Giải phẫu Ốc tai và Tai trong

Ốc tai là cơ quan xoắn ốc, chứa đầy dịch lỏng của tai trong, thực hiện phân tích tần số của hệ thống thính giác và chuyển đổi âm thanh thành tín hiệu thần kinh. Ba khoang chứa dịch và cơ quan Corti được sắp xếp sao cho sóng di chuyển dọc theo màng đáy đạt đỉnh tại các vị trí khác nhau đối với các tần số khác nhau, tạo cho ốc tai một bản đồ âm điệu từ tần số cao ở đáy đến tần số thấp ở đỉnh.

Definition

Ốc tai là cấu trúc cuộn xoắn của tai trong chứa thang tiền đình (scala vestibuli), thang giữa (scala media), và thang nhĩ (scala tympani), màng đáy, và cơ quan Corti, nơi chuyển động dịch do âm thanh được phân tích theo tần số và chuyển đổi thành hoạt động thần kinh.

Scope

Chủ đề này bao gồm cấu trúc tổng thể của ốc tai, ba thang âm và dịch của chúng, màng đáy và cơ quan Corti, sóng di chuyển âm điệu, và sự khuếch đại chủ động giúp làm sắc nét điều chỉnh ốc tai. Đây là cầu nối cảm giác giữa đầu vào tai giữa và dây thần kinh thính giác; bước chuyển đổi phân tử được phát triển trong chủ đề tế bào lông. Mục này mang tính chất tham khảo-giáo dục và không phải là hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị các rối loạn tai trong.

Core questions

• Các khoang dịch ốc tai và cơ quan Corti được sắp xếp như thế nào?
• Sóng di chuyển tạo ra bản đồ âm điệu (vị trí) của tần số như thế nào?
• Bộ khuếch đại ốc tai là gì và tại sao nó cần thiết cho độ nhạy và khả năng điều chỉnh bình thường?
• Các tế bào lông trong và ngoài khác nhau như thế nào về vai trò trong cơ quan Corti?

Key concepts

• Thang tiền đình (Scala vestibuli), thang giữa (scala media), thang nhĩ (scala tympani)
• Nội dịch (Endolymph) và ngoại dịch (perilymph)
• Màng đáy (Basilar membrane)
• Cơ quan Corti (Organ of Corti)
• Tế bào lông trong và ngoài
• Sóng di chuyển và bản đồ âm điệu (mã hóa vị trí)
• Bộ khuếch đại ốc tai
• Prestin và khả năng vận động điện của tế bào lông ngoài
• Điện thế nội ốc tai (Endocochlear potential)

Mechanisms

Chuyển động của xương bàn đạp tại cửa sổ bầu dục đẩy dịch ngoại bạch huyết (perilymph) trong thang tiền đình, tạo ra một sóng di chuyển dọc theo màng đáy, sóng này phát triển đến đỉnh tại một vị trí phụ thuộc vào tần số và sau đó suy giảm, đây là cơ sở của bản đồ âm điệu ốc tai lần đầu tiên được von Bekesy chứng minh (1960; Robles & Ruggero, 2001). Cơ quan Corti nằm trên màng này: các tế bào lông trong là các tế bào cảm giác chính báo cáo chuyển động của màng đáy đến dây thần kinh thính giác, trong khi các tế bào lông ngoài cung cấp sự khuếch đại chủ động. Sự khuếch đại đó phụ thuộc vào protein vận động màng prestin, làm cho các tế bào lông ngoài thay đổi chiều dài để đáp ứng với điện áp, đưa năng lượng trở lại sóng di chuyển để tăng cường độ nhạy và làm sắc nét điều chỉnh tần số (Zheng et al., 2000; Fettiplace & Fuchs, 1999). Một gradient điện thế ổn định, điện thế nội ốc tai (endocochlear potential) được duy trì trên thang giữa, cung cấp lực đẩy cho quá trình chuyển đổi.

Clinical relevance

Vì ốc tai ánh xạ tần số vào vị trí và phụ thuộc vào sự khuếch đại chủ động của các tế bào lông ngoài, việc mất các tế bào đó làm giảm độ nhạy và khả năng điều chỉnh, và sơ đồ âm điệu là cơ sở cho thiết kế của cấy ghép ốc tai. Mục này mô tả giải phẫu và sinh lý ốc tai bình thường để tham khảo và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

History

Các thí nghiệm của Von Bekesy thiết lập sóng di chuyển và nguyên tắc vị trí của phân tích tần số đã mang lại giải Nobel và vẫn là nền tảng của cơ học ốc tai (von Bekesy, 1960). Sự công nhận sau này rằng ốc tai được khuếch đại chủ động, và việc xác định prestin là động cơ của khả năng vận động điện của tế bào lông ngoài, đã biến ốc tai từ một bộ phân tích thụ động thành một cơ quan chủ động, phi tuyến tính (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

Ốc tai phân biệt các tần số khác nhau như thế nào?

Một sóng di chuyển dọc theo màng đáy đạt đỉnh tại một vị trí phụ thuộc vào tần số, tần số cao gần đáy và tần số thấp gần đỉnh, do đó tần số được mã hóa dưới dạng vị trí dọc theo ốc tai.

Bộ khuếch đại ốc tai là gì?

Một quá trình chủ động trong đó các tế bào lông ngoài, sử dụng protein vận động prestin, đưa năng lượng cơ học trở lại sóng di chuyển để tăng độ nhạy và làm sắc nét điều chỉnh tần số.