Giải phẫu và Chức năng Hệ thống Thính giác

Hệ thống thính giác bao gồm các cấu trúc và đường dẫn thần kinh thu nhận âm thanh và chuyển đổi chúng thành tín hiệu mà não bộ diễn giải thành thính giác. Âm thanh được thu nhận bởi tai ngoài, khuếch đại qua tai giữa và chuyển đổi trong ốc tai của tai trong, từ đó dây thần kinh thính giác và các đường dẫn trung tâm đưa tín hiệu đến vỏ não thính giác.

Definition

Các cấu trúc của tai ngoài, tai giữa và tai trong cùng với các đường dẫn thính giác trung ương thu nhận, khuếch đại, chuyển đổi và mã hóa thần kinh âm thanh để cảm nhận.

Scope

Chủ đề này bao gồm giải phẫu tai ngoài, tai giữa và tai trong, cơ chế ốc tai và sự chuyển đổi âm thanh bởi các tế bào lông, tổ chức thính giác theo tần số (tonotopic) và đường dẫn thính giác lên vỏ não. Đây là kiến thức giải phẫu và sinh lý học cơ bản cho ngành thính học và nhận thức lời nói; nó không phải là hướng dẫn chẩn đoán hoặc quản lý mất thính lực.

Core questions

• Âm thanh truyền trong không khí được dẫn truyền và khuếch đại từ tai ngoài đến tai trong như thế nào?
• Ốc tai chuyển đổi rung động cơ học thành tín hiệu thần kinh như thế nào?
• Tần số (cao độ) được biểu diễn dọc theo đường dẫn thính giác như thế nào?

Key concepts

• Tai ngoài, tai giữa và tai trong
• Điều chỉnh trở kháng bởi tai giữa
• Màng đáy và sóng chạy
• Tế bào lông trong và ngoài
• Chuyển đổi cơ học-điện
• Tổ chức tần số (Tonotopy)
• Đường dẫn thính giác lên

Key theories

Lý thuyết sóng chạy (vị trí) về phân tích tần số ốc tai

Âm thanh tạo ra một sóng chạy dọc theo màng đáy đạt đỉnh tại một vị trí được xác định bởi tần số, do đó ốc tai thực hiện phân tích tần số dựa trên vị trí với các tần số cao gần đáy và các tần số thấp gần đỉnh.

Bộ khuếch đại ốc tai và cơ chế chủ động

Ốc tai không phải là một bộ phân tích thụ động: các tế bào lông ngoài chủ động khuếch đại các rung động mức thấp, làm sắc nét điều chỉnh tần số và mở rộng đáng kể độ nhạy và dải động của tai.

Mechanisms

Vành tai và ống tai thu nhận âm thanh và hướng nó đến màng nhĩ, sự rung động của màng nhĩ được truyền bởi các xương con của tai giữa; chuỗi xương con này điều chỉnh trở kháng của không khí với trở kháng của dịch ốc tai để năng lượng được truyền hiệu quả đến tai trong. Trong ốc tai, rung động tạo ra một sóng chạy dọc theo màng đáy đạt đỉnh tại một vị trí phụ thuộc vào tần số, tạo ra một bản đồ tần số (tonotopic). Tại đó, sự lệch của các lông nổi (stereocilia) của tế bào lông mở các kênh cơ học-điện, chuyển đổi chuyển động cơ học thành tín hiệu điện; các tế bào lông ngoài còn hoạt động như một bộ khuếch đại chủ động giúp làm sắc nét điều chỉnh tần số và mở rộng độ nhạy. Các tế bào lông trong điều khiển dây thần kinh thính giác, mang tín hiệu đã mã hóa qua các trạm chuyển tiếp ở thân não và đồi thị đến vỏ não thính giác.

Clinical relevance

Giải phẫu và sinh lý học thính giác là cơ sở tham chiếu để hiểu về thính giác và cách nó có thể bị ảnh hưởng, cũng như để diễn giải cách tai hỗ trợ nhận thức lời nói. Chủ đề này mô tả cấu trúc và chức năng bình thường; nó không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị các khó khăn về thính giác cho từng cá nhân.

Evidence & guidelines

Chủ đề này dựa trên sinh lý học sinh học ốc tai, sinh lý học tế bào lông và các tài liệu khoa học thính giác đã được thiết lập hơn là các thử nghiệm lâm sàng. Các phép đo trực tiếp chuyển động của màng đáy và sự chuyển đổi cơ học-điện của tế bào lông là nền tảng cho mô hình sóng chạy cộng với khuếch đại chủ động hiện đại về chức năng ốc tai.

History

Các thí nghiệm của Von Bekesy vào giữa thế kỷ XX đã thiết lập cơ sở sóng chạy của phân tích tần số ốc tai, nhờ đó ông đã nhận giải Nobel. Các phép đo trực tiếp sau này đã tiết lộ rằng ốc tai sống được khuếch đại chủ động bởi các tế bào lông ngoài, tinh chỉnh bức tranh thụ động thành mô hình cơ học ốc tai chủ động được sử dụng ngày nay.

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

Tai biến âm thanh thành tín hiệu mà não có thể sử dụng như thế nào?

Âm thanh làm rung màng nhĩ và các xương con, truyền năng lượng này đến dịch ốc tai; điều này làm di chuyển màng đáy và làm lệch các lông nổi của tế bào lông, mở các kênh chuyển đổi chuyển động cơ học thành tín hiệu điện được truyền bởi dây thần kinh thính giác.

Tai phân biệt các cao độ khác nhau như thế nào?

Ốc tai được tổ chức theo tần số (tonotopically): tần số của âm thanh xác định vị trí dọc theo màng đáy mà sóng chạy đạt đỉnh, do đó các tần số khác nhau kích thích các vị trí khác nhau và, đến lượt mình, các sợi thần kinh thính giác khác nhau.