Определение уха
Ухо это орган встречается у животных, которые предназначены для восприятия звуков. У большинства животных есть своего рода слух, чтобы воспринимать звуки, которые на самом деле являются высокочастотными вибрациями, вызванными движением объектов в окружающей среде. Человеческое ухо улавливает и интерпретирует высокочастотные колебания воздуха, в то время как чувствительные органы водных животных предназначены для восприятия высокочастотных колебаний в воде. У большинства позвоночных есть два уха: по одному с каждой стороны глава.
У некоторых животных, включая большинство млекопитающих, ухо также используется для баланса. У людей внутреннее ухо содержит части, называемые полукруглыми каналами, где отолиты – крошечные камнеобразные структуры – сдвигаются под действием силы тяжести и движения нашего тела. Чувствуя движения этих камней, ухо может сказать головной мозг где мы относительно направлений вверх и вниз, и как наше тело движется или ускоряется. Именно эти сигналы, посылаемые в наш мозг от уха, позволяют глазным мышцам и другим мышцам компенсировать небольшие движения, которые делает наше тело.
В этой статье мы сосредоточимся на структуре и анатомия человеческого уха.
Функция уха
Слуховой
Так же, как глаза превратить определенные длины волн света в изображения, чтобы ухо превращало определенные длины волн вибрации в звуки.
Это делается через систему из многих частей, в том числе:
- Внешнее ухо, которое включает в себя сложную оболочку, которая является видимым ухом, которое мы видим снаружи наших голов. Эта внешняя структура, называемая «ушной раковиной», действует как спутниковая антенна или воронка, собирая и фокусируя звук, чтобы мы могли лучше слышать. Пинна состоит в основном из хрящ, У некоторых животных эта внешняя «раковина» или «блюдо» может фактически двигаться, вращаясь, позволяя ему собирать звук со всех сторон. Некоторые породы собак и кошек сохраняют эту способность двигать ушами, чтобы лучше сосредоточиться на звуке, не двигая всей головой. Люди в значительной степени утратили эту способность, наши уши прочно зафиксированы на наших головах и не имеют большого диапазона движения. Но некоторые из нас все еще могут использовать рудиментарные мышцы, которые мы унаследовали от наших животных предков, чтобы шевелить ушами!
- Среднее ухо состоит из ряда костных трубок, которые содержат другие кости, предназначенные для усиления вибраций, которые они получают через барабанную перепонку. Эта «барабанная перепонка», также называемая «барабанная перепонка», вибрирует в ответ на звуки, которые проникают через ушной канал. Затем ее вибрации передаются через три крошечные кости, известные как «косточки». Это лодыжка (также известная как «молоток»), incus (также известный как «наковальня») и скобы (также «стремя»). В отличие от большинства костей, которые используются для структуры и защиты, функция из этих трех тонких костей должна вибрировать как можно больше в ответ на звуки, которые поступают в ухо. Они концентрируют вибрации из слухового прохода и передают их во внутреннее ухо, где эти вибрации в конечном итоге достигают клеток, которые посылают импульсы в слуховой нерв.
- Внутреннее ухо содержит ряд заполненных жидкостью камер, в которых используются волосковые клетки для преобразования тонких вибраций в нервные импульсы для целей как слуха, так и баланса. Внутреннее ухо получает вибрации, которые усиливались и передавались из слухового прохода, а также через лодыжку, вкруг и скобы. Расположенные глубоко в голове волосковые клетки внутреннего уха – именно то, что следует из названия: тонкие клетки в форме волосы, которые чрезвычайно чувствительны к вибрации. Когда эти волосковые клетки изгибаются вибрациями, специальные белки в клеточная мембрана заставляют волосковые клетки создавать электрохимические импульсы, очень похожие на нервные импульсы, которые затем переносятся к слуховому нерву в мозге. Определяя, какие волосковые клетки изгибаются в ответ на вибрацию, мозг может вычислить с высокой степенью детализации и точности «высота» или частота звуковой вибрации; громкость; и расположение звука.
Сегодня современная медицина позволяет многим людям с уродливыми или поврежденными улитками лучше слышать, используя такие устройства, как кохлеарные имплантаты, которые искусственно генерируют электрохимические импульсы, которые могут понять наши слуховые нервы.
Мы поговорим более подробно об этих частях уха в разделе «Части уха» ниже.
Баланс
В пределах частей уха, известных как полукруглые каналы, волосковые клетки, такие же, как те, которые используются для слуха, были адаптированы для другой цели. Это называется «вестибулярная система», и это помогает с видением и балансом.
В полукруглых каналах эти волосковые клетки реагируют на движение отолитов – крошечных кристаллов карбоната кальция, которые могут сдвигаться в ответ на гравитацию и движение, заставляя их давить на волосковые клетки и высвобождать нервные импульсы.
Используя эти нервные импульсы для отслеживания положения отолитов, мозг может определить, какой путь вверх и вниз относительно положения тела. Он также может сказать, в каком направлении движется голова относительно внешнего мира.
