آناتومی و عملکرد سیستم شنوایی

سیستم شنوایی شامل ساختارها و مسیرهای عصبی است که صدا را دریافت کرده و آن را به سیگنال‌هایی تبدیل می‌کند که مغز به عنوان شنیدن تفسیر می‌کند. صدا توسط گوش خارجی جمع‌آوری شده، از طریق گوش میانی تقویت می‌شود و در حلزون گوش داخلی تبدیل می‌شود، از آنجا عصب شنوایی و مسیرهای مرکزی آن را به قشر شنوایی منتقل می‌کنند.

Definition

ساختارهای گوش خارجی، میانی و داخلی همراه با مسیرهای مرکزی شنوایی که صدا را برای درک جمع‌آوری، تقویت، تبدیل و به صورت عصبی کدگذاری می‌کنند.

Scope

این موضوع آناتومی گوش خارجی، میانی و داخلی، مکانیک حلزون و تبدیل صدا توسط سلول‌های مویی، سازماندهی تونوتوپیک شنوایی و مسیر صعودی شنوایی به قشر مغز را پوشش می‌دهد. این یک مرجع آناتومی و فیزیولوژی است که مبنای شنوایی‌شناسی و درک گفتار را تشکیل می‌دهد؛ این راهنمایی برای تشخیص یا مدیریت کم شنوایی نیست.

Core questions

• چگونه صدای هوابرد از گوش خارجی به گوش داخلی هدایت و تقویت می‌شود؟
• چگونه حلزون ارتعاش مکانیکی را به سیگنال‌های عصبی تبدیل می‌کند؟
• چگونه فرکانس (زیر و بمی) در طول مسیر شنوایی نمایش داده می‌شود؟

Key concepts

• گوش خارجی، میانی و داخلی
• تطبیق امپدانس توسط گوش میانی
• غشای پایه و موج رونده
• سلول‌های مویی داخلی و خارجی
• تبدیل مکانیکی-الکتریکی
• تونوتوپی
• مسیر صعودی شنوایی

Key theories

نظریه موج رونده (مکان) تحلیل فرکانس حلزون

صدا یک موج رونده در امتداد غشای پایه ایجاد می‌کند که در موقعیتی که توسط فرکانس تعیین می‌شود به اوج خود می‌رسد، بنابراین حلزون یک تحلیل فرکانس مبتنی بر مکان را انجام می‌دهد که فرکانس‌های بالا نزدیک به پایه و فرکانس‌های پایین نزدیک به راس قرار دارند.

تقویت‌کننده حلزون و مکانیک فعال

حلزون یک تحلیل‌گر غیرفعال نیست: سلول‌های مویی خارجی به طور فعال ارتعاشات سطح پایین را تقویت می‌کنند، تنظیم فرکانس را دقیق‌تر کرده و حساسیت و دامنه دینامیکی گوش را به شدت افزایش می‌دهند.

Mechanisms

لاله گوش و مجرای گوش صدا را جمع‌آوری کرده و آن را به پرده صماخ هدایت می‌کنند، که ارتعاش آن توسط استخوانچه‌های گوش میانی منتقل می‌شود؛ این زنجیره استخوانی امپدانس هوا را با مایع حلزون مطابقت می‌دهد تا انرژی به طور کارآمد به گوش داخلی منتقل شود. در حلزون، ارتعاش یک موج رونده در امتداد غشای پایه ایجاد می‌کند که در یک مکان وابسته به فرکانس به اوج خود می‌رسد و یک نقشه تونوتوپیک ارائه می‌دهد. در آنجا، انحراف استریوسیلیای سلول‌های مویی کانال‌های مکانوترانسداکشن را باز می‌کند و حرکت مکانیکی را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند؛ سلول‌های مویی خارجی علاوه بر این به عنوان یک تقویت‌کننده فعال عمل می‌کنند که تنظیم فرکانس را دقیق‌تر کرده و حساسیت را افزایش می‌دهد. سلول‌های مویی داخلی عصب شنوایی را تحریک می‌کنند، که سیگنال کدگذاری شده را از طریق رله‌های ساقه مغز و تالاموس به قشر شنوایی منتقل می‌کند.

Clinical relevance

آناتومی و فیزیولوژی شنوایی مبنای مرجع برای درک شنوایی و چگونگی تأثیرگذاری بر آن، و برای تفسیر چگونگی حمایت گوش از درک گفتار است. این موضوع ساختار و عملکرد طبیعی را توصیف می‌کند؛ این مبنایی برای تشخیص یا درمان فردی مشکلات شنوایی نیست.

Evidence & guidelines

این موضوع به جای کارآزمایی‌های بالینی، بر بیوفیزیک حلزون، فیزیولوژی سلول‌های مویی و متون علمی شنوایی‌شناسی معتبر تکیه دارد. اندازه‌گیری‌های مستقیم حرکت غشای پایه و مکانوترانسداکشن سلول‌های مویی، مبنای توضیح مدرن عملکرد حلزون با مدل موج رونده به همراه تقویت فعال را تشکیل می‌دهند.

History

آزمایش‌های فون بِکِسی در اواسط قرن بیستم، مبنای موج رونده تحلیل فرکانس حلزون را اثبات کرد که به خاطر آن جایزه نوبل را دریافت کرد. اندازه‌گیری‌های مستقیم بعدی نشان داد که حلزون زنده به طور فعال توسط سلول‌های مویی خارجی تقویت می‌شود و تصویر غیرفعال را به مدل مکانیک فعال حلزون که امروزه استفاده می‌شود، اصلاح کرد.

Key figures

• Georg von Bekesy
• A. James Hudspeth
• Mario Ruggero
• Brian C. J. Moore

Seminal works

• bekesy-1960
• robles-ruggero-2001
• hudspeth-2008

Frequently asked questions

چگونه گوش صدا را به سیگنالی تبدیل می‌کند که مغز بتواند از آن استفاده کند؟

صدا پرده گوش و استخوانچه‌ها را به ارتعاش درمی‌آورد که انرژی را به مایع حلزون منتقل می‌کنند؛ این حرکت غشای پایه را به حرکت درآورده و استریوسیلیای سلول‌های مویی را منحرف می‌کند و کانال‌هایی را باز می‌کند که حرکت مکانیکی را به سیگنال‌های الکتریکی که توسط عصب شنوایی حمل می‌شوند، تبدیل می‌کند.

چگونه گوش زیر و بمی‌های مختلف را تشخیص می‌دهد؟

حلزون به صورت تونوتوپیک سازماندهی شده است: فرکانس یک صدا تعیین می‌کند که موج رونده در کجای غشای پایه به اوج خود می‌رسد، بنابراین فرکانس‌های مختلف مکان‌های مختلف و به نوبه خود، فیبرهای عصبی شنوایی مختلف را تحریک می‌کنند.