कर्णावर्त (कोक्लिया) विभिन्न आवृत्तियों को कैसे अलग करता है?

विभिन्न आवृत्तियाँ बेसिलर झिल्ली के साथ विभिन्न स्थानों पर चरम पर पहुँचती हैं, इसलिए अधिकतम उत्तेजना का स्थान और वहाँ सक्रिय होने वाले तंत्रिका तंतु ध्वनि की आवृत्ति को एन्कोड करते हैं।

बाहरी बाल कोशिकाएँ क्या करती हैं?

वे एक जैविक प्रवर्धक के रूप में कार्य करती हैं, यात्रा तरंग में यांत्रिक ऊर्जा जोड़ने के लिए लंबाई बदलती हैं, जो नरम ध्वनियों के प्रति संवेदनशीलता को बढ़ाती है और कर्णावर्त की आवृत्ति ट्यूनिंग को तेज करती है।

आंतरिक कान और कर्णावर्त (कोक्लिया) कार्यप्रणाली

कर्णावर्त (कोक्लिया) आंतरिक कान का सर्पिलाकार, द्रव-भरा अंग है जो ध्वनि कंपन को तंत्रिका संकेतों में परिवर्तित करता है। जैसे ही स्टेपीज़ (stapes) अंडाकार खिड़की (oval window) को संचालित करता है, एक यात्रा तरंग (travelling wave) बेसिलर झिल्ली (basilar membrane) के साथ चलती है और आवृत्ति द्वारा निर्धारित स्थिति पर अपने चरम पर पहुँचती है, जिससे ध्वनि को उसके घटकों में अलग किया जाता है। कॉर्टी के अंग (organ of Corti) की बाल कोशिकाएँ (hair cells) इस गति को विद्युत संकेतों में बदलती हैं, जिसमें बाहरी बाल कोशिकाएँ प्रतिक्रिया को सक्रिय रूप से बढ़ाती हैं और आंतरिक बाल कोशिकाएँ श्रवण तंत्रिका (auditory nerve) को संचालित करती हैं।

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Definition

कर्णावर्त (कोक्लिया) आंतरिक कान का श्रवण संबंधी भाग है, एक कुंडलित द्रव-भरी नलिका जिसमें बेसिलर झिल्ली और कॉर्टी का अंग आवृत्ति विश्लेषण करते हैं और ध्वनि-प्रेरित कंपन को यांत्रिक-संक्रमण करने वाली बाल कोशिकाओं के माध्यम से तंत्रिका संकेतों में परिवर्तित करते हैं।

Scope

यह विषय कर्णावर्त (कोक्लिया) और कॉर्टी के अंग की शारीरिक रचना, यात्रा तरंग और टोनोटोपिक स्थान कोडिंग (tonotopic place coding), बाल-कोशिका यांत्रिक-संक्रमण (mechanotransduction), और कर्णावर्त प्रवर्धक (cochlear amplifier) को शामिल करता है। यह सामान्य आंतरिक-कान की श्रवण कार्यप्रणाली का एक संदर्भ विवरण है और आंतरिक-कान के विकारों के नैदानिक प्रबंधन को संबोधित नहीं करता है।

Core questions

कर्णावर्त यात्रा तरंग बेसिलर झिल्ली के साथ आवृत्ति के अनुसार ध्वनि को कैसे अलग करती है?
बाल कोशिकाएँ यांत्रिक गति को विद्युत संकेतों में कैसे परिवर्तित करती हैं?
कर्णावर्त प्रवर्धक क्या है और बाहरी बाल कोशिकाएँ क्या भूमिका निभाती हैं?
आंतरिक बाल कोशिकाएँ श्रवण तंत्रिका के लिए ध्वनि को कैसे एन्कोड करती हैं?

Key concepts

स्काला वेस्टिबुली (Scala vestibuli), स्काला मीडिया (scala media), स्काला टिम्पनी (scala tympani)
बेसिलर झिल्ली और यात्रा तरंग
टोनोटोपी (आवृत्ति की स्थान कोडिंग)
कॉर्टी का अंग
आंतरिक और बाहरी बाल कोशिकाएँ
बाल-बंडल यांत्रिक-संक्रमण
एंडोकोक्लियर क्षमता और एंडोलिम्फ
बाहरी-बाल-कोशिका इलेक्ट्रोमोटिलिटी

