فیزیولوژی گوش – چگونه می شنویم

فیزیولوژی گوش انسان یکی از مباحث پیچیده و تخصصی است . گوش انسان ارگان شنوایی است که به درک صدا کمک می‌کند. شنوایی فرآیندی است که طی آن گوش ارتعاشات صوتی از محیط خارجی را به ایمپالس‌های عصبی تبدیل می‌کند که به مغز منتقل می‌شوند و در آنجا به عنوان صدا تفسیر می‌شوند. در این مقاله از مرکز جامع شنوایی سنجی در غرب تهران ما شما را به صورت نیمه تخصصی با فیزیولوژی گوش آشنا می کنیم و خواهیم گفت چگونه می شنویم .

خلاصه ای از عملکرد و فیزیولوژی گوش و اینکه چگونه می شنویم به این صورت است که صداهای محیط از طریق گوش خارجی وارد مجرای گوش می‌شوند و به پرده گوش می‌رسند. ارتعاشات صوتی پرده گوش را به حرکت درمی‌آورد. این ارتعاشات سپس از طریق استخوان‌های کوچک گوش میانی (استخوان‌های چکش، سندان و رکابی) منتقل می‌شوند و شدت و فرکانس آن‌ها تقویت می‌شود. ارتعاشات به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌شوند که توسط سلول‌های مویی در حلزون گوش (کوچک‌ترین قسمت گوش داخلی) پردازش می‌شوند. این سیگنال‌ها به مغز از طریق عصب شنوایی منتقل می‌شوند، جایی که مغز آن‌ها را تفسیر کرده و ما صدای مختلفی را می‌شنویم. این فرآیند پیچیده و هماهنگ، به انسان امکان می‌دهد که دنیای صوتی اطراف خود را بشنود و درک کند.

در مورد آناتومی گوش بخوانید.

فیزیولوژی گوش – چگونه می شنویم

صدا زمانی تولید می‌شود که اشیاء ارتعاشی، مانند سیم کشیده شده یک گیتار، فشارهای پالس‌ مانند از مولکول‌های هوا ایجاد کنند که به آن‌ها امواج صوتی گفته می‌شود. گوش قادر است از طریق شناسایی ویژگی‌های فیزیکی مختلف امواج صوتی جنبه‌های مختلف صدا را تشخیص داده و تحلیل کند، مانند شدت و زیر و بم صدا.

زیر و بم (Pitch): زیر و بم به درک فرکانس امواج صوتی گفته می‌شود؛ یعنی تعداد طول‌موج‌هایی که در واحد زمان از یک نقطه ثابت عبور می‌کنند. فرکانس معمولاً به واحد “هرتز” یا تعداد چرخه در ثانیه اندازه‌گیری می‌شود. گوش انسان به طور خاص به فرکانس‌های 1000 تا 4000 هرتز حساس‌تر است ، ولی برای گوش‌های جوان و سالم، محدوده شنوایی کامل از حدود 20 تا 20,000 هرتز است. امواج صوتی با فرکانس‌های بالاتر به عنوان “فراصوت” شناخته می‌شوند، اگرچه می‌توانند توسط سایر پستانداران شنیده شوند.

شدت (Loudness): شدت به درک قدرت صدا اشاره دارد؛ یعنی فشاری که امواج صوتی بر پرده گوش وارد می‌کنند. هرچه دامنه یا قدرت ارتعاشات بیشتر باشد، فشار یا شدت صدا بیشتر خواهد بود و در نتیجه بلندتر به نظر می‌رسد. شدت صدا با واحد دسی‌بل (dB) اندازه‌گیری می‌شود، واحدی که بزرگی نسبی صدا را در مقیاس لگاریتمی بیان می‌کند. به عبارت دیگر، دسی‌بل واحدی است برای مقایسه شدت هر صدای داده‌شده با صدای استانداردی که به طور حداکثری قابل شنیدن است برای گوش انسان در فرکانس‌هایی که گوش به آن‌ها حساس‌ترین است. در مقیاس دسی‌بل، محدوده شنوایی انسان از 0 دسی‌بل شروع می‌شود که تقریباً غیرقابل شنیدن است، تا حدود 130 دسی‌بل که سطحی است که صدا تبدیل به درد می‌شود.

