Neurobiologia auditiei – laborator 1 Analizatorul acustico-vestibular

Fig. 1. Segmentul periferic al analizatorului auditiv

Descrieţi mecanismul auzului având în vedere funcţiile următoarelor elemente:

1. Pavilionul urechii

Forma sa de cochilie are rol principal dirijarea undelor sonore spre conductiv auditiv extern. 

2. Membrana timpanică

Constituită din ţesut conjuctiv, vibrează pentru a transmite sunetele la urechea mijlocie.

3. Lanţul de oscioare (ciocan, nicovală, scăriţă)

La sosirea sunetelor, acest lanţ de oscioare va transmite vibraţiile membranei timpanului la lichidele urechii interne.

4. Fereastra ovală

Mișcarea scăriţei pe fereastra ovală determină schimbarea presiunii în fluidele din urechea internă vibraţia membranei presiunii în fluidele din urechea internă, vibraţia membranei bazilare și a organului Corti.

5. Perilimfa din rampa vestibulară

Perilimfa din rampa vestibulară conţine mai mult K+ şi mai puţin Na+ decât cea din rampa timpanică, comunică cu perilimfa din rampa timpanică prin vârful cohleei (helicotremă) şi are o compoziţie asemănătoare lichidului extracelular şi lichidului cefalorahidia

6. Endolimfa din canalul cohlear

Are o compoziţie asemănătoare cu a citosolului, bogat în ioni de K+ care sunt în permanenţă secretaţi de stria vasculară. Diferenţa de concentraţie a ionilor de sodiu şi de potasiu, respectiv diferenţa de sarcini electrice, creează un potenţial electric de 80 mV între perilimfă şi endolimfă, cu electropozitivitatea în interiorul melcului membranos şi electronegativitatea în afara lui. Această diferenţă de potenţial reprezintă forţa motrice care permite depolarizarea celulelor senzoriale.

7. Organul lui Corti

Este situat pe membrana bazilară, ce conţine celulele receptoare auditive, care intră în excitare la vibraţii de frecvenţe diferite.. Acestea sunt celule senzoriale care funcţionează pe principiul sinapsei chimice, sinapsă în care elementul postsinaptic este reprezentat de dendritele neuronilor cohleari.

8. Membrana bazilară (fig. 2)

Membrana bazilară oferă suport celulelor receptoare şi de susţinere. Dispersează undele sonore în funcţie de frecvenţa acestora (sunetele de diferite frecvenţe fac membrana să vibreze maximal în diferite zone).

9. Undele care se deplasează sunt iniţiate la capătul bazal al membranei bazilare. Distanţa parcursă de ele depinde de frecvenţa sunetului.

Fiecare undă vibratorie este la început slabă, devenind puternică, maximă când atinge porţiunea membranei bazilare care are rezonanţa de frecvenţă egală cu aceea a sunetului care a generat-o. În acest punct, membrana bazilară poate vibra înainte şi înapoi cu atâta uşurinţă încât energia undei este complet disipată. În consecinţă, unda dispare şi se stinge în acest punct, oprindu-şi "călătoria". Nu se mai deplasează, prin urmare, în restul membranei bazilare. Distanţa la care unda dispare pe membrana bazilară este funcţie de frecvenţa ei. Cele de înaltă frecvenţă "călătoresc" puţin, iar cele de joasă frecvenţă parcurg în aproximativ 3 ms aproape întreaga membrană bazilară.

10. Fereastra rotundă.

Vibraţiile scăriţei se transmit perilimfei la nivelul ferestrei ovale, sub forma unor variaţii de presiune care se propagă prin perilimfa rampei vestibulare, prin helicotremă şi membrana bazilară a canalului cohlear şi prin perilimfa rampei timpanice până la fereastra rotundă, a cărei membrană vibrează astfel de un număr egal de ori cu timpanal.

Undele de înaltă frecvenţă ating am- plitudinea maximă la baza melcului şi apoi se pierd.

Sunt stimulate numai celulele auditive care acoperă punctele cu cea mai mare ampli-tudine a mişcării membranei bazilare.

Undele de frecvenţă joasă ating am-plitudinea maximă la vârful melcului

Fig. 2. Undele care pun în vibraţie membrana bazilară sunt percepute maximal în diferite segmente ale acesteia,

în funcţie de frecvenţa sunetului.

1. Testul lui WeberPrincipiul lucrării: cu ajutorul unui diapazon în vibraţie, se explorează funcţia

analizatorului auditiv, semnalându-se eventualele stări patologice.Materiale necesare: diapazon.Desfăşurarea lucrării: persoana de experienţă şade pe un scaun. Experimentatorul

pune, pe fruntea sau pe creştetul său, piciorul unui diapazon în vibraţie. Subiectul indică direcţia din care percepe sunetele şi intensitatea lor.

