听觉系统解剖与功能

听觉系统包括捕获声音并将其转换为大脑解读为听觉信号的结构和神经通路。声音由外耳收集，通过中耳放大，并在内耳耳蜗中进行转导，然后听神经和中枢通路将其传送到听觉皮层。

Definition

外耳、中耳和内耳的结构以及中枢听觉通路，它们共同收集、放大、转导和神经编码声音以供感知。

Scope

本主题涵盖外耳、中耳和内耳的解剖结构，耳蜗力学和毛细胞对声音的转导，听觉的频率位置组织，以及通向皮层的上行听觉通路。它是听力学和言语感知的基础解剖学和生理学；它不提供听力损失的诊断或管理指导。

Core questions

• 空气中的声音是如何从外耳传导和放大到内耳的？
• 耳蜗如何将机械振动转导为神经信号？
• 频率（音高）是如何沿着听觉通路表示的？

Key concepts

• 外耳、中耳和内耳
• 中耳的阻抗匹配
• 基底膜和行波
• 内毛细胞和外毛细胞
• 机械电转导
• 频率位置
• 上行听觉通路

Key theories

耳蜗频率分析的行波（位置）理论

声音在基底膜上产生行波，其峰值位置由频率决定，因此耳蜗执行基于位置的频率分析，高频位于基底附近，低频位于顶部附近。

耳蜗放大器和主动力学

耳蜗不是一个被动分析器：外毛细胞主动放大低水平振动，提高频率调谐锐度，并大大扩展耳朵的敏感度和动态范围。

Mechanisms

耳廓和耳道收集声音并将其导向鼓膜，鼓膜的振动由中耳的听小骨传递；这条听小骨链将空气的阻抗与耳蜗液的阻抗匹配，从而使能量有效地传递到内耳。在耳蜗中，振动在基底膜上产生行波，该行波在频率依赖性位置达到峰值，提供了一个频率位置图。在那里，毛细胞的静纤毛偏转打开机械转导通道，将机械运动转换为电信号；外毛细胞还充当主动放大器，提高调谐锐度并扩展敏感度。内毛细胞驱动听神经，听神经将编码信号通过脑干和丘脑中继传递到听觉皮层。

Clinical relevance

听觉解剖学和生理学是理解听觉及其如何受影响，以及解释耳朵如何支持言语感知的参考基础。本主题描述了正常的结构和功能；它不是个体听力困难诊断或治疗的基础。

Evidence & guidelines

本主题借鉴了耳蜗生物物理学、毛细胞生理学和已有的听觉科学文献，而非临床试验。基底膜运动和毛细胞机械转导的直接测量支撑了现代耳蜗功能的行波加主动放大理论。

History

冯·贝克西在20世纪中期的实验确立了耳蜗频率分析的行波基础，他因此获得了诺贝尔奖。后来的直接测量表明，活体耳蜗通过外毛细胞主动放大，将被动模型完善为当今使用的主动耳蜗力学模型。

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

耳朵如何将声音转化为大脑可以使用的信号？

声音使鼓膜和听小骨振动，将能量传递给耳蜗液；这会移动基底膜并使毛细胞静纤毛偏转，打开通道，将机械运动转化为由听神经携带的电信号。

耳朵如何区分不同的音高？

耳蜗是按频率位置组织的：声音的频率决定了行波在基底膜上的峰值位置，因此不同的频率会刺激不同的位置，进而刺激不同的听神经纤维。