برای اینکه یک صدا به سیستم عصبی مرکزی منتقل شود، انرژی صدا باید سه تغییر شکل را پشت سر بگذارد. اولاً، ارتعاشات هوا به ارتعاشات پرده گوش و استخوانچه‌های گوش میانی تبدیل می‌شوند. این ارتعاشات سپس به ارتعاشات مایع درون حلزون گوش تبدیل می‌شوند. در نهایت، ارتعاشات مایع امواج مسافرتی در طول غشای بازال ایجاد می‌کنند که سلول‌های مویی ارگان کورتیک را تحریک می‌کنند. این سلول‌ها ارتعاشات صوتی را به ایمپالس‌های عصبی تبدیل می‌کنند که در الیاف عصب حلزونی منتقل می‌شوند و از آنجا به ساقه مغز منتقل می‌شوند، جایی که بعد از پردازش گسترده، به ناحیه شنوایی اولیه قشر مغز ارسال می‌شوند، که مرکز نهایی شنوایی در مغز است. تنها زمانی که ایمپالس‌های عصبی به این ناحیه می‌رسند، شنونده از صدا آگاه می‌شود.

این ویژگی ها توسط مجموعه تست های شنوایی سنجی ارزیابی می شود . برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد شنوایی سنجی کلیک کنید.

1-انتقال امواج صوتی از طریق گوش خارجی و میانی

انتقال صدا از طریق هدایت هوا

گوش خارجی امواج صوتی را از محیط بیرون به پرده گوش هدایت می‌کند. لاله گوش، بخش قابل مشاهده از گوش خارجی، امواج صوتی را جمع‌آوری کرده و همراه با کانال گوش، که حفره‌ای در ورودی کانال شنوایی خارجی است، به هدایت صدا به داخل کانال کمک می‌کند. به دلیل اندازه کوچک و تقریباً ثابت بودن لاله گوش، این بخش در انسان‌ها به اندازه بسیاری از حیوانات در جمع‌آوری صدا و تعیین جهت آن مفید نیست. کانال گوش کمک می‌کند تا مقدار بیشتری از صدا به پرده گوش برسد. این تقویت تشدید فقط برای صداهایی با طول موج نسبتاً کوتاه، یعنی صداهایی با فرکانس بین 2,000 تا 7,000 هرتز، موثر است که این فرکانس‌ها به تعیین حساسیت گوش در تشخیص صداهای حروف بی‌صدا (صوامت) کمک می‌کند.

صداهایی که به پرده گوش می‌رسند، بخشی از آن‌ها منعطف می‌شود و بخشی دیگر جذب می‌شود. تنها صدای جذب‌شده باعث حرکت پرده گوش می‌شود. تمایل گوش به مخالفت با عبور صدا به‌نام مقاومت صوتی شناخته می‌شود. مقدار این مقاومت به جرم و سختی پرده گوش و زنجیره استخوانچه‌ها و همچنین به مقاومت اصطکاکی که آن‌ها ایجاد می‌کنند، بستگی دارد.

هنگامی که پرده گوش امواج صوتی را جذب می‌کند، بخش مرکزی آن، یعنی امبو، به‌صورت یک مخروط سفت می‌لرزد و به درون و بیرون خم می‌شود. هرچه نیروی امواج صوتی بیشتر باشد، انحراف پرده بیشتر شده و صدای بلندتر می‌شود. هرچه فرکانس صدا بالاتر باشد، لرزش پرده سریع‌تر شده و صدای با فرکانس بالاتری تولید می‌شود. حرکت پرده گوش به دسته مالئوس منتقل می‌شود که نوک آن در امبو متصل است. در فرکانس‌های بالاتر، حرکت پرده دیگر به‌سادگی نیست و انتقال صدا به مالئوس ممکن است کمی کمتر مؤثر باشد.

مالئوس و انکوس توسط لیگامان‌های الاستیک کوچکی معلق هستند و به طور دقیق بالانس شده‌اند، به طوری که جرم آن‌ها به طور یکنواخت در بالا و پایین محور مشترک چرخششان توزیع شده است. سر مالئوس و بدن انکوس به طور محکم به هم متصل هستند، به طوری که آن‌ها به عنوان یک واحد به حرکت در می‌آیند و با غشاء پرده‌ گوش همزمان حرکت می‌کنند. در فشارهای صوتی متوسط، این ارتعاشات به استاپس منتقل می‌شوند و کل زنجیره‌ استخوانی به عنوان یک جرم واحد حرکت می‌کند.