Key theories

आवृत्ति कोडिंग का स्थान (टोनोटोपिक) सिद्धांत: प्रत्येक आवृत्ति एक यात्रा तरंग उत्पन्न करती है जो बेसिलर झिल्ली के साथ एक विशिष्ट स्थान पर चरम पर पहुँचती है, इसलिए आवृत्ति को इस बात से एन्कोड किया जाता है कि कौन सा कर्णावर्त स्थान और तंत्रिका तंतुओं का कौन सा समूह सबसे दृढ़ता से उत्तेजित होता है।
कर्णावर्त प्रवर्धक (सक्रिय प्रक्रिया): बाहरी बाल कोशिकाएँ यात्रा तरंग में यांत्रिक ऊर्जा जोड़ती हैं, जिससे नरम ध्वनियों के प्रति प्रतिक्रिया बढ़ती और तेज होती है और कर्णावर्त की उच्च संवेदनशीलता, तीव्र ट्यूनिंग और गैर-रेखीय व्यवहार का हिसाब देती है।

Mechanisms

अंडाकार खिड़की पर स्टेपीज़ की गति कर्णावर्त विभाजन (cochlear partition) में दबाव का अंतर पैदा करती है, जिससे बेसिलर झिल्ली के साथ एक यात्रा तरंग शुरू होती है जो बढ़ती है और फिर घटती है, उच्च आवृत्तियों के लिए आधार के करीब और कम आवृत्तियों के लिए शीर्ष के करीब चरम पर पहुँचती है। यह विस्थापन कॉर्टी के अंग में बाल कोशिकाओं के स्टीरियोसिलिया (stereocilia) को विक्षेपित करता है, यांत्रिक-संक्रमण चैनलों को खोलता है और कोशिकाओं की झिल्ली क्षमता (membrane potential) को बदलता है; एंडोलिम्फ (endolymph) की उच्च पोटेशियम सांद्रता और सकारात्मक एंडोकोक्लियर क्षमता (endocochlear potential) इस संक्रमण धारा को संचालित करती है। बाहरी बाल कोशिकाएँ अपनी रिसेप्टर क्षमता (electromotility) के जवाब में लंबाई बदलती हैं, ऊर्जा को विभाजन में वापस भेजकर स्थानीय गति को बढ़ाने और तेज करने के लिए। आंतरिक बाल कोशिकाएँ, जो मुख्य संवेदी रिसेप्टर हैं, श्रवण-तंत्रिका तंतुओं पर ट्रांसमीटर छोड़ती हैं, ध्वनि की आवृत्ति, स्तर और समय को एन्कोड करती हैं।

Clinical relevance

कर्णावर्त (कोक्लिया) वह जगह है जहाँ संवेदी-तंत्रिका श्रवण निर्भर करता है; बाल कोशिकाओं, विशेष रूप से बाहरी बाल कोशिकाओं की हानि या शिथिलता, संवेदनशीलता और ट्यूनिंग को कम करती है, जो संवेदी-तंत्रिका श्रवण हानि का आधार है। यह प्रविष्टि संदर्भ सामग्री के रूप में सामान्य कर्णावर्त कार्यप्रणाली का वर्णन करती है और नैदानिक या उपचार संबंधी सलाह प्रदान नहीं करती है।

History

जॉर्ज वॉन बेकेसी (Georg von Békésy) के कर्णावर्त यात्रा तरंग के प्रत्यक्ष अवलोकनों ने आवृत्ति विश्लेषण के स्थान सिद्धांत (place principle) को स्थापित किया और उन्हें 1961 का नोबेल पुरस्कार दिलाया। बाद के काम से पता चला कि जीवित कर्णावर्त निष्क्रिय नहीं है: ओटोएकॉस्टिक उत्सर्जन (otoacoustic emissions) और बाहरी-बाल-कोशिका गतिशीलता की खोज से कर्णावर्त प्रवर्धक (cochlear amplifier) की अवधारणा सामने आई, एक सक्रिय प्रक्रिया जो कान की असाधारण संवेदनशीलता और आवृत्ति चयनात्मकता की व्याख्या करती है।

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

कर्णावर्त (कोक्लिया) विभिन्न आवृत्तियों को कैसे अलग करता है?: विभिन्न आवृत्तियाँ बेसिलर झिल्ली के साथ विभिन्न स्थानों पर चरम पर पहुँचती हैं, इसलिए अधिकतम उत्तेजना का स्थान और वहाँ सक्रिय होने वाले तंत्रिका तंतु ध्वनि की आवृत्ति को एन्कोड करते हैं।
बाहरी बाल कोशिकाएँ क्या करती हैं?: वे एक जैविक प्रवर्धक के रूप में कार्य करती हैं, यात्रा तरंग में यांत्रिक ऊर्जा जोड़ने के लिए लंबाई बदलती हैं, जो नरम ध्वनियों के प्रति संवेदनशीलता को बढ़ाती है और कर्णावर्त की आवृत्ति ट्यूनिंग को तेज करती है।