funcția tubului auditiv.

Orez. 4.9. Determinarea conformității aparatului de sunet cu ajutorul timpanometriei

Studiul începe cu instalarea unei sonde cu o matriță pe ea, care sigilează canalul urechii la începutul canalului auditiv extern. Printr-o sondă se creează o presiune în exces (+) sau insuficientă (-) în canalul urechii, iar apoi este eliberată o undă sonoră de o anumită intensitate. Ajuns la timpan, unda este reflectată parțial și revine la sondă (Fig. 4.9).

Măsurarea intensității undei reflectate ne permite să judecăm capacitățile de conducere a sunetului ale urechii medii. Cu cât este mai mare intensitatea undei sonore reflectate, cu atât este mai mică mobilitatea sistemului de conducere a sunetului. O măsură a complianței mecanice a urechii medii este parametru de mobilitate, măsurată în unități convenționale.

În timpul studiului, presiunea în urechea medie este modificată de la +200 la -200 dPa. La fiecare valoare a presiunii se determină parametrul de mobilitate. Rezultatul studiului este o timpanogramă, care reflectă dependența parametrului de mobilitate de cantitatea de presiune în exces în canalul urechii. În absența patologiei urechii medii, mobilitatea maximă se observă în absența excesului de presiune (P = 0) (Fig. 4.10).

Orez. 4.10. Timpanograme cu diferite grade de mobilitate a sistemului

Mobilitatea crescută indică o elasticitate insuficientă a timpanului sau dislocarea osiculelor auditive. Mobilitatea redusă indică o rigiditate excesivă a urechii medii, asociată, de exemplu, cu prezența lichidului.

Cu patologia urechii medii, aspectul timpanogramei se modifică

4.8. Sarcini

1. Dimensiunea auriculului este d = 3,4 cm.La ce frecvență se vor observa fenomene de difracție pe auricul? Soluţie

Fenomenul de difracție devine vizibil atunci când lungimea de undă este comparabilă cu dimensiunea obstacolului sau a fantei: λ ≤ d. La lungimi mai scurte valuri sau frecvente inalte difracția devine neglijabilă.

λ = v/ν = 3,34, ν = v/d = 334/3,34*10 -2 = 10 4 Hz. Răspuns: mai puțin de 104 Hz.

Orez. 4.11. Principalele tipuri de timpanograme pentru patologiile urechii medii: A - absența patologiei; B - otita medie exudativă; C - încălcarea permeabilității tubului auditiv; D - modificări atrofice ale timpanului; E - ruptura oscilelor auditive

2. Determinați forța maximă care acționează asupra timpanului urechii unei persoane (aria S = 64 mm2) pentru două cazuri: a) pragul de auz; b) pragul durerii. Luați frecvența sunetului la 1 kHz.

Soluţie

Presiunile sonore corespunzătoare pragurilor de audibilitate și durere sunt egale cu ΔΡ 0 = 3-10 -5 Pa și, respectiv, ΔP m = 100 Pa. F = ΔΡ*S. Înlocuind valorile de prag obținem: F 0 = 310 -5 ?64?10 -6 = 1,9-10 -9 H; F m = 100? 64-10 -6 = 6,410 -3 H.

Răspuns: a) F0 = 1,9 nN; b) F m = 6,4 mN.

3. Diferența în calea undelor sonore care ajung la urechea stângă și dreaptă a unei persoane este χ = 1 cm.Determină defazarea dintre ambele senzații sonore pentru un ton cu o frecvență de 1000 Hz.

Soluţie

Diferența de fază care rezultă din diferența de cursă este egală cu: Δφ = 2πνχ/ν = 6,28x1000x0,01/340 = 0,18. Răspuns:Δφ = 0,18.