با این حال، در مفصل بین انکوس و استاپس، ممکن است مقداری از انرژی از دست برود زیرا اتصال آن‌ها نسبتاً شل است. استاپس نه به جلو و عقب حرکت می‌کند، بلکه حول قطب پایینی صفحه‌ی پایینی‌اش تکان می‌خورد، که در تماس با غشاء پنجره بیضی قرار دارد. این حرکت، امواج صوتی را به پریلنف در وزتیبول و اسکالا وستیبولی منتقل می‌کند و در نهایت انرژی صوتی را به درون گوش داخلی هدایت می‌کند.

فیزیولوژی گوش و عملکرد زنجیره استخوانی (اوسیکول‌ها)

برای اینکه صدا به گوش داخلی منتقل شود، ارتعاشات هوا باید به ارتعاشات مایعات حلزون گوش تبدیل شوند. در این فرآیند، مشکلی به نام مقاومت آکوستیک یا مقاومت در عبور صدا بین هوا و مایعات حلزون گوش وجود دارد. این تفاوت در مقاومت، انتقال صدا را کاهش می‌دهد. پرده‌ گوش و استخوان‌های گوش میانی برای غلبه بر این تفاوت مقاومت‌ها عمل می‌کنند و به این ترتیب گوش میانه به عنوان یک ترانسفورماتور یا دستگاه تطبیق مقاومت‌ها عمل می‌کند.

به طور معمول، وقتی صدای هوایی به سطح یک توده آب برخورد می‌کند، تقریباً تمام انرژی آن منعکس می‌شود و فقط حدود ۰.۱ درصد به داخل آب نفوذ می‌کند. در گوش، این امر به معنای از دست رفتن حدود ۳۰ دسی‌بل انرژی است که می‌تواند عملکرد گوش را به شدت محدود کند، مگر اینکه عملکرد ترانسفورماتور گوش میانه کمک کند. تطبیق مقاومت‌ها از دو راه اصلی انجام می‌شود: ابتدا توسط کاهش مساحت بین پرده‌ گوش و صفحه پایینی استاپس و سپس توسط مزیت مکانیکی اهرم تشکیل شده توسط مالئوس و انکوس.

اگرچه مساحت کل پرده‌ گوش حدود ۶۹ میلی‌متر مربع است (۰.۱ اینچ مربع)، مساحت بخش مرکزی آن که آزادانه حرکت می‌کند حدود ۴۳ میلی‌متر مربع تخمین زده شده است. انرژی صوتی که باعث ارتعاش این ناحیه از پرده‌ گوش می‌شود، به مساحت ۳.۲ میلی‌متر مربع صفحه پایینی استاپس منتقل و متمرکز می‌شود. به این ترتیب، فشار حداقل ۱۳ برابر افزایش می‌یابد. مزیت مکانیکی اهرم استخوانی (که به این دلیل است که دسته مالئوس از پیش‌برجسته بلندتر از پروجکشن بلند انکوس است) حدود ۱.۳ است. بنابراین، افزایش کل فشار در پای صفحه حداقل ۱۷ برابر است، که بستگی به مساحت پرده‌ گوش دارد که در واقع ارتعاش می‌کند. در فرکانس‌های بین ۳۰۰۰ تا ۵۰۰۰ هرتز، این افزایش می‌تواند حتی بیشتر شود به دلیل ویژگی‌های تشدیدی کانال گوش.

زنجیره استخوانی تنها صدا را در یک ناحیه کوچک متمرکز نمی‌کند، بلکه به طور انتخابی صدا را به یک پنجره از حلزون گوش، پنجره بیضی، اعمال می‌کند. اگر پنجره‌های بیضی و گرد به طور یکسان به صداهای هوایی عبوری از گوش میانه معرض می‌شدند، ارتعاشات در پری‌لینف اسکالا وستیبولی با ارتعاشات در پری‌لینف اسکالا تیمپانی مقابله می‌کردند و حرکت مؤثری در غشاء بازال حلزون ایجاد نمی‌شد. اما در عمل، صدا به طور انتخابی به پنجره بیضی منتقل می‌شود و پنجره گرد به صورت متقابل حرکت می‌کند، به طوری که به بیرون برآمده و در پاسخ به حرکت داخلی صفحه پایینی استاپس و به درون حرکت می‌کند وقتی که استاپس از پنجره بیضی دور می‌شود. عبور ارتعاشات از طریق هوا در گوش میانه از پرده‌ گوش به پنجره گرد اهمیت چندانی ندارد.

