MECANISMUL AUZULUI

MECANISMUL AUZULUI

Sistemul auditiv are rolul de a prelua din aer variaiile de presiune (undele sonore) i de a le transmite sistemului nervos central. n continuare, vom prezenta structura tipic, deosebit de complex, a urechii umane, formate din trei pri principale.Urechea extern Este alctuit din pavilion, canal auditiv (duct auditiv) i timpan. Rolul principal al acestei pri din sistemul auditiv este de a recepiona sunetele. Prin forma sa deosebit, pavilionul are un rol important n localizarea spaial a sursei sunetului, pentru aceasta, la multe specii animale pavilionul fiind mobil. La om de exemplu, eroarea de localizare spaial a sursei sunetului este de 3 4, sau exprimat n procente, n jur de 1 %. Canalul auditiv are rolul unui tub sonor, avnd rolul de a transforma undele sferice n unde plane, avnd frecvena de rezonan de aproximativ 3300 Hz, aceasta fiind i frecvena la care sensibilitatea urechii umane este maxim. Canalul auditiv este nchis la interior de ctre timpan care este o membran elastic ce intr n vibraie sub aciunea undelor staionare ce iau natere n canalul auditiv, vibraie transmis n continuare elementelor ce formeaz urechea medie. Avnd o grosime de 0.1 mm i o suprafa de 65 mm2 , timpanul are o form aproximativ conic, ceea ce i permite s fie eficient pe aproape ntreaga sa suprafa, spre deosebire de o membran elastic plan, eficace doar pe o treime din suprafa. Forma timpanului a fost copiat de ctre om la realizarea membranelor difuzoarelor diferitelor sisteme acustice.Amplitudinea de vibraie a timpanului variaz n funcie de frecven, ntre 0.1 pentru o frecven de 1000 Hz, pn la 1 m la o frecven de 100 Hz. Timpanul este un rezonator puternic amortizat; la frecvena proprie de rezonan, care este de 1400 Hz, micarea sa nceteaz la 4x10-3 s dup dispariia sunetului.