Большинство из нас воспринимают эту замечательную способность внутреннего уха как должное, но любой, у кого была инфекция внутреннего уха – при которой вирусы или бактерии может временно нарушить баланс сигналов, поступающих в наш мозг – знает, насколько важны эти сигналы.
Когда деятельность внутреннего уха нарушается, наши глазные мышцы не могут инстинктивно приспосабливаться к нашим движениям головы. Это приводит к иллюзии, что мир нестабилен и вращается, когда мы движемся! Это происходит потому, что без участия нашей вестибулярной системы наши глазные мышцы не «знают», что они должны следовать за объектами в окружающей среде, когда наши головы двигаются.
Люди с проблемами внутреннего уха также имеют проблемы с координацией мускул движения, чтобы держать их вес сбалансированным. У многих возникают проблемы при ходьбе, не падая и не врезаясь в стены, и они могут испытывать симптомы, подобные укачиванию, такие как тошнота и рвота.
К счастью, большинство инфекций внутреннего уха носят временный характер. Они могут длиться несколько дней или несколько недель – достаточно, чтобы помочь нам оценить действия этих замечательных органов!
Части уха
Пинна
Пинна – это внешняя видимая часть человеческого уха. Его изгибы и складки специально разработаны, чтобы собирать звук из окружающей среды и направлять его в наши уши. Люди с поврежденными ушными раковинами все еще могут слышать, но обычно не слышат так же хорошо, как люди с целыми ушными раковинами.
Пинна и другие части наружного уха обозначены ниже:
Отверстие в центре ушной раковины – это отверстие для слухового прохода, которое будет обсуждаться далее.
Ушной канал
Ушной канал – это отверстие, через которое звуковые волны попадают в среднее ухо. Он служит для дальнейшей фокусировки и концентрации вибраций, собранных ушной раковиной, обеспечивая то, что вибрации будут четкими и достаточно сильными для усиления и превращения в нервные импульсы.
Ушной канал имеет глубину всего 2-3 сантиметра – чуть меньше одного дюйма. Находится около дюйма внутри слухового прохода, барабанной перепонки или «барабанной перепонки».
Вот почему так важно ничего не вкладывать в уши; повреждение тонкой барабанной перепонки может привести к нарушению слуха!
Барабанная перепонка
Барабанная перепонка, или «барабанная перепонка», представляет собой тонкую, плотно растянутую мембрану, которая отделяет внешнюю часть от среднего уха. Точно так же, как мембрана реального барабана, барабанная перепонка вибрирует в ответ на звуки, которые направляются на нее ушной раковиной и ушной раковиной.
Наружная часть барабанной перепонки обращена к слуховому каналу. Его внутренняя поверхность обращена к лодыжке, incus и штапелям, которые служат для дальнейшей фокусировки и усиления вибраций, которые получает барабанная перепонка.
Косточки
Маллеус, incus и stapes – три крошечных, замечательных кости. В группе их иногда называют «косточками», от корня «osseo» для «кости». Клетки помечены на диаграмме ниже:
Эти кости соприкасаются с барабанной перепонкой или барабанной перепонкой снаружи среднего уха. Затем они передают его вибрации через свои костные структуры особой формы и в конечном итоге в овальное окно.
Когда вы прочитаете о овальном окне ниже, вы поймете, почему действия этих костей так важны для процесса слуха!
Овальное окно
Овальное окно представляет собой небольшую мембрану, которая лежит на границе между средним и внутренним ушами. Так же, как барабанная перепонка получает вибрации из слухового прохода, овальное окно воспринимает вибрации от лодыжек, инков и скоб.
Однако есть очень важное различие между овальным окном и барабанной перепонкой. Овальное окно намного меньше, чем барабанная перепонка – и назначение лодыжек, инков и скоб состоит в том, чтобы сфокусировать звуковые колебания так, чтобы эта намного меньшая площадь поверхности воспринимала всю силу колебаний от барабанной перепонки.
Это тот же принцип, что и фокусировка света от большого объектива на крошечную область: результирующий свет намного интенсивнее, и в результате вы сможете увидеть гораздо больше деталей. Вибрации, которые лодыжка, incus и скобы передают в овальное окно, могут быть в двадцать раз сильнее, чем вибрации, которые они получали от барабанной перепонки!
Вибрации овального окна передаются непосредственно в улитку, где звуковые колебания превращаются в нервные импульсы для интерпретации мозгом.
Улитка
Улитка заполнена жидкостью и «волосковыми клетками», которые чрезвычайно чувствительны к вибрации. Улитка и слуховой нерв, который переносит сигналы от улитки к мозгу, изображены здесь:
Действительно, движение ионов через мембраны волосковых клеток вызывает электрохимические сигналы, которые в конечном итоге отправляются в слуховой нерв. Слуховой нерв затем передает эти сигналы в мозг, который анализирует информацию о том, какие волосковые клетки вибрируют, и превращает эту информацию в ощущение звука.