با توجه به این ویژگی‌های مکانیکی گوش میانه، سلول‌های مویی حلزون گوش نرمال قادرند در آستانه شنوایی برای فرکانس‌هایی که گوش به آن حساس‌تر است، به ارتعاشات پرده‌ گوش به میزان حدود 1 آنگستروم (Å؛ 1 Å = 0.0000001 میلی‌متر) پاسخ دهند. از سوی دیگر، زمانی که زنجیره استخوانی به دلیل بیماری، مانند اوتوسکلروز که باعث می‌شود صفحه پایینی استاپس در پنجره بیضی ثابت شود، بی‌حرکت می‌شود، آستانه شنوایی ممکن است تا 60 دسی‌بل (1000 برابر) افزایش یابد که نشان‌دهنده میزان قابل توجهی از اختلال است.

عبور از زنجیره استخوانی از طریق ایجاد یک پنجره جدید با عمل فنزترسیون می‌تواند شنوایی را به 25 تا 30 دسی‌بل از حالت نرمال بازگرداند. تنها زمانی که استاپس ثابت برداشته شود (استاپدکتومی) و با یک استاپس مصنوعی کوچک جایگزین شود، شنوایی نرمال قابل بازیابی است. خوشبختانه، عمل‌های انجام شده بر روی گوش میانه به حدی پیشرفته شده‌اند که اختلالات ناشی از نقص‌های انتقالی اغلب می‌توانند اصلاح شده و سطح مفیدی از شنوایی بازگردانده شوند.

برای اگاهی از بیماری های گوش میانی این مقالات را بخوانید:

عفونت گوش

خون آمدن از گوش

پارگی پرده گوش

فیزیولوژی گوش و عملکرد عضلات گوش میانی

عضلات گوش میانی، به نام‌های تنسور تیمپانی و استاپدیوس، می‌توانند بر انتقال صدا توسط زنجیره استخوانی تأثیر بگذارند. انقباض عضله تنسور تیمپانی باعث کشیده شدن دسته مالئوس به داخل می‌شود و همان‌طور که از نام این عضله پیداست، پرده گوش را کشیده و سفت می‌کند. انقباض عضله استاپدیوس صفحه پایینی استاپس را از پنجره بیضی به بیرون می‌کشد و بدین ترتیب شدت صدای رسیدن به حلزون را کاهش می‌دهد. عضله استاپدیوس به طور انعکاسی و با انقباض سریع به صداهای با شدت بالا که به گوش همان طرف یا گوش مقابل اعمال می‌شود، پاسخ می‌دهد. این رفلکس به حرکت پلک چشم یا انقباض مردمک چشم در پاسخ به نور تشبیه شده و تصور می‌شود که ارزش حفاظتی دارد.

متأسفانه، انقباضات عضلات گوش میانه فوری نیستند، به طوری که آنها نمی‌توانند از حلزون در برابر آسیب ناشی از صداهای شدید و ناگهانی، مانند انفجار یا صدای تیراندازی، محافظت کنند. همچنین، این عضلات به سرعت دچار خستگی می‌شوند و بنابراین محافظت کمی در برابر آسیب‌های ناشی از صداهای با شدت بالا، مانند صدای کنسرت‌های راک یا محیط‌های کاری صنعتی، ارائه می‌دهند.

2-انتقال صدا از طریق هدایت استخوانی

مسیر دیگری برای رسیدن صدا به گوش داخلی وجود دارد: هدایت از طریق استخوان‌های جمجمه. زمانی که دسته یک میله کوک شده را بر روی برجستگی استخوانی مانند پیشانی یا فرآیند ماستوئید پشت گوش قرار می‌دهیم، صدای آن به وضوح قابل شنیدن است. به همین ترتیب، صدای تیک تیک یک ساعت که بین دندان‌ها نگه داشته شده، به وضوح شنیده می‌شود. زمانی که کانال‌های گوش خارجی با انگشتان بسته می‌شوند، صدا بلندتر می‌شود که نشان‌دهنده این است که صدا از طریق کانال معمول وارد گوش نمی‌شود. در عوض، این صدا ارتعاشات استخوانی ایجاد می‌کند که به گوش داخلی منتقل می‌شوند، چه به صورت مستقیم و چه به صورت غیرمستقیم از طریق استخوان.