Dacă auzul este normal, sunetele sunt percepute la fel de intens cu ambele urechi şi localizate la mijlocul capului.

Dacă persoana suferă de surditate datorită unei afecţiuni a urechii medii, sunetele sunt percepute mai intens de urechea bolnavă.

Dacă este afectat nervul auditiv, vibraţiile sunt percepute mai bine de urechea normală.

Rezultate: - consemnaţi şi comentaţi modul în care aţi perceput sunetele.

Cu ajutorul testului Weber, au fost testate 3 persoane. Am putut astfel observa că primele două persoane au perceput sunetul în urechea stângă, iar a treia persoană a perceput sunetul în ambele urechi, sau chiar în creştet, acolo unde era aşezat diapazonul. Pentru primele două persoane putem interpreta următoarele:

- amândouă urechile (stângă şi dreaptă) sunt sănătoase, însă urechea stângă are praguri auditive mai bune, sau

- subiecţii prezintă hipoacuzie neurosenzorială, însă mai accentuată la urechea dreaptă, sau

- urechea stângă (a ambilor subiecţi prezintă surditate de transmisie). Pentru cea de-a treia persoană testată putem concluziona că:

- aceasta are auzul normal la amândouă urechile sau- are auzul afectat bilateral şi în aceeaşi măsură.

2. Testul lui RinnePrincipiul lucrării: acelaşi ca la experienţa de mai sus.Materiale necesare: diapazon.Desfăşurarea lucrării: subiectul şade pe un scaun. Experimentatorul îi pune, pe

apofiza mastoidă, piciorul unui diapazon în vibraţie şi simultan porneşte cronometrul. Imediat ce subiectul nu mai percepe sunetul, diapazonul este mutat în faţa conductului auditiv extern. Subiectul semnalează în amândouă cazurile momentul când nu mai aude sunetul, iar experimentatorul notează timpul cât a fost auzit sunetul în locul respectiv:

- pe apofiza mastoidă 20 s pentru ambele urechi- în faţa conductului auditiv 12,8 s la urechea dreaptă şi 18,3 s la

urechea stângă.In primul caz (cu diapazonul pe apofiza mastoidă), când conducerea sunetului se

face pe cale osoasă, în mod normal sunetul este perceput cca 20 s.In cel de-al doilea caz (cu diapazonul în faţa conductului auditiv), când conducerea

sunetului se face pe cale aeriană, testul lui Rinne poate avea trei aspecte:

pozitiv normal sunetul se aude încă cel puţin 40 s

analizatorul auditiv este sănătos

pozitiv prescurtat sunetul este perceput mai puţin de 40 s

este afectat aparatul de percepţie

negativ sunetul nu este perceput este afectat aparatul de transmisie

Cauzele care duc la surzenie afectează urechea externă (acumularea masivă de cerumen), urechea medie (inflamarea acesteia, cunoscută sub numele de otită medie, creşterea de noi oase, care împiedică vibrarea normală a scăriţei pe fereastra ovală), urechea internă - organul lui Corti -(zgomot intens, infecţii bacteriene şi virotice), calea de conducere şi centrii din creier (traumatisme, tumori, blocarea unor vase de sânge din creier, o pierdere progresivă a auzului cu vârsta).

Rezultate şi discuţii: - Ce puteţi spune, după efectuarea testului Rinne, despre starea de funcţionare a analizatorului dv. auditiv?

Răspuns:După efectuarea testului Rinne, putem observa că pe cale aeriană (în faţa

conductului auditiv) sunetul este perceput mai puţin de 40 s (12,8 s la UD şi 18,3 la US), Rinne-ul fiind astfel pozitiv, însă prescurtat. Acest lucru ar putea însemna (după tabelul de mai sus) că aparatul de percepţie al subiectului testat este afectat. Însă poate că subiectul nu a perceput sunetul un timp mai îndelungat din cauza condiţiilor, nu tocmai ideale de testare (sunetul neonului, sunetul gazului din soba, persoanele din încăpere, pereţii neizolaţi, diapazonul de frecvenţă înaltă, etc.).

- Care sunt tipurile de surditate ce pot fi descoperite prin experienţele lui Weber şi Rinne?

Răspuns:

Tipurile de surditate ce pot fi descoperite prin experienţele lui Weber şi Rinne sunt, cele de transmisie, în patologiile de ureche medie (Rinne), cele neurosenzoriale sau surdităţi unilaterale (Weber).

3. Demonstrarea rolului pavilionului urechiiPrincipiul lucrării: cu ajutorul unui tub de cauciuc introdus în deschiderea

conductului auditiv, se "anulează" funcţional pavilionul urechii. Se observă modul cum această operaţie modifcă percepţia sunetelor.

Materiale necesare: ceas de masă, tub de cauciuc cu lungimea de 1,5-2,0 m şi diametrul de 1 cm.