O undă sonoră este o dublă oscilație a mediului, în care se distinge o fază de creștere și scădere a presiunii. Vibrațiile sonore intră în canalul auditiv extern, ajung în timpan și îl fac să vibreze. În faza de creștere a presiunii sau de îngroșare, timpanul, împreună cu mânerul ciocanului, se deplasează spre interior. În acest caz, corpul nicovalei, legat de capul ciocanului, datorită ligamentelor suspensive, se deplasează spre exterior, iar mugul lung al nicovalei se deplasează spre interior, deplasând astfel etrierul spre interior. Prin apăsarea în fereastra vestibulului, strângerea duce la o deplasare a perilimfei vestibulului. Propagarea în continuare a undei de-a lungul scării vestibulului transmite mișcări oscilatorii către membrana Reissner, care la rândul ei pune în mișcare endolimfa și, prin membrana principală, perilimfa scalei timpanului. Ca urmare a acestei mișcări a perilimfei, apar vibrații ale membranelor principale și Reissner. Cu fiecare mișcare a staplei către vestibul, perilimfa duce în cele din urmă la o deplasare a membranei vestibulului către cavitatea timpanică. În faza de reducere a presiunii, sistemul de transmisie revine la poziția inițială.

Calea aeriană pentru transmiterea sunetelor către urechea internă este cea principală. Un alt mod de a conduce sunetele către organul spiralat este conducerea osoasă (țesutului). În acest caz, intră în joc un mecanism în care vibrațiile sonore ale aerului lovesc oasele craniului, se răspândesc în ele și ajung la cohlee. Cu toate acestea, mecanismul de transmitere a sunetului osos-țesut poate fi dublu. Într-un caz, o undă sonoră sub formă de două faze, care se propagă de-a lungul osului către mediul lichid al urechii interne, în faza de presiune va ieși în afară membrana ferestrei rotunde și, într-o măsură mai mică, baza stape (ținând cont de incompresibilitatea practică a lichidului). Simultan cu un astfel de mecanism de compresie, poate fi observată o altă opțiune - inerțială. În acest caz, atunci când sunetul este condus prin os, vibrația sistemului conducător al sunetului nu va coincide cu vibrația oaselor craniului și, prin urmare, membranele principale și Reissner vor vibra și excita organul spiralat în mod obișnuit. . Vibrația oaselor craniului poate fi cauzată de atingerea acestuia cu un diapazon sau cu un telefon. Astfel, calea de transmitere a osului devine de mare importanță atunci când transmiterea sunetului prin aer este întreruptă.

Pavilionul urechii. Rolul auricularului în fiziologia auzului uman este mic. Are o anumită semnificație în ototopice și ca colector de unde sonore.

Canalul auditiv extern. Are forma unui tub, ceea ce îl face un bun conductor de sunete în profunzime. Lățimea și forma canalului urechii nu joacă un rol special în transmiterea sunetului. În același timp, blocajul său mecanic împiedică propagarea undelor sonore către timpan și duce la o deteriorare vizibilă a auzului. În canalul auditiv din apropierea timpanului se menține un nivel constant de temperatură și umiditate, indiferent de fluctuațiile de temperatură și umiditate din mediul extern, ceea ce asigură stabilitatea mediilor elastice ale cavității timpanice. Datorită structurii speciale a urechii externe, presiunea undei sonore în canalul auditiv extern este de două ori mai mare decât în ​​câmpul sonor liber.

Timpan și osule auditive. Rolul principal al timpanului și osiculelor auditive este de a transforma vibrațiile sonore de amplitudine mare și forță mică în vibrații ale fluidelor urechii interne cu amplitudine mică și forță (presiune) mare. Vibrațiile timpanului aduc ciocanul, incusul și etrierul în subordine. La rândul său, etrierul transmite vibrații perilimfei, ceea ce provoacă o deplasare a membranelor ductului cohlear. Mișcarea membranei principale provoacă iritarea celulelor paroase sensibile ale organului spiralat, în urma cărora apar impulsuri nervoase care urmează calea auditivă către cortexul cerebral.

Timpanul vibrează în principal în cadranul său inferior cu mișcarea sincronă a ciocanului atașată de el. Mai aproape de periferie, fluctuațiile sale scad. La intensitatea maximă a sunetului, vibrațiile timpanului pot varia de la 0,05 la 0,5 mm, intervalul de vibrații fiind mai mare pentru tonurile de joasă frecvență și mai mic pentru tonurile de înaltă frecvență.