فرکانس‌های بالای قابل شنوایی باعث ارتعاش جمجمه در بخش‌های مختلف می‌شوند و این ارتعاشات از طریق فشرده‌سازی مستقیم کپسول حلزونی (پوسته استخوانی که گوش داخلی را در بر می‌گیرد) به مایعات حلزونی منتقل می‌شوند. از آنجا که غشای پنجره گرد نسبت به صفحه کف استاپس آزادی حرکت بیشتری دارد، ارتعاشات ایجاد شده در پریلیمف اسکیلای وزتوبولی با ارتعاشات موجود در اسکیلای تیمپانی تداخل نمی‌کنند و در نتیجه حرکت‌های حاصل در غشای باسیلار می‌توانند ارگان کُرتی را تحریک کنند. این نوع انتقال به عنوان هدایت استخوانی فشاری شناخته می‌شود.

در فرکانس‌های پایین‌تر—یعنی ۱۵۰۰ هرتز و پایین‌تر—جمجمه به عنوان یک جسم سفت حرکت می‌کند. استخوان‌های گوش (اوسیکول‌ها) کمتر تحت تاثیر قرار می‌گیرند و نسبت به حلزونی و حاشیه‌های پنجره بیضی کمتر حرکت می‌کنند، به دلیل اینرسی، معلق بودن در حفره گوش میانه، و اتصالات سست آن‌ها به جمجمه. نتیجه این است که پنجره بیضی نسبت به صفحه کف استاپس حرکت می‌کند که اثر مشابهی به این می‌دهد که گویی خود استاپس در حال ارتعاش است. این نوع انتقال به عنوان هدایت استخوانی اینرسی شناخته می‌شود. در بیماری استئو اسکلروز، استاپس ثابت با هدایت استخوانی اینرسی تداخل می‌کند، اما با هدایت استخوانی فشاری تداخلی ندارد.

3- انتقال امواج صوتی در گوش داخلی

ارتعاشات مکانیکی صفحه‌ی پایینی استخوان رکابی (استاپس) در پنجره بیضی، امواج فشاری در پریلمف قسمت اسکالا وستیبولی حلزون گوش ایجاد می‌کند. این امواج به اطراف نوک حلزون حرکت کرده و از طریق هلیکوتریما به اسکالا تایپانی منتقل می‌شوند و هنگام برخورد با پنجره گرد، پخش می‌شوند. حرکت این امواج به اندولنف داخل مجرای حلزون منتقل می‌شود. در نتیجه، غشای بازال به ارتعاش درمی‌آید که باعث حرکت ارگان کورت به سمت غشای تکتورال می‌شود و تولید ایمپالس‌های عصبی به مغز را تحریک می‌کند.

ارتعاشات صفحه پایینی استخوان رکابی (استاپس) در پنجره بیضی تأثیری بر روی کانال‌های نیم‌دایره‌ای یا اورتریکول در سیستم وستیبولار نخواهند داشت، مگر اینکه بیماری گوش میانه دیوار استخوانی کانال جانبی را تخریب کرده و یک سوراخ غیرطبیعی ایجاد کرده باشد. در این شرایط، صداهای بلند ممکن است موجب سرگیجه گذرا (پدیده تولیو) شوند. با این حال، شواهد آزمایشگاهی نشان می‌دهند که ساکول (کیسه کوچک) در پستانداران ممکن است مقداری از پاسخ‌دهی به صداهای شدید را حفظ کند، که این مشاهده جالب است زیرا ساکول ارگان شنوایی در ماهی‌ها است که اجداد دور پستانداران هستند. به طور طبیعی، فقط مایعات حلزون و مجرای حلزون به تغییرات فشار در پنجره بیضی پاسخ می‌دهند، زیرا تنها حلزون دارای پنجره گرد به عنوان “صمغ فشار” است.

غشای بازال؛ گوش انسان غشای بازال؛ گوش انسان تجزیه و تحلیل فرکانس‌های صوتی توسط غشای بازال. (A) فیبرهای غشای بازال از پایه حلزون تا نوک آن به طور پیوسته گسترده‌تر و انعطاف‌پذیرتر می‌شوند. در نتیجه، هر بخش از غشای بازال به فرکانس صوتی خاص خود ترجیحاً ارتعاش می‌کند. (B) امواج صوتی با فرکانس بالا حداکثر ارتعاش را در بخش نزدیک به پایه حلزون ایجاد می‌کنند؛ (C) امواج با فرکانس متوسط مرکز غشا را تحت تأثیر قرار می‌دهند؛ (D) و امواج با فرکانس پایین به طور ترجیحی نوک غشای بازال را تحریک می‌کنند. (مکان‌های فرکانس‌های حلزون در طول غشای بازال که در اینجا نشان داده شده، ترکیبی از منابع مختلف است.)

