الأذن الداخلية ووظيفة القوقعة

القوقعة هي العضو الحلزوني المملوء بالسوائل في الأذن الداخلية الذي يحول اهتزاز الصوت إلى إشارات عصبية. عندما تدفع الركاب النافذة البيضاوية، تتحرك موجة متنقلة على طول الغشاء القاعدي وتصل إلى ذروتها في موضع تحدده التردد، مما يفصل الصوت إلى مكوناته. تقوم الخلايا الشعرية في عضو كورتي بتحويل هذه الحركة إلى إشارات كهربائية، حيث تقوم الخلايا الشعرية الخارجية بتضخيم الاستجابة بنشاط وتقوم الخلايا الشعرية الداخلية بتشغيل العصب السمعي.

Definition

القوقعة هي الجزء السمعي من الأذن الداخلية، وهي قناة ملفوفة مملوءة بالسوائل حيث يقوم الغشاء القاعدي وعضو كورتي بتحليل التردد وتحويل الاهتزاز الناتج عن الصوت إلى إشارات عصبية عبر الخلايا الشعرية المحولة ميكانيكيًا.

Scope

يغطي هذا الموضوع تشريح القوقعة وعضو كورتي، والموجة المتنقلة والترميز الموضعي النغمي، والتحويل الميكانيكي للخلايا الشعرية، ومضخم القوقعة. وهو وصف مرجعي لوظيفة السمع الطبيعية في الأذن الداخلية ولا يتناول الإدارة السريرية لاضطرابات الأذن الداخلية.

Core questions

• كيف تفصل الموجة المتنقلة في القوقعة الصوت حسب التردد على طول الغشاء القاعدي؟
• كيف تحول الخلايا الشعرية الحركة الميكانيكية إلى إشارات كهربائية؟
• ما هو مضخم القوقعة وما هو الدور الذي تلعبه الخلايا الشعرية الخارجية؟
• كيف تشفر الخلايا الشعرية الداخلية الصوت للعصب السمعي؟

Key concepts

• الدهليز، القناة القوقعية، الطبلة
• الغشاء القاعدي والموجة المتنقلة
• التوضع النغمي (ترميز التردد حسب المكان)
• عضو كورتي
• الخلايا الشعرية الداخلية والخارجية
• التحويل الميكانيكي للحزمة الشعرية
• الجهد الإندوليمفي واللمف الداخلي
• الحركة الكهربائية للخلايا الشعرية الخارجية

Key theories

نظرية المكان (التوضع النغمي) لترميز التردد

يُنتج كل تردد موجة متنقلة تبلغ ذروتها في مكان معين على طول الغشاء القاعدي، لذا يتم ترميز التردد حسب الموقع القوقعي ومجموعة الألياف العصبية التي يتم تحفيزها بقوة أكبر.

مضخم القوقعة (العملية النشطة)

تضيف الخلايا الشعرية الخارجية طاقة ميكانيكية إلى الموجة المتنقلة، مما يعزز ويشحذ الاستجابة للأصوات الخافتة ويفسر حساسية القوقعة العالية، وضبطها الدقيق، وسلوكها غير الخطي.

Mechanisms

تُحدث حركة الركاب عند النافذة البيضاوية فرقًا في الضغط عبر الحاجز القوقعي، مما يطلق موجة متنقلة على طول الغشاء القاعدي تنمو ثم تتلاشى، وتبلغ ذروتها بالقرب من القاعدة للترددات العالية وبالقرب من القمة للترددات المنخفضة. يؤدي هذا الإزاحة إلى انحراف الأهداب الساكنة للخلايا الشعرية في عضو كورتي، مما يفتح قنوات التحويل الميكانيكي ويغير جهد غشاء الخلايا؛ يدفع التركيز العالي للبوتاسيوم والجهد الإندوليمفي الإيجابي في اللمف الداخلي تيار التحويل هذا. تغير الخلايا الشعرية الخارجية طولها استجابة لجهد مستقبلاتها (الحركة الكهربائية)، مما يعيد الطاقة إلى الحاجز لتضخيم وتحديد الحركة المحلية. تطلق الخلايا الشعرية الداخلية، وهي المستقبلات الحسية الرئيسية، ناقلات عصبية على ألياف العصب السمعي، مشفرة تردد الصوت ومستواه وتوقيته.

Clinical relevance

تعتمد حاسة السمع الحسية العصبية على القوقعة؛ يؤدي فقدان أو خلل الخلايا الشعرية، وخاصة الخلايا الشعرية الخارجية، إلى تقليل الحساسية والضبط، وهو أساس فقدان السمع الحسي العصبي. يصف هذا المدخل وظيفة القوقعة الطبيعية كمادة مرجعية ولا يقدم نصائح تشخيصية أو علاجية.

History

أدت الملاحظات المباشرة لجورج فون بيكيسي للموجة المتنقلة في القوقعة إلى تأسيس مبدأ المكان لتحليل التردد وحصل على جائزة نوبل عام 1961. كشفت الأعمال اللاحقة أن القوقعة الحية ليست سلبية: أدى اكتشاف الانبعاثات الصوتية الأذنية وحركة الخلايا الشعرية الخارجية إلى مفهوم مضخم القوقعة، وهي عملية نشطة تفسر الحساسية الاستثنائية للأذن وانتقائية التردد.

Key figures

• Georg von Békésy
• A. James Hudspeth
• Mario Ruggero
• Robert Fettiplace

Seminal works

• bekesy-1960
• robles-ruggero-2001
• fettiplace-hackney-2006

Frequently asked questions

كيف تميز القوقعة بين الترددات المختلفة؟

تبلغ الترددات المختلفة ذروتها في أماكن مختلفة على طول الغشاء القاعدي، لذا فإن موقع التحفيز الأقصى والألياف العصبية المنشطة هناك تشفر تردد الصوت.

ماذا تفعل الخلايا الشعرية الخارجية؟

تعمل كمضخم بيولوجي، حيث تغير طولها لإضافة طاقة ميكانيكية إلى الموجة المتنقلة، مما يعزز الحساسية للأصوات الخافتة ويشحذ ضبط تردد القوقعة.