Efectul de transformare se realizează datorită diferenței dintre zona timpanului și zona bazei treptei, al cărui raport este de aproximativ 55:3 (raportul suprafeței 18:1), precum și datorită la sistemul de pârghii al osiculelor auditive. Când este convertită în dB, acțiunea pârghiei sistemului osos auditiv este de 2 dB, iar creșterea presiunii sonore datorită diferenței dintre zonele efective ale timpanului și baza treptei asigură o amplificare a sunetului de 23 - 24 dB.

Conform lui Bekeshi /I960/, câștigul acustic total al transformatorului de presiune acustică este de 25 - 26 dB. Această creștere a presiunii compensează pierderea naturală a energiei sonore care are loc ca urmare a reflectării unei unde sonore în timpul trecerii acesteia de la aer la lichid, în special pentru frecvențele joase și medii (Wulstein JL, 1972).

Pe lângă transformarea presiunii sonore, timpanul; îndeplinește și funcția de protecție fonică (screening) a ferestrei de melc. În mod normal, presiunea sonoră transmisă prin sistemul de osicule auditive către mediile cohleei ajunge la fereastra vestibulului ceva mai devreme decât ajunge la fereastra cohleei prin aer. Datorită diferenței de presiune și defazării, are loc mișcarea perilimfei, provocând îndoirea membranei principale și iritarea aparatului receptor. În acest caz, membrana ferestrei cohleare oscilează sincron cu baza bretei, dar în sens opus. În absența timpanului, acest mecanism de transmitere a sunetului este perturbat: următoarea undă sonoră din canalul auditiv extern ajunge simultan în fază la fereastra vestibulului și a cohleei, drept urmare efectul undei se anulează fiecare. alte. Teoretic, nu ar trebui să existe nicio deplasare a perilimfei și iritații ale celulelor sensibile de păr. De fapt, cu un defect complet al timpanului, atunci când ambele ferestre sunt la fel de accesibile undelor sonore, auzul este redus la 45 - 50. Distrugerea lanțului de ostele auditive este însoțită de o pierdere semnificativă a auzului (până la 50-60 dB) .

Caracteristicile de proiectare ale sistemului de pârghie permit nu numai amplificarea sunetelor slabe, ci și îndeplinirea unei funcții de protecție într-o anumită măsură - pentru a slăbi transmiterea sunetelor puternice. Cu sunete slabe, baza etrierului vibrează în principal în jurul unei axe verticale. Cu sunete puternice, alunecarea are loc în articulația incus-malleus, în principal cu tonuri de joasă frecvență, drept urmare mișcarea procesului lung al maleului este limitată. Odată cu aceasta, baza etrierului începe să vibreze predominant în plan orizontal, ceea ce slăbește și transmiterea energiei sonore.

Pe lângă timpan și osiculele auditive, urechea internă este protejată de excesul de energie sonoră prin contractarea mușchilor cavității timpanice. Când mușchiul stap se contractă, când impedanța acustică a urechii medii crește brusc, sensibilitatea urechii interne la sunete cu frecvențe în principal joase scade la 45 dB. Pe baza acestui fapt, există o opinie că mușchiul stapedius protejează urechea internă de excesul de energie a sunetelor de joasă frecvență (Undrits V.F. et al., 1962; Moroz B.S., 1978)

Funcția mușchiului tensor timpanului rămâne prost înțeleasă. Se crede că are mai mult de-a face cu ventilarea urechii medii și menținerea presiunii normale în cavitatea timpanică decât cu protejarea urechii interne. Ambii mușchi intraauriculari se contractă și la deschiderea gurii și la înghițire. În acest moment, sensibilitatea cohleei la percepția sunetelor joase scade.

