Анатомия и физиология слуховой системы
Слуховая система преобразует распространяющийся в воздухе звук в нервные сигналы, которые мозг может интерпретировать. Условно она делится на наружное ухо, которое собирает и направляет звук; среднее ухо, которое согласует импеданс воздуха и жидкости и передает вибрацию через слуховые косточки; внутреннее ухо, где улитка выполняет частотный анализ и преобразует механическое движение в электрическую активность; а также слуховой нерв и центральные пути, которые передают и обрабатывают полученные сигналы. Этот раздел знакомит обучающегося с этим сквозным путем и с темами, подробно рассматривающими каждый этап.
Definition
Слуховая система — это совокупность периферических и центральных структур, которые улавливают акустическую энергию, передают и усиливают ее, анализируют по частоте, преобразуют в нервные импульсы и передают эти импульсы по слуховому нерву в ствол мозга и слуховую кору для восприятия.
Scope
Это ориентировочный обзор периферической и центральной слуховой анатомии и физиологических этапов нормального слуха. Он описывает, как наружное, среднее и внутреннее ухо, волосковые клетки, слуховой нерв и центральные пути функционируют совместно; подробная механика и физиология каждого этапа рассматриваются в дочерних темах. Он охватывает нормальную структуру и функцию для справки и обучения, а не для диагностики или лечения нарушений слуха.
Sub-topics
Core questions
- Как система передает звук из воздуха в наружном ухе в электрическую активность слухового нерва?
- Как преодолевается несоответствие импедансов между воздухом и жидкостью улитки?
- Как улитка разделяет звук на его составляющие частоты?
- Как механическая вибрация преобразуется в нервный сигнал, и как этот сигнал обостряется?
- Как слуховая информация организуется и обрабатывается по центральным путям?
Key concepts
- Проведение звука (наружное и среднее ухо)
- Согласование импедансов
- Бегущая волна и тонотопия улитки
- Механоэлектрическая трансдукция волосковыми клетками
- Улитковый усилитель и электромоторика наружных волосковых клеток
- Тонотопическая организация центральных путей
- Местное и временное кодирование частоты
Mechanisms
Звук собирается ушной раковиной и концентрируется вдоль слухового прохода на барабанной перепонке. Слуховые косточки среднего уха передают эту вибрацию на овальное окно, используя соотношения площади и рычага для преодоления несоответствия импедансов между воздухом и жидкостью улитки. Внутри улитки возникающее движение жидкости создает бегущую волну вдоль базилярной мембраны, положение пика которой зависит от частоты, формируя тонотопическую карту. Волосковые клетки, расположенные на этой мембране, преобразуют отклонение своих стереоцилий в изменения мембранного потенциала, в то время как наружные волосковые клетки, частично управляемые моторным белком престином, активно усиливают и обостряют ответ (Robles & Ruggero, 2001; Fettiplace & Fuchs, 1999). Преобразованный сигнал кодируется в импульсации волокон улиткового (слухового) нерва и передается через ядра ствола мозга в слуховую кору, где извлекаются такие характеристики, как высота тона, локализация и слуховые объекты (Griffiths & Warren, 2004).
Clinical relevance
Понимание нормальной анатомии и физиологии слуха лежит в основе интерпретации результатов оценки слуха и обоснования использования таких устройств, как слуховые аппараты и кохлеарные имплантаты. Этот раздел описывает, как функционирует здоровая система, в качестве справочной основы; он носит образовательный характер и не является основой для индивидуальной диагностики или принятия решений о лечении.
History
Современное понимание функции улитки основано на демонстрации Георгом фон Бекеши в середине XX века бегущей волны вдоль базилярной мембраны, работа, отмеченная Нобелевской премией. Более поздние исследования показали, что улитка не является пассивным анализатором, а содержит активный усилитель, управляемый наружными волосковыми клетками, и идентифицировали престин как мотор, лежащий в основе их электромоторики (Zheng et al., 2000, цитируется в темах по внутреннему уху). Эти достижения, наряду с подробными исследованиями механотрансдукции волосковых клеток и центральной слуховой обработки, сформировали интегрированную картину, обобщенную здесь (Robles & Ruggero, 2001).
Key figures
- Georg von Bekesy
- Luis Robles
- Mario Ruggero
- Robert Fettiplace
- Peter Dallos
Related topics
Seminal works
- robles-ruggero-2001
- fettiplace-fuchs-1999
- griffiths-warren-2004
Frequently asked questions
- Каковы основные части слуховой системы?
- Наружное ухо (ушная раковина и слуховой проход), среднее ухо (барабанная перепонка и слуховые косточки), внутреннее ухо (улитка и волосковые клетки), а также слуховой нерв с центральными слуховыми путями, ведущими к коре.
- Где звук становится нервным сигналом?
- В улитке, где волосковые клетки преобразуют механическую вибрацию базилярной мембраны в электрическую активность, которая активирует слуховой нерв.