Desfăşurarea lucrării: A. Rolul pavilionului urechii în colectarea sunetelor.

Persoana de experienţă îşi astupă cu un dop de vată unul din conductele auditive şi se aşază pe un scaun cu ochii închişi. In celălalt conduct auditiv se introduce capătul unui tub de cauciuc. Experimentatorul întinde tubul şi pune ceasornicul la capătul lui.

Subiectul relatează când, prin îndepărtarea ceasornicului de capătul tubului, nu îi mai aude tic-tacul. Experimentatorul menţine ceasornicul în aceeaşi poziţie şi scoate tubul din conductul auditiv al subiectului; acesta percepe acum tic-tacul.

B. Rolul pavilionului urechii în determinarea direcţiei sursei sonore Subiectul şade pe un scaun cu ochii închişi. Experimetatorul îi introduce ambele

capete ale tubului de cauciuc în cele două conducte auditive.Se pune ceasornicul la mijlocul tubului de cauciuc şi se plimbă, împreună cu acesta,

în diferite poziţii: deasupra capului, în faţă, lateral, în spate. Se cere subiectului să indice direcţia din care vine sunetul.

Se lipeşte ceasornicul de tub mai aproape de una din urechi şi se deplasează în diferite poziţii. Se cere subiectului să indice direcţia din care vine sunetul.

In nici unul din cazuri, persoana de experienţă nu va putea localiza precis direcţia sursei sonore. Prin colectarea defazată a sunetelor cu cele două pavilioane, datorită distanţei diferite faţă de sursa sonoră, se asigură perceperea direcţiei din care vin sunetele.

Rezultate şi discuţii: - Notaţi observaţiile făcute pe parcursul experimentului.

Pentru lucrarea A. Rolul pavilionului urechii în colectarea sunetelor.Subiectul îşi astupă cu un dop de vată unul din conductele auditive şi stă cu

ochii închişi. În celălalt conduct auditiv se introduce capătul unui tub de cauciuc. Experimentatorul întinde tubul şi pune ceasornicul la capătul lui , iar ticăitul este auzit. Se îndepărtează apoi ceasul de tub şi nu mai este auzit. Experimentatorul foloseşte o pâlnie la capatul exterior al tubului, iar subiectul percepe din nou ticăitul ceasului apoi experimentatorul menţine ceasornicul în aceeaşi poziţie şi scoate tubul din conductul auditiv al subiectului, acesta percepe în continuare tic-tacul.

Pentru lucrarea B. Rolul pavilionului urechii în determinarea direcţiei sursei sonore

În majoritatea cazurilor, persoana de experienţă nu a putut localiza precis direcţia sursei sonore.

- Cum reacţionează omul pentru a realiza o mai bună colectare a sunetelor? Dar diferite specii de mamifere?

Răspuns:

Pentru a realiza o mai bună colectare a sunetelor, omul se îndreaptă spre sursa sonoră sau duce mâna la pavilionul urechii, formând o pâlnie.

Animalele, în special mamiferele, işi “ciulesc” urechile, mişcându-le în direcţia din care vine sunetul.

4. AudiometriePrincipiul lucrării: se testează sensibilitatea auditivă succesiv, începând cu

sunetele de frecvenţa cea mai mare emise de aparat (8.000 Hz) şi încheind cu frecvenţa cea mai mică (250 Hz). Pentru fiecare frecvenţă se determină intensitatea minimă la care este perceput sunetul.

Materiale necesare: audiometru (fig. 3).

Fig. 3. Audiometru didactic

Desfăşurarea lucrării: se porneşte aparatul şi se aşteaptă 5 min pentru încălzirea lui. Pornirea se face apăsând butonul 1.

Persoana de experienţă şade cu spatele la aparat şi îşi pune căştile pe urechi cordonul lor anexându-se audiometrului în poziţia 5'.

Experimentatorul determină mai întâi sunetul cu intensitate minimă perceput de subiect pentru frecvenţa de 250 Hz. Pentru a modifica intensitatea sunetului se lucrează cu butonul 4 iar pentru a modifica intensitatea, cu butonul 5. Sunt testate în paralel ambele urechi. Pentru a trimite sunetul în casca de pe urechea dreaptă se apasă butonul 2 iar pentru cea stângă se apasă butonul 3. Se procedează la fel pentru frecvenţele de 500, 1000, 2000, 4000, 6000 şi 8000 Hz.

Rezultate şi discuţii: intensităţile minime ale sunetelor audibile, pentru frecvenţe constante, vor fi trecute în următorul tabel:

Rezultatele vor fi reprezentate grafic, trecând pe abscisă frecvenţa iar pe ordonată intensitatea sunetelor. Ceea ce se obţine nu este o audiogramă, ci doar pragul ei inferior, pragul senzorial (de audibilitate).