Sistemul de sunet al urechii medii funcționează optim atunci când presiunea aerului din cavitatea timpanică și celulele mastoide este egală cu presiunea atmosferică. În mod normal, presiunea aerului din sistemul urechii medii este echilibrată cu presiunea mediului extern; acest lucru se realizează datorită tubului auditiv, care, deschizându-se în nazofaringe, asigură fluxul de aer în cavitatea timpanică. Cu toate acestea, absorbția continuă a aerului de către membrana mucoasă a cavității timpanice creează o presiune ușor negativă în ea, ceea ce necesită o egalizare constantă cu presiunea atmosferică. Într-o stare calmă, tubul auditiv este de obicei închis. Se deschide la înghițire sau căscat ca urmare a contracției mușchilor palatului moale (care întinde și ridică palatul moale). Când tubul auditiv se închide ca urmare a unui proces patologic, când aerul nu intră în cavitatea timpanică, apare o presiune negativă bruscă. Acest lucru duce la o scădere a sensibilității auditive, precum și la transudarea lichidului seros din membrana mucoasă a urechii medii. Pierderea auzului în acest caz, în principal pentru tonuri de frecvențe joase și medii, ajunge la 20 - 30 dB. Încălcarea funcției de ventilație a tubului auditiv afectează și presiunea intralabirintică a fluidelor urechii interne, care, la rândul său, afectează conducerea sunetelor de joasă frecvență.

Undele sonore, care provoacă mișcarea fluidului labirintic, vibrează membrana principală pe care se află celulele sensibile de păr ale organului spiralat. Iritația celulelor capilare este însoțită de un impuls nervos care intră în ganglionul spiralat și apoi de-a lungul nervului auditiv până în părțile centrale ale analizorului.

Cântarea păsărilor, o melodie plăcută, râsul fericit al unui copil vesel... Cum ar fi viața noastră fără sunete? Nu mulți oameni se gândesc la ce mecanisme complexe purtăm în corpul nostru. Capacitatea noastră de a auzi depinde de un sistem extrem de complex, interconectat și complex conceput. „Urechea care aude și ochiul care vede – Domnul le-a făcut pe amândouă” (Proverbe 20:12). El nu vrea să avem nicio îndoială cu privire la paternitatea acestui sistem. Dimpotrivă, Dumnezeu vrea ca omul să umble ferm în conștientizarea adevărului Creației: „Să știți că Domnul este Dumnezeu și că El ne-a creat și că noi îi aparținem” (Psalmul 99:3).

Auzul uman conceput pentru a capta o gamă largă de unde sonore, a le converti în milioane de impulsuri electrice, trimițându-le mai departe către creier pentru o analiză profundă și rapidă. Toate sunetele sunt de fapt „ascultate” de creier și apoi ne sunt prezentate ca provenind dintr-o sursă externă. Cum funcționează sistemul auditiv?

Procesul începe cu sunet - mișcarea oscilativă a aerului - vibrație, în care pulsurile de presiune a aerului se propagă către ascultător, ajungând în cele din urmă la timpan. Urechea noastră este extrem de sensibilă și poate percepe modificări de presiune de doar 0,0000000001 atmosfere.

Urechea este formată din 3 părți: exterioară, mijlocie și interioară. Sunetul ajunge mai întâi la urechea exterioară prin aer, apoi lovind timpanul. Membrana transmite vibrația oaselor. Aici are loc o schimbare în metoda de transmitere a sunetului - de la aer la oase. Sunetul ajunge apoi la urechea internă, unde este transmis prin fluid. Astfel, în procesul auzului se folosesc 3 metode de transmitere a sunetului: aer, os, lichid. Să le aruncăm o privire mai atentă.

Auzul uman: Călătoria sunetului

În primul rând, sunetul ajunge la urechi, care acționează ca antene satelit. (Fig. 1) Auriculul uman are propriul relief unic de convexități, concavități și șanțuri, datorită cărora sunetul se deplasează de la auriculă la canalul auditiv pe două căi. Acest lucru este necesar pentru cea mai bună analiză acustică și tridimensională, permițându-vă să recunoașteți direcția și sursa sunetului, ceea ce este important pentru comunicarea lingvistică.

