آناتومی و فیزیولوژی سیستم شنوایی

سیستم شنوایی، صدای منتقل‌شده از هوا را به سیگنال‌های عصبی تبدیل می‌کند که مغز قادر به تفسیر آن‌هاست. این سیستم به طور سنتی به گوش خارجی (که صدا را جمع‌آوری و هدایت می‌کند)، گوش میانی (که تطابق امپدانس هوا با مایع را انجام داده و ارتعاش را از طریق استخوانچه‌ها منتقل می‌کند)، گوش داخلی (که حلزون گوش در آن تحلیل فرکانس را انجام داده و حرکت مکانیکی را به فعالیت الکتریکی تبدیل می‌کند)، و عصب شنوایی و مسیرهای مرکزی (که سیگنال‌های حاصل را حمل و پردازش می‌کنند) تقسیم می‌شود. این بخش، یادگیرنده را با این مسیر کامل و همچنین با موضوعاتی که هر مرحله را با جزئیات بررسی می‌کنند، آشنا می‌سازد.

Definition

سیستم شنوایی مجموعه‌ای از ساختارهای محیطی و مرکزی است که انرژی صوتی را دریافت، منتقل و تقویت می‌کند، آن را بر اساس فرکانس تحلیل می‌کند، به تکانه‌های عصبی تبدیل می‌کند و این تکانه‌ها را از طریق عصب شنوایی به ساقه مغز و قشر شنوایی برای درک منتقل می‌سازد.

Scope

این یک نمای کلی جهت‌دهنده از آناتومی شنوایی محیطی و مرکزی و مراحل فیزیولوژیکی شنوایی طبیعی است. این بخش نحوه ارتباط گوش خارجی، میانی و داخلی، سلول‌های مویی، عصب شنوایی و مسیرهای مرکزی را با یکدیگر توضیح می‌دهد؛ مکانیک و فیزیولوژی دقیق هر مرحله در موضوعات فرعی توسعه داده شده است. این بخش ساختار و عملکرد طبیعی را برای مرجع و آموزش پوشش می‌دهد، نه تشخیص یا مدیریت اختلالات شنوایی.

Sub-topics

• عصب شنوایی و مسیرهای مرکزی شنوایی
• انتقال مکانیکی در سلول‌های مویی
• آناتومی گوش داخلی و حلزون گوش
• مکانیک گوش میانی و سیستم استخوانی
• آناتومی و عملکرد گوش خارجی

Core questions

• سیستم چگونه صدا را از هوای گوش خارجی به فعالیت الکتریکی در عصب شنوایی منتقل می‌کند؟
• چگونه عدم تطابق امپدانس بین هوا و مایع حلزون گوش برطرف می‌شود؟
• حلزون گوش چگونه صدا را به فرکانس‌های تشکیل‌دهنده آن تفکیک می‌کند؟
• چگونه ارتعاش مکانیکی به سیگنال عصبی تبدیل می‌شود و چگونه این سیگنال تیزتر می‌شود؟
• اطلاعات شنوایی چگونه در امتداد مسیرهای مرکزی سازماندهی و پردازش می‌شود؟

Key concepts

• انتقال صدا (گوش خارجی و میانی)
• تطابق امپدانس
• موج رونده و تونوتوپی حلزون گوش
• تبدیل مکانیکی-الکتریکی توسط سلول‌های مویی
• تقویت‌کننده حلزون گوش و الکتروموتیلیته سلول‌های مویی خارجی
• سازماندهی تونوتوپیک مسیرهای مرکزی
• کدگذاری مکانی و زمانی فرکانس

Mechanisms

صدا توسط لاله گوش جمع‌آوری شده و در امتداد مجرای گوش به پرده تمپان متمرکز می‌شود. استخوانچه‌های گوش میانی این ارتعاش را به پنجره بیضی منتقل می‌کنند و با استفاده از نسبت‌های مساحت و اهرم، عدم تطابق امپدانس بین هوا و مایع حلزون گوش را برطرف می‌سازند. در داخل حلزون گوش، حرکت مایع حاصله یک موج رونده را در امتداد غشای پایه ایجاد می‌کند که موقعیت اوج آن به فرکانس بستگی دارد و یک نقشه تونوتوپیک را تشکیل می‌دهد. سلول‌های مویی که روی این غشا قرار دارند، انحراف استریوسیلیای خود را به تغییرات پتانسیل غشا تبدیل می‌کنند، در حالی که سلول‌های مویی خارجی، که تا حدی توسط پروتئین حرکتی پرِستین (prestin) هدایت می‌شوند، پاسخ را به طور فعال تقویت و تیزتر می‌کنند (Robles & Ruggero, 2001; Fettiplace & Fuchs, 1999). سیگنال تبدیل‌شده در شلیک فیبرهای عصبی حلزونی (شنوایی) کدگذاری شده و از طریق هسته‌های ساقه مغز به قشر شنوایی منتقل می‌شود، جایی که ویژگی‌هایی مانند زیر و بمی، مکان و اشیاء شنیداری استخراج می‌شوند (Griffiths & Warren, 2004).

Clinical relevance

درک آناتومی و فیزیولوژی طبیعی شنوایی، اساس تفسیر ارزیابی شنوایی و منطق استفاده از وسایلی مانند سمعک و کاشت حلزون است. این بخش نحوه عملکرد سیستم سالم را به عنوان یک پایه مرجع توصیف می‌کند؛ این اطلاعات آموزشی است و مبنایی برای تشخیص یا تصمیم‌گیری‌های درمانی فردی نیست.

History

درک مدرن از عملکرد حلزون گوش بر پایه نمایش موج رونده در امتداد غشای پایه توسط گئورگ فون بِکِسی (Georg von Bekesy) در اواسط قرن بیستم استوار است، کاری که با جایزه نوبل شناخته شد. تحقیقات بعدی نشان داد که حلزون گوش یک تحلیل‌گر غیرفعال نیست، بلکه حاوی یک تقویت‌کننده فعال است که توسط سلول‌های مویی خارجی هدایت می‌شود و پرِستین (prestin) را به عنوان موتور زیربنایی الکتروموتیلیته (electromotility) آن‌ها شناسایی کرد (Zheng et al., 2000، ذکر شده در مباحث گوش داخلی). این پیشرفت‌ها، همراه با مطالعات دقیق مکانوترانسداکشن (mechanotransduction) سلول‌های مویی و پردازش مرکزی شنوایی، تصویر یکپارچه‌ای را که در اینجا خلاصه شده است، ایجاد کردند (Robles & Ruggero, 2001).

Key figures

• Georg von Bekesy
• Luis Robles
• Mario Ruggero
• Robert Fettiplace
• Peter Dallos

Seminal works

• robles-ruggero-2001
• fettiplace-fuchs-1999
• griffiths-warren-2004

Frequently asked questions

اجزای اصلی سیستم شنوایی کدامند؟

گوش خارجی (لاله گوش و مجرای گوش)، گوش میانی (پرده تمپان و استخوانچه‌ها)، گوش داخلی (حلزون گوش و سلول‌های مویی)، و عصب شنوایی همراه با مسیرهای مرکزی شنوایی که به قشر مغز می‌رسند.

صدا در کجا به سیگنال عصبی تبدیل می‌شود؟

در حلزون گوش، جایی که سلول‌های مویی ارتعاش مکانیکی غشای پایه را به فعالیت الکتریکی تبدیل می‌کنند که عصب شنوایی را تحریک می‌کند.