در ادامه فیزیولوژی گوش در داخل حلزون، فرکانس‌های مختلف صداهای پیچیده تجزیه و تحلیل می‌شوند یا شناسایی می‌شوند و انرژی فیزیکی این ارتعاشات صوتی به ایمپالس‌های الکتریکی تبدیل شده و از طریق عصب حلزون به ساقه مغز منتقل می‌شود. حلزون صداها را با استفاده از غشای بازال تجزیه و تحلیل می‌کند (اختلافات فرکانس‌ها را از هم تشخیص می‌دهد) که دارای درجات مختلفی از سختی یا تشدید در طول خود است.

ایده گوش به عنوان یک ساختار چندرَزونانس توسط چندین آناتومست در قرون 17 و 18 مطرح شد. در اواخر قرن 19، فیزیکدان و فیزیولوژیست آلمانی هرمان فون هلمهولتز این ایده‌ها را به‌طور صریح در نظریه رزوناتانس شنوایی خود بیان کرد. هلمهولتز با الهام از مطالعات آناتومیکی حلزون توسط آلفونسو کورت، فرض کرد که در حلزون مجموعه‌ای از رزوناتورها وجود دارند که قادر به تجزیه و تحلیل صداهای پیچیده به فرکانس‌های تشکیل‌دهنده آنها هستند.

پس از بررسی ساختارهای مختلف گوش داخلی، او رزوناتورها را فیبرهایی شناسایی کرد که از غشای بازال عبور می‌کنند. این فیبرها مانند سیم‌های پیانو طولی متغیر دارند و از انتهای پایه غشای بازال به سمت نوک حلزون به تدریج افزایش می‌یابند. هلمهولتز فرض کرد که طول این فیبرها باعث می‌شود آنها برای ارتعاش در فرکانس‌های خاص تنظیم شوند. اگرچه نظریه رزوناتانس هلمهولتز در فرم اصلی خود دیگر پذیرفته نمی‌شود، داده‌های بالینی و تجربی از نظریه نزدیک به آن به نام “نظریه مکان” پشتیبانی می‌کنند، که بر اساس آن صداهای با فرکانس‌های مختلف بخش‌های مختلفی از غشای بازال و ارگان کورت را فعال می‌کنند.

آزمایش‌های بعدی که در قرن 20 توسط فیزیکدان و فیزیولوژیست مجارستانی‌الاصل آمریکایی جورج فون بکه‌ِسی انجام شد، نشان داد که طریقه‌ای که حلزون صدا را از نظر فرکانس تجزیه و تحلیل می‌کند یا به عبارت دیگر، تفاوت‌های اصوات را شناسایی می‌کند، به دلیل مجموعه‌ای از رزوناتورهای تنظیم شده جداگانه، همانطور که هلمهولتز فرض کرده بود، اتفاق نمی‌افتد. در عوض، تمایز پیتچ به دلیل تغییرات مداومی است که در طول غشای بازال ایجاد می‌شود، که از پایه‌اش نزدیک به پنجره بیضوی تا نوکش، از نظر عرض و جرم افزایش می‌یابد و از نظر سفتی کاهش می‌یابد.

هر ناحیه از غشا بیشتر تحت تأثیر فرکانس خاصی از ارتعاشات قرار می‌گیرد. صداهای با فرکانس پایین باعث ارتعاش نوک غشا می‌شوند، در حالی که صداهای با فرکانس بالا باعث ارتعاش بخش پایه‌ای غشا می‌گردند. ارتعاشاتی که از طریق پریلیمف به انتهای پایه‌ای غشا می‌رسند، به‌عنوان امواجی در حال حرکت در امتداد غشا پیش می‌روند که بیشترین دامنه خود را در فاصله‌ای که با فرکانسشان مطابقت دارد، می‌رسند و سپس به سرعت کاهش می‌یابند. هرچه فرکانس صدا بالاتر باشد، مسافتی که امواج طی می‌کنند کوتاه‌تر خواهد بود. بنابراین، یک صدای با فرکانس خاص باعث می‌شود تحریک به اوج خود در مکانی خاص روی غشای بازال برسد.