Fig.1 Sursa: APP, www.apologeticspress.org

Auriculul amplifică și undele sonore, care apoi intră în canalul auditiv - spațiul de la concă până la timpan are aproximativ 2,5 cm lungime și aproximativ 0,7 cm în diametru. Desenul Domnului este direct vizibil aici - degetul nostru este mai gros decât cel canalul urechii! Altfel am face rău auzîncă în copilărie. Acest pasaj este modelat pentru a crea o gamă optimă de rezonanță.

O altă caracteristică interesantă este prezența ceară (ceara de urechi), care este secretată constant din 4.000 de glande. Are proprietăți antiseptice, protejând urechea de bacterii și insecte. Dar cum este atunci acest pasaj îngust eliberat în mod constant? Domnul a avut grijă și de acest detaliu, creând un mecanism de curățare.

Se pare că în interiorul pasajului, orice particule se mișcă în spirală, deoarece celulele de pe suprafața canalului urechii sunt aranjate sub forma unei spirale îndreptate spre exterior. În plus, epiderma (stratul superior al pielii) crește acolo în lateral, și nu în sus, așa cum se întâmplă de obicei pe piele. Pe măsură ce cade, se îndreaptă spre exterior spre auriculă, purtând constant ceară cu el. Fără un astfel de sistem de curățare, urechile noastre s-ar înfunda rapid.

Auzul uman: urechea medie rezolvă cu măiestrie cea mai dificilă problemă a fizicii

Ați încercat vreodată să strigi unei persoane aflate sub apă? Acest lucru este aproape imposibil, deoarece 99,9% din sunetul care călătorește prin aer este reflectat de apă. Însă în urechea noastră, sunetul călătorește către celulele sensibile ale cohleei prin lichid, deoarece aceste celule nu pot fi în aer. Cum se rezolvă această problemă complexă a tranziției sunetului de la aer la lichid în urechea noastră? Avem nevoie de un dispozitiv potrivit. Acest rol este jucat de urechea medie, formată dintr-o membrană, oase speciale, mușchi și nervi. (Vezi fig. 2)

Când sunetul ajunge la timpan, acesta vibrează. Legănându-se, pune în mișcare un ciocan al cărui mâner este atașat de membrană. Maleusul, la rândul său, forțează următorul os, numit incus, să se miște. Între ele se află o articulație cartilaginoasă, care, ca toate celelalte articulații, trebuie lubrifiată în mod constant pentru a menține funcționarea. Domnul s-a ocupat și de asta - totul se face automat fără participarea noastră, așa că nu avem de ce să ne îngrijorăm.

Partea inferioară a nicovalei, care arată ca o axă, transmite mișcarea următorului os numit stape (are forma unui etrier). Ca urmare a transmiterii mișcării, benzile sunt împinse în mod constant. Baza ovală inferioară a stâlpilor seamănă cu un piston și intră în fereastra ovală a cohleei. Acest piston este conectat la fereastra ovală printr-un suport special care este puternic, dar mobil, astfel încât pistonul să se miște înainte și înapoi în fereastra ovală.

Timpanul este uimitor de sensibil. Este capabil să răspundă la vibrații cu un diametru de doar un atom de hidrogen! Și mai surprinzător este că membrana este un țesut viu cu vase de sânge și nervi. Celulele sanguine sunt de mii de ori mai mari decât un atom de hidrogen și, atunci când se deplasează în vase, vibrează constant membrana, dar în același timp este încă capabilă să capteze o vibrație sonoră de dimensiunea unui atom de hidrogen. Acest lucru este posibil datorită unui sistem de filtrare a zgomotului extrem de eficient. După detectarea chiar și a celei mai mici vibrații, membrana poate reveni la poziția inițială în 5 miimi de secundă. Dacă nu ar putea reveni la o stare obișnuită atât de repede, atunci fiecare sunet care i-a pătruns în ureche ar fi ecou.