Так же, как конусные клетки человеческого глаза реагируют на волны различной длины, позволяя нам видеть разные цвета, волосковые клетки человеческого уха могут реагировать на разные частоты звука. Это позволяет нам различать высоту звука.
Полукруглые каналы
Полукруглые каналы похожи на улитку тем, что представляют собой костные каналы, заполненные жидкостью и выстланные волосковыми клетками. Однако волосковые клетки в полукруглых каналах используются не по назначению, а в улитке. Вместо того, чтобы превращаться в ощущение звука, сигналы от этих волосковых клеток превращаются в информацию о движении и равновесии.
Волосковые клетки вестибулярной системы или системы баланса. не принимайте вибрации от ушного канала. Вместо этого они изгибаются движениями отолитов – крошечных кристаллов карбоната кальция, обнаруженных в полукруглых каналах.
Так же как камни оседают на дне реки или озера, отолиты оседают на дне полукруглого канала. Конечно, в отличие от реки или озера, наши головы много двигаются, что вызывает толчки наших «камней». Таким образом, направление оседания отолитов говорит нам, какой путь идет вверх и в какую сторону движется наша голова.
Чтобы максимизировать их способность говорить нам о равновесии и движении, полукруглые каналы ориентированы в трех разных направлениях. Точно так же, как разные волосковые клетки чувствительны к различным частям звука, эти три разных канала имеют максимальную чувствительность к различным видам движений и изменениям положения.
Большинство людей не знают о получении этой информации из своих полукруглых каналов. Наши чувства движения и баланса просто всегда «там».
Наш мозг использует сигналы от этих волосковых клеток, чтобы автоматически регулировать наши движения. Эти движения включают в себя движения наших глаз, которые позволяют нам сохранять стабильный образ мира, даже когда наши головы движутся; и движения наших рук и ног, которые настроены так, чтобы мы стояли прямо на двух ногах.
Однако, когда сигналы от полукруглых каналов нарушаются, люди замечают это очень быстро. Инфекции внутреннего уха, которые временно нарушают эти нервные сигналы, делают наши глаза и тела неспособными автоматически приспосабливаться к движениям нас самих и нашего окружения.
В результате люди с инфекциями внутреннего уха могут испытывать головокружение; иллюзия, что комната «кружится», когда они двигают головой; и эффект «дрожащей камеры», когда их зрение колеблется при каждом маленьком движении их голов. Эти люди могут также испытывать симптомы «укачивания», такие как тошнота и рвота.
К счастью, наши полукруглые каналы работают большую часть времени! Большинство инфекций внутреннего уха длится всего несколько дней или недель – достаточно долго, чтобы напомнить нам о том, насколько удивительны наши тела.
викторина
1. Чем можно объяснить форму «ушной раковины» или видимой внешней части человеческого уха?A. Чашевидная форма осталась от предков, которые могли двигать ушами, чтобы сфокусировать звук.B. Пинна действует как воронка или спутниковая антенна, собирая звук и направляя его в ушной канал.C. Форма, похожая на чашку, – урод мутация что происходит во время эмбриогенеза.D. Ни один из вышеперечисленных.
Ответ на вопрос № 1
В верно. Чашевидная внешняя часть уха собирает звук и фокусирует его в направлении слухового прохода.
2. Какова функция костей среднего уха?A. У них нет функции; они рудиментарны.B. Они служат для поддержки и защиты среднего уха.C. Они усиливают вибрации из слухового прохода и передают их во внутреннее ухо.D. Ни один из вышеперечисленных.
Ответ на вопрос № 2
С верно. Кости среднего уха спроектированы так, чтобы быть очень чувствительными к вибрациям. Почти как камертоны, они усиливают вибрации и затем передают их во внутреннее ухо, где вибрации превращаются в нейронные сигналы для интерпретации мозгом.
3. Что из перечисленного НЕ может произойти в результате повреждения внутреннего уха?A. Человек может стать неспособным слышать.B. Человек может потерять равновесие.C. Человек может испытывать головокружение и чувствовать, как будто комната вращается, когда они поворачивают голову.D. Ни один из вышеперечисленных.
Ответ на вопрос № 3
D верно. Все вышеперечисленное возможно при повреждении механизмов внутреннего уха. К счастью, современная наука позволила создать кохлеарные имплантаты и другие протезы, которые могут помочь некоторым людям с повреждением внутреннего уха слышать.
Ссылки
- Standring, S. (2016). Анатомия Грея: анатомическая основа клинической практики. Филадельфия: Elsevier Limited.
- Нейроанатомия 2-е изд неврология 4-е изд. (2009). Sinauer Associates Inc.
- Понять типы потери слуха и варианты лечения. (Н.о.). Получено 21 августа 2017 г. с http://www.cochlear.com/wps/wcm/connect/us/home/about-us-and-hearing-loss/hearing-loss-explained