ناحیه‌ای که بیشترین ارتعاش را دارد، بیشترین تعداد سلول‌های مویی را در آن بخش از ارگان کورت تحریک می‌کند و این سلول‌های مویی بیشترین تعداد پیام‌های عصبی را به عصب شنوایی و مغز ارسال می‌کنند. مغز مکان خاصی از غشای بازال و بنابراین پیتچ صدا را از طریق گروه خاصی از فیبرهای عصبی فعال شده شناسایی می‌کند. برای فرکانس‌های پایین‌تر، تا حدود ۳۰۰۰ هرتز، نرخ تحریک نیز به عنوان یک شاخص مهم برای پیتچ عمل می‌کند. این بدان معناست که فیبرهای عصب شنوایی اطلاعاتی در مورد زمان‌بندی فرکانس صدا به مغز منتقل می‌کنند و همچنین مکان بیشترین ارتعاش آن بر روی غشا. برای فرکانس‌های بالاتر، مکان به‌تنهایی به نظر می‌رسد که تعیین‌کننده باشد.

بلندی صدا نیز در این سطح توسط دامنه یا ارتفاع ارتعاش غشای بازال تعیین می‌شود. به این معنا که با افزایش شدت صدا، دامنه ارتعاش نیز افزایش می‌یابد. این افزایش باعث می‌شود که هم تعداد بیشتری از سلول‌های مویی تحریک شوند و هم نرخ تولید پیام‌های عصبی توسط این سلول‌ها افزایش یابد.

انتقال امواج صوتی در حلزون گوش

در ادامه فیزیولوژی گوش زمانی که امواج صوتی به گوش داخلی می‌رسند، ابتدا باعث ایجاد ارتعاشات مکانیکی در ساختارهای گوش میانه، به‌ویژه در صفحه پایه استخوان رکابی می‌شوند که به پنجره بیضی شکل حلزون فشار وارد می‌کند. این ارتعاشات امواج فشار را در بخش‌های مایع پر از حلزون ایجاد می‌کند:

1. امواج فشار در پریلنف:
   ارتعاشات از استخوان رکابی به پریلنف (مایع موجود در اسکیلای وستیبولی و اسکیلای تیمپانی) از طریق پنجره بیضی منتقل می‌شود. این انتقال، امواج فشار ایجاد می‌کند که از طریق حلزون درون مایع پر شده حرکت می‌کند.
2. حرکت از طریق حلزون:
   امواج فشار از اسکیلای وستیبولی به سمت هلیکوتریما (سر حلزون) حرکت کرده و وارد اسکیلای تیمپانی می‌شوند. انرژی امواج در نهایت در پنجره گرد منتشر می‌شود که به‌عنوان یک سوپاپ اطمینان عمل کرده و از انباشته شدن فشار اضافی در حلزون جلوگیری می‌کند.
3. انتقال به اندولی‌مف:
   حرکت امواج در پریلی‌مف به اندولنف (مایع درون داکت حلزون) که در داخل داکت حلزون قرار دارد، منتقل می‌شود. این انتقال باعث ارتعاشات غشای بازال می‌شود که در کف داکت حلزون قرار دارد.
4. غشای بازال و ارگان کورتی:
   ارتعاشات غشای بازال باعث حرکت ارگان کورتی که بر روی غشای بازال قرار دارد، می‌شود. سلول‌های مویی ارگان کورت، به‌ویژه سلول‌های مویی داخلی، با غشای تکتیوریال در تماس قرار می‌گیرند و این تماس باعث تبدیل مکانیکی به الکتریکی می‌شود که منجر به تولید سیگنال‌های عصبی می‌گردد.
5. تولید سیگنال‌های عصبی:
   زمانی که سلول‌های مویی به دلیل حرکت غشای تکتیوریال تحریک می‌شوند، سیگنال‌های الکتریکی تولید کرده و این سیگنال‌ها از طریق عصب حلزون به مغز منتقل می‌شود. این سیگنال‌ها سپس توسط مغز پردازش شده و به‌عنوان صدا تفسیر می‌شوند.

به طور خلاصه، انتقال صدا در حلزون گوش با تبدیل امواج فشار به حرکت در مایع‌های حلزون، تحریک سلول‌های مویی و سپس ارسال سیگنال‌های عصبی به مغز، انجام می‌شود که به ما این امکان را می‌دهد که صدا را بشنویم و تشخیص دهیم.

ارتعاشات مکانیکی صفحه کف استاپس در پنجره بیضی باعث ایجاد امواج فشار در پریلیمف اسکالا وستیبولی در حلزون گوش می‌شود. این امواج از نوک حلزون از طریق هلیکوتریما به اسکالا تیمپانی منتقل می‌شوند و با برخورد به پنجره گرد از بین می‌روند. حرکت امواج به اندولنف داخل مجرای حلزونی منتقل می‌شود. در نتیجه، غشای بازال ارتعاش می‌کند که باعث حرکت ارگان کورت به سمت غشای تکترال می‌شود و تولید پیام‌های عصبی به مغز را تحریک می‌کند.