Mareleul, incusul și etrierul sunt cele mai mici oase din corpul nostru. Și aceste oase au mușchi și nervi! Un mușchi este atașat printr-un tendon de mânerul maleusului, celălalt de etrier. Ce fac ei? Când se aude un sunet puternic, trebuie să reduceți sensibilitatea întregului sistem pentru a nu-l deteriora. Când se aude un sunet puternic și ascuțit, creierul reacționează mult mai repede decât avem timp să realizăm ceea ce am auzit, în timp ce forțează instantaneu mușchii să se contracte și să stingă sensibilitatea. Timpul de răspuns la sunetul puternic este de numai aproximativ 0,15 secunde.

Cu siguranță, mutațiile genetice sau schimbările aleatorii pas cu pas propuse de evoluționişti nu pot fi responsabile pentru dezvoltarea unui mecanism atât de complex. Presiunea aerului din interiorul urechii medii trebuie să fie aceeași cu presiunea din afara timpanului. Problema este că aerul din interior este absorbit de organism. Acest lucru duce la o presiune mai scazuta in urechea medie si la scaderea sensibilitatii membranei datorita faptului ca este presata spre interior de presiunea aerului extern mai mare.

Pentru a rezolva această problemă, urechea este echipată cu un canal special cunoscut sub numele de trompa lui Eustachio. Acesta este un tub gol, lung de 3,5 cm, care merge de la urechea internă până la partea din spate a nasului și a gâtului. Asigură schimbul de aer între urechea medie și mediu. La înghițire, căscat și mestecat, mușchii speciali deschid trompa lui Eustichian, lăsând să intre aerul exterior. Acest lucru asigură echilibrul presiunii. Dacă tubul funcționează defectuos, poate duce la durere, blocaj prelungit și chiar sângerare în ureche. Dar cum a apărut inițial și ce părți ale urechii medii au apărut primele? Cum au funcționat unul fără celălalt? Analiza tuturor părților urechii și a importanței fiecăreia pentru auzul uman demonstrează prezența unei complexități ireductibile (întregul organ trebuie să fi apărut ca unul, altfel nu ar putea funcționa), ceea ce sugerează puternic creația.

Auzul uman: urechea internă: un sistem de o complexitate incredibilă

Deci, sunetul a trecut prin aer până la timpan și a fost transmis oaselor sub formă de vibrație. Ce urmeaza? Și atunci aceste mișcări mecanice ar trebui să se transforme în semnale electrice. Acest miracol al transformării are loc în urechea internă. Urechea internă este formată din cohlee și nervii atașați de aceasta. Aici vedem și o structură foarte complexă.

Avand doua urechi ne ajută să calculăm locația sunetului. Diferența de timp în care sunetul ajunge la urechi poate fi de numai 20 de milioane de secundă, dar această întârziere este suficientă pentru a determina sursa sunetului.

Cohleea este un organ special al urechii interne, care este aranjat sub formă de labirint și este umplut cu un fluid special (perilimfă). Vezi Fig.1 și Fig.3. Acoperirea triplă asigură durabilitate și etanșeitate. Acest lucru este necesar pentru procesele subtile care au loc în el. Ne amintim că ultimul os (stape) intră în fereastra ovală a cohleei (Fig. 2 și Fig. 3). După ce a primit vibrații de la timpan, bârnele își mișcă pistonul înainte și înapoi în această fereastră, creând fluctuații de presiune în interiorul lichidului. Cu alte cuvinte, banda transmite vibrația sonoră către cohlee.

Această vibrație călătorește prin fluidul cohleei și ajunge la organul special al auzului, organul lui Corti. Transformă vibrațiile lichidului în semnale electrice care trec prin nervi către creier. Deoarece cohleea este complet umplută cu lichid, cum reușește pistonul să intre în ea? Amintiți-vă că este aproape imposibil să introduceți un dop într-o sticlă complet umplută. Datorită densității mari a lichidului, este dificil de comprimat.