Fig. 4 audiograma tonală la UD şi US

Frecvenţa sunetului (Hz)

Intensitatea prag (dB)

urechea dr. urechea st.250 25 20500 15 51000 30 102000 10 154000 20 156000 25 30

8000 40 15Reprezentarea grafică a pragului de audibilitate

- Comparaţi pragurile de audibilitate pentru cele două urechi (dacă sunt sau nu identice şi care este cauza).

Dacă am face o medie pe frecvenţele de la 500 până la 4000 Hz, am observa că aceasta ar fi de 18,75 dB pentru urechea dreaptă şi 15 dB pentru urechea stângă. Putem spune deci că urechea stângă este mai bună decât cea dreaptă, deşi o diferenţă de 3,74 dB este nesemnificativă.

S-a observant în timp că majoritatea oamenilor aud sau înţeleg mai bine cu o anumită ureche, lucru care poate fi datorat biteralităţii imperfecte.

- Care este semnificaţia funcţională a faptului că, la om, pragul de audibilitate este cel mai scăzut între frecvenţele de 500 şi 4000 Hz?

Răspuns:

Măsurarea sunetului este făcută de preferinţă în decibeli şi se raportează la un prag standard de audibilitate la 1000 Hz. Pragul de audibilitate variază cu frecvenţa, după cum se poate observa în figura de mai jos. Pragul de audibilitate măsurat arată că intensitatea necesară pentru ca un sunet să fie perceput variază mult cu frecvenţa. Pragul standard pentru 1000 Hz este considerat a fi 0 dB, deşi curbele arată un prag de 4 dB. Există o discriminare evidentă a frecvenţelor joase, astfel că un sunet de 30 Hz trebuie să aibă aproximativ 60 dB pentru a fi perceput. Sensibilitatea maximă a urechii este în jur de 3500 - 4000 Hz, datorită rezonanţei canalului auditiv.

Pe de altă parte, putem afirma că între 500 şi 4000 Hz sunt cuprinse frecvenţele conversaţionale.

Fig. 5 Curbele de intensitate caracteristice pentru auzul uman

- De ce, cu aparatul nostru, nu putem explora întregul câmp auditiv (întreaga audiogramă)?

Răspuns:

Pentru ca audiometrul nu poate testa praguri care depăşeşc 80 dB şi nici sunete care au frecvenţe mai mici de 250Hz sau mai mari de 8000 Hz.

5. Procedeu de evaluare a funcţiei analizatorului auditiv In 1959, Academia Americană de Oftalmologie şi Otolaringologie a elaborat un

procedeu simplu de evaluare a diminuării capacităţii de percepţie a sunetelor. La stabilirea acestui procedeu s-a avut în vedere că sunetele din vorbirea obişnuită au frecvenţa cuprinsă între 500 şi 2000 Hz. Prin urmare, pentru testare se folosesc sunete cu frecvenţa de 500, 1000 şi 2000 Hz. In acord cu acest procedeu vorbim de alterarea capacităţii de percepţie a sunetelor atunci când, pentru a fi percepute, intensitatea lor trebuie să fie mai mare de 26 dB. Fiecărui decibel peste 26 îi corespunde o diminuare a auzului cu 1,5%, astfel că valorii de 93 îi corespunde pierderea totală a auzului (93 dB - 26 dB = 67 dB; 67 dB x 1,5 = 100%). Pentru estimarea diminuării auzului (DA) la ambele urechi, se utilizează formula:

D.A.% D.A.% la urechea mai buna x 5 D.A.% la urechea mai puternic afectata6

Exemplu de calcul:

Frecvenţa sunetului (Hz)

Valoarea de prag (dB)

urechea dreaptă urechea stângă500 30 401000 45 502000 40 55Total 115 145Media 38 48

D.A.% la urechea dreaptă: 38 dB - 26 dB = 12 dB12 dB x 1,5 = 18%

D.A.% la urechea stângă: 48 dB - 26 dB = 22 dB

22 dB x 1,5 = 33%

18% x 5 + 33%D.A.% pentru ambele urechi: --------------------- = 20,5%

6

Rezultatele testării dumneavoastră:

Frecvenţa sunetului (Hz)

Valoarea de prag (dB)

urechea dreaptă urechea stângă500 15 51000 30 102000 10 15Total 55 30Media 18,33 10

D.A.% la urechea dreaptă: 18,33 D.A.% la urechea stângă: 10

Deoarece la subiectul ales, audiograma nu relevă o alterarea capacităţii de percepţie a sunetelor mai mare de 26 dB, am considerat necesar a calcula D.A.% pentru ambele urechi, fără a folosi coeficientul de 1,5%, necesar pentru pierderi mai mari de 26 dB. Astfel că:

18,33 x 5 + 10D.A.% pentru ambele urechi: --------------------- = 16,94%

6