ارتعاشات صفحه پایه استخوان رکابی و اثرات آن بر سیستم وستیبولار

ارتعاشات صفحه پایه استخوان رکابی در مقابل پنجره بیضی به طور معمول بر روی کانال‌های نیم‌دایره‌ای یا اورتریکول در سیستم وستیبولار تاثیر نمی‌گذارند، مگر اینکه بیماری گوش میانه باعث فرسایش دیواره استخوانی کانال جانبی شده و یک سوراخ غیرعادی ایجاد کند. در چنین مواردی، صداهای بلند ممکن است باعث ایجاد سرگیجه گذرا (پدیده تولیو) شوند. با این حال، شواهد آزمایشگاهی نشان می‌دهند که ساکول (کیسه گوش) در پستانداران ممکن است تا حدی به صداهای شدید واکنش نشان دهد، این مشاهدات جالب توجه است چرا که ساکول در ماهی‌ها، که اجداد دور پستانداران هستند، نقش ارگان شنوایی را ایفا می‌کند.

ارتعاشات در حلزون گوش و تحلیل فرکانس‌های صوتی توسط غشای بازال

در حلزون گوش، فرکانس‌های مختلف صداهای پیچیده تفکیک و یا تجزیه و تحلیل می‌شوند و انرژی فیزیکی این ارتعاشات صوتی به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌شود که از طریق عصب حلزون به ساقه مغز منتقل می‌شود. غشای بازال نقش اصلی در این فرآیند دارد و با توجه به ویژگی‌های خاص خود، به تفکیک فرکانس‌های صوتی می‌پردازد.

1. ساختار غشای بازال:
   • فیبرهای غشای بازال از پایه حلزون به سمت قله آن (آپیكس) به طور تدریجی از نظر عرض و انعطاف‌پذیری تغییر می‌کنند. این تفاوت‌ها باعث می‌شود که هر ناحیه از غشای بازال ترجیحاً به فرکانس خاصی از ارتعاشات صوتی پاسخ دهد.
2. تجزیه و تحلیل فرکانس‌ها:
   • صداهای با فرکانس بالا باعث ایجاد بیشترین ارتعاش در ناحیه‌ای از غشای بازال می‌شوند که نزدیک به پایه حلزون است.
   • صداهای با فرکانس متوسط بر مرکز غشای بازال تاثیر می‌گذارند.
   • صداهای با فرکانس پایین بیشتر به قله غشای بازال اثر می‌گذارند.
3. تحلیل فرکانس‌ها توسط غشای بازال: این فرآیند که تحلیل فرکانس‌ها یا تشخیص پیچ (Pitch) نامیده می‌شود، به این صورت انجام می‌شود که نواحی خاصی از غشای بازال نسبت به فرکانس‌های خاص حساسیت دارند. به عبارت دیگر، هر ناحیه از غشای بازال به یک فرکانس خاص ارتعاشی واکنش نشان می‌دهد و این نواحی تحریک‌شده باعث تحریک سلول‌های مویی در ارگان کورت می‌شوند. این تحریک سلول‌های مویی سیگنال‌های عصبی تولید می‌کند که به عصب حلزون ارسال می‌شود و سپس به مغز منتقل می‌گردد.

مقالات مفید زیر را بخوانید:

انواع کم شنوایی

کم شنوایی خفیف

کم شنوایی شدید

انتقال انرژی صوتی به سیگنال‌های عصبی
در ادامه فیزیولوژی گوش باید بدانیم که با توجه به ویژگی‌های ساختاری غشای بازال و واکنش آن به فرکانس‌های مختلف، صداهای پیچیده به قسمت‌های مختلف این غشا منتقل می‌شوند. پس از اینکه ناحیه‌ای از غشای بازال به اوج ارتعاش رسید، سلول‌های مویی همان ناحیه فعال می‌شوند و این سیگنال‌ها به مغز ارسال می‌شوند. مغز از طریق شناسایی محل خاص این تحریک‌ها، فرکانس صدای دریافت‌شده را تشخیص می‌دهد.

به طور خلاصه، گوش داخلی (حلزون) فرکانس‌های مختلف صدا را با استفاده از غشای بازال تجزیه و تحلیل کرده و این اطلاعات را به صورت سیگنال‌های عصبی به مغز ارسال می‌کند.

برای مشاوره جهت خرید سمعک با شماره های 09194707047 و 02144005315 تماس بگیرید.