Urechea median este format din trei sisteme osoase de mici dimensiuni (ciocanul, nicovala i scria), aflate ntr-o incint cu volumul de aproximativ 150 mm3 , plin cu aer. Cele trei osioare se comport ca nite prghii, avnd un rol foarte important, acela de a maximiza transferul de energie de la unda venit din aer, la urechea intern, n care propagarea se face n mediu lichid, fenomen cunoscut sub numele de adaptare a impedanelor. Dat fiind diferena mare a proprietilor elastice ale aerului i lichidelor, din energia total a unui sunet care vine din aer, ntr-un lichid ptrunde doar aproximativ a mia parte, restul reflectndu-se napoi n aer. Pentru a mri valoarea energiei undei preluat de mediul lichid, sistemul osos din urechea median preia vibraiile timpanului, micornd amplitudinea oscilaiilor, crescnd ns foarte mult presiunea sonor la nivelul ferestrei ovale. Pentru ca transferul de energie s fie total, raportul ntre presiunea sonor la nivelul ferestrei ovale i presiunea la nivelul timpanului trebuie s fie de aproximativ 61.La pisici, valoarea raportului presiunilor este de aproximativ 60, ceea ce explic auzul deosebit de fin al acestora, n timp ce la om, raportul este de aproximativ 29, creterea presiunii la nivelul urechii interne realizndu-se n special prin micorarea suprafeei pe care acioneaz oasele urechii mijlocii: 55 mm2 la nivelul timpanului, fa de 2.5 mm2 , aria ferestrei ovale. Pentru ca timpanul s vibreze corect, trebuie ca presiunea aerului de o parte i de alta a sa s aib aceeai valoare. Cum la exterior, timpanul se gsete la presiunea atmosferic, nseamn c i incinta timpanic trebuie s se gseasc la aceeai presiune. Comunicarea ntre incint i exterior se face prin intermediul trompei lui Eustache care se deschide n faringe. Trompa nu este deschis dect la nghiire sau n timpul cscatului, n restul timpului fiind nchis, mpiedicnd astfel transmiterea ctre ureche a sunetelor respiraiei sau a propriei voci. Cnd presiunea variaz rapid (n avion, cnd se urc sau se coboar o diferen de nivel important) presiunea intern nu are timp s se echilibreze. Diferena de presiune care ia natere ntre cele dou fee ale timpanului mpiedic funcionarea corect a acestuia, ceea ce se traduce printro senzaie de surditate. Un lucru similar se ntmpl n cazul unor inflamaii, cnd trompa este obturat. Intr-o astfel de situaie aerul este absorbit de esuturi, crendu-se o vidare a incintei timpanice. Urechea intern are dou pri cu funcii diferite. Partea vestibular, are rolul unui traductor de poziie i micare pentru corpul uman, asigurnd echilibrul. Vestibulul membranos este format din dou caviti rotunjite, utricula i sacula, i din trei canale semicirculare situate n trei plane perpendiculare. Canalele semicirculare ocup cea mai mare parte a urechii interne. Fiecare canal conine un lichid i cili sensibili legai la celule receptoare care transmit informaiile la creier. Receptorii vestibulari sunt sensibili la fora de gravitaie, iar dispunerea celor trei canale n plane perpendiculare permite orientarea n spaiul tridimensional. Dac la un moment dat capul se gsete ntr-o poziie neobinuit, influxurile vestibulare tind s corecteze aceast poziie pe cale reflex. Fr aceast poriune a urechii, omul nu este capabil s i pstreze echilibrul. Receptorii vestibulari sunt n egal msur sensibili la acceleraii, adic la variaiile vitezei. Aceasta este cauza problemelor de echilibru dup o micare de rotaie (copiii se joac rotindu-se unul n jurul celuilalt sau n jurul unui ax, dup care ncearc s i menin echilibrul), sau chiar la pornirea sau oprirea unui ascensor. Problemele apar datorit compunerii forelor de inerie care apar n aceste micri cu fora de greutate, rezultnd o nelare a centrului echilibrului, ale crui decizii sunt eronate. Poriunea auditiv se gsete ntr-un sistem de caviti i tuneluri cunoscut sub numele de labirintul osos, n osul temporal cranian. Poriunea cohlear const dintr-un tub umplut cu lichid, lung de aproximativ 3 cm, care se subiaz pe msur ce se rsucete n spiral, efectund ntre 2.75 i 3.5 ture n jurul unei coloane centrale. Tubul este mprit pe aproape ntreaga sa lungime n dou canale printr-o membran (membrana bazilar) i o lam osoas spiral. Undele sonore ptrund n urechea intern sub aciunea scriei prin fereastra oval n canalul cohleei aflat deasupra membranei bazilare, numit ramp vestibular. Unda de presiune este transmis prin lichidul perilimfatic ctre cel de-al doilea canal, care poart numele de ramp timpanic i de aici la fereastra rotund care joac rolul unei supape. Pe toat lungimea membranei bazilare se afl organul spiral al lui Corti, la nivelul cruia are loc traducerea energiei mecanice a undelor sonore n impulsuri nervoase. Este important de notat c vibraiile scriei asupra ferestrei ovale sunt n opoziie de faz cele ale aerului din urechea medie i cu cel ale ferestrei rotunde. Rezultatul este o mai bun sensibilitate a auzului deoarece atunci cnd elongaia timpanului i a ferestrei rotunde este maxim ctre interior, elongaia ferestrei ovale este maxim ctre exterior, ceea ce antreneaz o deformare maxim a membranei bazilare. Aceast opoziie de faz este echivalent cu o amplificare de 6 dB.Membrana bazilar ocup toat lungimea cohleei i este format dintr-o parte osoas, n interiorul creia se gsete ganglionul spiral al lui Corti, i o parte elastic, format din aproximativ 24.000 de fibre elastice transversale. Limea membranei elastice crete progresiv, de la 0.01 mm la nivelul ferestrei ovale, pn la 0.065 mm la captul superior al cohleei. Din punct de vedere istoric, primele studii asupra modului de funcionare al membranei bazilare au fost fcute de Helmholtz, care a presupus c aceasta se comport ca o coard elastic. Von Bkesy (care a ctigat premiul Nobel n 1961) a artat c membrana nu este tensionat i de aceea modelul corzilor vibrante nu poate fi folosit. Micarea membranei nu poate fi dect pasiv i determinat de micarea lichidelor cohleare. Von Bkesy a artat c vibraiile produse de scri asupra ferestrei ovale se transmit prin intermediul lichidului ctre membrana bazilar. Datorit faptului c prin structura sa membrana bazilar este mai rigid la baz dect la vrf, pentru o presiune continu, deformarea acesteia la vrf este de 105 ori mai mare dect la baz. Aceasta face ca oscilaiile de presiune de la nivelul rampei vestibulare s se traduc la nivelul membranei bazilare printr-o und care se propag progresiv de la baz ctre vrf, cu amplitudine din ce n ce mai mare. In funcie de frecvena undei, amplitudinea acesteia atinge o valoare maxim ntr-un anumit punct al membranei, dup care scade rapid la zero.Vibraiile fibrelor elastice ale membranei bazilare excit acea parte a organelor Corti cu care este n contact, rezultnd un influx nervos. Frecvena semnalului este determinat de ctre sistemul nervos, n funcie de punctul de pe membran n care amplitudinea semnalului este maxim.Frecvenele nalte sunt traduse n partea inferioar a membranei, n timp ce frecvenele joase sunt percepute n partea superioar. Amplitudinea minim de vibraie a membranei bazilare la care apare rspunsul nervos (potenialul de aciune) este mai mic de 0.35 nm. Transformarea undelor din membrana bazilar n influxuri nervoase se face cu ajutorul celulelor ciliate din organul lui Corti. Acestea sunt de dou feluri, celule ciliate interne i celule ciliate externe. Aceste celule se numesc ciliate, deoarece captul superior, aflat n contact cu endolimfa este prevzut cu sute de cili, aezai pe trei rnduri i avnd dimensiuni diferite. La om se ntlnesc circa 3.500 de celule ciliate interne i 12.500 externe, numr foarte mic n comparaie cu milioanele de fotoreceptori de exemplu. In plus, aceste celule i termin foarte devreme formarea (nainte de a 10 sptmn de sarcin la om) i nu au capacitatea de regenerare, astfel nct celulele distruse n timpul vieii nu mai sunt nlocuite. Acesta este motivul pentru care organul auditiv este foarte sensibil i trebuie protejat, deoarece orice leziune a urechii interne poate avea drept rezultat o hipoacuzie al crui remediu nu mai poate fi altul dect implantarea unei proteze auditive. O grij deosebit trebuie acordat proteciei mpotriva zgomotului. Efectele acestui asupra auzului pot fi imediate (perturbare a localizrii spaiale, senzaii dureroase, rupturi de timpan) sau prelungite (oboseal i traumatism auditiv, surditate profesional). Mai sunt de asemenea posibile efecte generale de ordin fiziologic (oboseal, perturbri ale EEG, tulburri de vedere) sau psihologic i psihiatric (tulburri psihomotorii i de atenie, tulburri de personalitate, senzaii de la neplcere pn la fric, tulburri ale somnului).Gugescu Gianina AMG I

Biofizica 2015