S-a dovedit că în partea de jos a cohleei există o fereastră rotundă (ca o ieșire din spate), acoperită cu o membrană flexibilă. Când pistonul stapes intră în fereastra ovală, membrana ferestrei rotunde de dedesubt se umflă sub presiunea fluidului. Este ca și cum o sticlă avea un fund de cauciuc care se îndoia de fiecare dată când împingi capacul. Datorită acestui dispozitiv ingenios de reducere a presiunii, benzile pot transmite vibrații sonore fluidului cohlear.

Cu toate acestea, impulsurile de presiune nu se propagă într-un lichid într-un mod simplu. Pentru a înțelege cum se răspândesc, să privim în interiorul labirintului melcului (vezi Fig. 3 și Fig. 4). Canalul labirintic este format din trei canale - cel superior (scala vestibularis), cel inferior (scala tympani) și canalul mijlociu (ductul cohlear). Nu sunt conectate între ele și rulează paralel în labirint.

De la piston, presiunea urcă în labirint până în vârful cohleei numai prin canalul superior (și nu prin toate trei). Acolo, printr-o gaură specială de legătură, presiunea trece în canalul inferior, care coboară înapoi prin labirint și iese printr-o fereastră rotundă. În Figura 3, săgeata roșie indică calea presiunii de la fereastra ovală în sus, în cercul din labirint. În partea de sus, presiunea trece într-un alt canal, indicat de o săgeată albastră, și este direcționată în jos către fereastra rotundă. Dar de ce toate astea? Cum ne ajută acest lucru să auzim?

Cert este că în mijlocul celor două canale ale labirintului se află un al treilea canal (canal cohlear), de asemenea umplut cu lichid, dar diferit de lichidul din celelalte două canale. Acest canal din mijloc nu este conectat la celelalte două. Este separat de partea superioară printr-o placă flexibilă (membrana lui Reissner), iar de canalul inferior printr-o placă elastică (membrană bazilară). Trecând de-a lungul canalului superior în sus în labirint, sunetul din lichid vibrează placa superioară. Mergând înapoi în cohlee prin canalul inferior, sunetul din fluid vibrează placa inferioară. Astfel, atunci când sunetul călătorește prin fluidul labirint în sus pe cohlee și înapoi în jos, plăcile canalului mijlociu vibrează. După trecerea sunetului, vibrația lor dispare treptat. Cum ne oferă vibrația plăcilor canalului mijlociu auzul?

Între ele se află cea mai importantă parte a sistemului auditiv - organul lui Corti. Este extrem de mic, dar fără el am fi surzi. Celulele nervoase ale organului lui Corti convertesc mișcările oscilatorii ale plăcilor în semnale electrice. Ele sunt numite celule de păr și joacă un rol uriaș. Cum celulele capilare ale organului lui Corti transformă vibrațiile plăcilor în semnale electrice?

Priviți figurile 4 și 5. Faptul este că aceste celule sunt în contact de sus cu o membrană specială de acoperire a organului Corti, care este similară cu jeleul dur. În partea de sus a celulelor de păr sunt 50 până la 200 de cili numiți stereocili. Ele pătrund în membrana tegumentară.

Fig.7

Când sunetul trece prin labirintul cohlear, plăcile canalului mijlociu vibrează, iar acest lucru face ca membrana de acoperire asemănătoare jeleului să vibreze. Și mișcarea sa provoacă vibrația steriocililor celulelor părului. Tremuratul steriocililor face ca celulele de păr să producă semnale electrice care sunt trimise mai departe către creier. Uimitor, nu-i așa? Organul lui Corti are aproximativ 20.000 de celule de păr, care sunt împărțite în interne și externe (Fig. 5 și Fig. 6). Dar cum produce oscilația cililor semnale electrice?

Se dovedește că mișcarea steriocililor determină deschiderea și închiderea canalelor ionice speciale pe suprafața lor (Fig. 7). Canalele se deschid, permițând ionilor să intre, ceea ce modifică sarcina electrică din interiorul celulei de păr. Modificările sarcinii electrice permit celulei părului să trimită semnale electrice către creier. Aceste semnale sunt interpretate de creier ca sunet. Problema este că trebuie să deschidem canalul ionic și să-l închidem la viteze până la cea mai mare frecvență a sunetului pe care o putem detecta - de până la 20.000 de ori pe secundă. Ceva trebuie să deschidă și să închidă milioanele de aceste canale de pe suprafața cililor cu viteze de până la 20.000 de ori pe secundă. Oamenii de știință au descoperit că în acest scop este atașat un resort molecular de suprafețele steriocililor!!! (Fig. 7.) Întinderea și contractarea rapidă atunci când cilii vibrează, asigură o viteză atât de mare de deschidere și închidere a canalelor. Design genial!

