آناتومی گوش داخلی و حلزون گوش

حلزون گوش، اندام مارپیچی و پر از مایع گوش داخلی است که تحلیل فرکانسی سیستم شنوایی را انجام می‌دهد و صدا را به سیگنال‌های عصبی تبدیل می‌کند. سه محفظه مایع و اندام کورتی آن به گونه‌ای چیده شده‌اند که یک موج رونده در امتداد غشای پایه برای فرکانس‌های مختلف در مکان‌های متفاوتی به اوج خود می‌رسد و به حلزون گوش یک نقشه تونوتوپیک از فرکانس‌های بالا در پایه تا فرکانس‌های پایین در راس آن می‌دهد.

Definition

حلزون گوش ساختار پیچ‌خورده گوش داخلی است که شامل اسکالا وستیبولی (scala vestibuli)، اسکالا مدیا (scala media) و اسکالا تیمپانی (scala tympani)، غشای پایه و اندام کورتی است، جایی که حرکت مایع ناشی از صدا بر اساس فرکانس تحلیل و به فعالیت عصبی تبدیل می‌شود.

Scope

این موضوع طرح ساختاری حلزون گوش، سه اسکالا و مایعات آن‌ها، غشای پایه و اندام کورتی، موج رونده تونوتوپیک و تقویت فعال که تنظیم حلزون گوش را دقیق‌تر می‌کند، پوشش می‌دهد. این پل حسی بین ورودی گوش میانی و عصب شنوایی است؛ مرحله تبدیل مولکولی در موضوع سلول‌های مویی توسعه یافته است. این مدخل آموزشی-مرجع است و راهنمایی برای تشخیص یا درمان اختلالات گوش داخلی نیست.

Core questions

• محفظه‌های مایع حلزون گوش و اندام کورتی چگونه چیده شده‌اند؟
• موج رونده چگونه یک نقشه تونوتوپیک (مکانی) از فرکانس تولید می‌کند؟
• تقویت‌کننده حلزون گوش چیست و چرا برای حساسیت و تنظیم طبیعی مورد نیاز است؟
• سلول‌های مویی داخلی و خارجی در اندام کورتی چه تفاوتی در نقش دارند؟

Key concepts

• اسکالا وستیبولی، اسکالا مدیا، اسکالا تیمپانی
• اندولنف و پری‌لنف
• غشای پایه
• اندام کورتی
• سلول‌های مویی داخلی و خارجی
• موج رونده و تونوتوپی (کدگذاری مکانی)
• تقویت‌کننده حلزون گوش
• پرِستین و الکتروموتیلیتی سلول‌های مویی خارجی
• پتانسیل اندوکوکلئار

Mechanisms

حرکت استخوان رکابی در پنجره بیضی، پری‌لنف (perilymph) را در اسکالا وستیبولی به حرکت درمی‌آورد و یک موج رونده را در امتداد غشای پایه آغاز می‌کند که در یک مکان وابسته به فرکانس به اوج خود می‌رسد و سپس کاهش می‌یابد، که اساس تونوتوپی حلزون گوش است و اولین بار توسط فون بکسی (von Bekesy) در سال 1960 (Robles & Ruggero, 2001) نشان داده شد. اندام کورتی بر روی این غشا قرار دارد: سلول‌های مویی داخلی، سلول‌های حسی اصلی هستند که حرکت غشای پایه را به عصب شنوایی گزارش می‌دهند، در حالی که سلول‌های مویی خارجی تقویت فعال را فراهم می‌کنند. این تقویت به پروتئین حرکتی غشایی پرِستین (prestin) بستگی دارد، که باعث می‌شود سلول‌های مویی خارجی در پاسخ به ولتاژ تغییر طول دهند و انرژی را به موج رونده بازگردانند تا حساسیت را افزایش داده و تنظیم فرکانس را دقیق‌تر کنند (Zheng et al., 2000; Fettiplace & Fuchs, 1999). یک گرادیان الکتریکی ثابت، پتانسیل اندوکوکلئار (endocochlear potential) که در سراسر اسکالا مدیا حفظ می‌شود، نیروی محرکه برای تبدیل را فراهم می‌کند.

Clinical relevance

از آنجا که حلزون گوش فرکانس را بر روی مکان نگاشت می‌کند و به تقویت فعال توسط سلول‌های مویی خارجی وابسته است، از دست دادن این سلول‌ها حساسیت و تنظیم را کاهش می‌دهد، و طرح تونوتوپیک زیربنای طراحی کاشت حلزون است. این مدخل آناتومی و فیزیولوژی طبیعی حلزون گوش را برای مرجع توصیف می‌کند و مبنایی برای تشخیص یا درمان فردی نیست.

History

آزمایش‌های فون بکسی که موج رونده و اصل مکان تحلیل فرکانس را اثبات کرد، جایزه نوبل را به ارمغان آورد و همچنان اساس مکانیک حلزون گوش است (von Bekesy, 1960). تشخیص بعدی اینکه حلزون گوش به طور فعال تقویت می‌شود، و شناسایی پرِستین به عنوان موتور الکتروموتیلیتی سلول‌های مویی خارجی، حلزون گوش را از یک تحلیل‌گر غیرفعال به یک اندام فعال و غیرخطی تبدیل کرد (Zheng et al., 2000; Robles & Ruggero, 2001).

Key figures

• Georg von Bekesy
• Luis Robles
• Mario Ruggero
• Peter Dallos
• Jing Zheng

Seminal works

• bekesy-1960
• robles-ruggero-2001
• zheng-2000

Frequently asked questions

حلزون گوش چگونه فرکانس‌های مختلف را از هم تشخیص می‌دهد؟

یک موج رونده در امتداد غشای پایه در مکانی به اوج خود می‌رسد که به فرکانس بستگی دارد، فرکانس‌های بالا نزدیک پایه و فرکانس‌های پایین نزدیک راس، بنابراین فرکانس به عنوان مکان در امتداد حلزون گوش کدگذاری می‌شود.

تقویت‌کننده حلزون گوش چیست؟

یک فرآیند فعال که در آن سلول‌های مویی خارجی، با استفاده از پروتئین حرکتی پرِستین، انرژی مکانیکی را به موج رونده بازگردانده تا حساسیت را افزایش داده و تنظیم فرکانس را دقیق‌تر کنند.