Auzul uman: de fapt ascultăm cu creierul

Melcul poate ridica fiecare instrument dintr-o orchestră și poate observa o notă ratată, poate auzi fiecare respirație și poate scoate șoapte - totul la o rată de eșantionare uimitoare de până la 20.000 de ori pe secundă. Creierul interpretează semnalele și determină frecvența, puterea și semnificația semnalelor. În timp ce un pian mare are 240 de corzi și 88 de clape, urechea internă are 24.000 de „corzi” și 20.000 de „clape” care ne permit să auzim un număr și o varietate incredibilă de sunete.

Ceea ce am descris mai sus este doar jumătatea drumului, deoarece cele mai dificile lucruri se întâmplă în creier, care este locul în care „auzim” de fapt. Urechile noastre sunt suficient de sensibile pentru a auzi penele alunecând peste haine, dar nu putem auzi sângele curgând prin capilare la câțiva milimetri de urechi. Dacă ne-am auzi în mod constant respirația, înghițirea salivă, fiecare bătaie a inimii, mișcare articulară etc., nu ne-am putea concentra niciodată pe nimic. Creierul nostru amortizează automat unele sunete, în unele cazuri le blochează complet. Respirați aerul și vedeți dacă îl auziți. Desigur că poți, dar de obicei nu auzi. În ultimele 24 de ore, ați luat aproximativ 21.000 de respirații. Partea auditivă a creierului uman acționează ca o forță de securitate, ascultând fiecare sunet și spunându-ne ce trebuie să auzim și ce nu. Sunetele pot declanșa, de asemenea, amintiri.

Concluzie

Faptul evident este că toate părțile urechii sunt necesare pentru a asigura auzul uman. De exemplu, dacă toate componentele sunt la locul lor, dar timpanul lipsește, cum va călători sunetul către osculi și cohlee? Ce rost are atunci să ai un labirint, organul lui Corti și celulele nervoase dacă nici măcar sunetul nu ajunge la ele? Dacă totul este la locul său, inclusiv membrana, dar lipsește „doar” fereastra ovală sau, de exemplu, lichidul din cohlee, atunci nu va exista auz, deoarece sunetul nu va putea ajunge la celulele nervoase.

Absența celui mai mic detaliu ne va face surzi, iar prezența restului sistemului ne va face inutili. Mai mult, fiecare „cel mai mic detaliu” din acest lanț este de fapt în sine un sistem de multe componente. Timpanul, de exemplu, constă din țesut viu special, atașamente la malleus, nervi, vase de sânge etc. Cohleea este un labirint, triplu acoperire, trei canale separate, fluide diferite, plăci de conducte flexibile etc.

Este o prostie să crezi că o astfel de complexitate uimitoare a apărut întâmplător ca rezultat al evoluției pas cu pas. Complexitatea observată a sistemului auditiv uman indică realitatea istorică a creației lui Adam de către Dumnezeu, așa cum spune Cuvântul lui Dumnezeu. „Urechea care aude și ochiul care vede – Domnul le-a făcut pe amândouă” (Proverbe 20:12).

În numerele viitoare vom continua să explorăm proiectul lui Dumnezeu asupra corpului uman. Sper că acest articol v-a ajutat să obțineți o înțelegere mai profundă a înțelepciunii Sale și a dragostei Lui pentru tine. „Te laud, căci sunt făcut în mod minunat și sufletul meu este pe deplin conștient de aceasta” (Psalmul 139:13). Lăudați și recunoștință lui Dumnezeu, căci El este vrednic!