Sluchově

zatím víme, že zvuk vyvolané zvyšování a snižování tlaku vzduchu pohybovat tympanon směrem dovnitř a směrem ven. Pohyb tympanu vytlačuje malleus, který je připevněn k jeho vnitřnímu povrchu. Pohybu kladívko, a proto kovadlinky výsledky v třmínek fungování jako píst – střídavě tlačí do oválné okno a pak vyjíždění z něj. Protože oválné okno komunikuje se scala vestibuli, působení stapes tlačí a táhne cyklicky na tekutinu ve Scala vestibuli. Když se stapes tlačí na oválné okno, kapalina v scala vestibuli je přemístěna. Pokud membrán uvnitř hlemýždě byly tuhé, pak zvýšení tlaku tekutiny v oválné okno, které by nahradily kapalinou scala vestibuli, přes helicotrema a dolů scala tympani způsobuje kulaté okno se vyboulit ven. Toto je vlastně docela přesný popis toho, co se děje, kromě toho, že membrány uvnitř kochle nejsou tuhé. V důsledku toho, zvýšení tlaku v kochleární kapaliny způsobené aktivního pohybu třmínku také vytlačuje kapalinu ve směru kochleární oddíl, který je vychýlen směrem dolů. Toto vychýlení směrem dolů zase způsobuje pohyb elastické bazilární membrány dolů a také zvyšuje tlak uvnitř scala tympani. Zvýšený tlak v tympani scala vytlačuje tekutou hmotu, která přispívá k vyklenutí kulatého okna směrem ven. Když třmínek táhne zpět, proces je obrácen, a bazilární membrána pohybuje nahoru a kulaté okno luky dovnitř. Jinými slovy, každý cyklus zvukový stimul evokuje kompletní cyklus nahoru a dolů, pohyb bazilární membrány a poskytuje první krok při konverzi vibrace kapaliny v hlemýždi na nervové kód. Mechanické vlastnosti bazilární membrány jsou klíčem k provozu kochle.

jedním z kritických rysů bazilární membrány je, že není jednotná. Místo toho se jeho mechanické vlastnosti neustále mění po své délce dvěma způsoby. První, membrána je širší na vrcholu ve srovnání se základním faktorem asi 5, a za druhé, to snižuje ztuhlost od základny k vrcholu, základ je 100 krát tužší.

Obrázek 8 Schematické znázornění bazilární membrána (hlemýždě rozvinutý) ukazuje rozdíly v šířce podél jeho délky

Takže, základna je úzká a tuhá ve srovnání s apex (Obrázek 8). To znamená, že stimulace čistým tónem vede ke složitému pohybu membrány. Kdyby to bylo jednotné, pak kolísá tlak rozdíl mezi scala vestibuli a scala tympani způsobené zvuk by přesunout celou membránou nahoru a dolů s podobnými výlety na všechny body. Nicméně, vzhledem ke změně šířky a tuhosti podél jeho délky, různé části membrány ne oscilují ve fázi. V průběhu celého cyklu zvuku prochází každý segment membrány jediným cyklem vibrací, ale v každém okamžiku se některé části membrány pohybují nahoru a některé části se pohybují dolů. Celkový vzorec pohybu membrány je popsán jako putující vlna.

Obrázek 9 Okamžitá vzor putovní vlny podél bazilární membrány. (a) vzor, který by měl za následek, kdyby membrána byla jako stuha. b) vibrace membrány představovaly realističtěji

Chcete-li si představit pohyb cestovní vlny, pomyslete na vlnu, která cestuje podél kusu stuhy, pokud držíte jeden konec v ruce a dáte mu švihnutí. Obrázek 9a je reprezentace toho, co byste mohli očekávat tím, že máchal stuhou. Obrázek 9b představuje více realistické znázornění vlny na bazilární membráně, protože bazilární membrány je připojen na okrajích a je posunut v reakci na zvuk v příčné (příčném) směru, stejně jako v podélném směru.

obrázek 10 obálka tvořená tónem 200 Hz. Tvar obálky je popsán soubor momentální umístění (čtyři znázorněno zde) dohledat o cestování vlny podél bazilární membrány

putovní vlna pak, je unikátní pohyblivé křivky, jejichž bod maximálního posunutí stopy z konkrétních míst. Tvar popsaný sadou těchto míst podél bazilární membrány se nazývá obálka putující vlny (obrázek 10). Bod podél bazilární membrány, kde vlna, a tedy obálka sledovaná putující vlnou, dosáhne vrcholu, se liší pro každou frekvenci. Jinými slovy, každý bod podél bazilární membrány, která je nastavena v pohybu vibruje ve stejné frekvenci jako zvuk dopadající na ucho, ale různé frekvence zvuků způsobit vrchol vlny v různých pozicích na bazilární membráně (Obrázek 11a).

Obrázek 11 (a) velmi schematický mapa četnosti zastoupení na bazilární membrány, což ukazuje, že část bazilární membrány, která reaguje na zvuk závisí na frekvenci zvuku. b) schematické znázornění kochle a obálky putující vlny, ke které by došlo pro podněty o třech různých frekvencích. Pro každou frekvenci je zobrazen jeden okamžitý průběh. c) posun bazilární membrány v reakci na signál složený ze dvou sinusových vln 300 Hz a 2000 Hz.

Podívejte se na Obrázek 11b.

Proto, vysokofrekvenční zvuky, protože malé oblasti bazilární membránu v blízkosti třmínek se pohybovat, zatímco nízké frekvence, protože téměř celá membrána pohybovat. Maximální posun membrány je však umístěn v blízkosti vrcholu. To ukazuje, že putující vlna vždy cestuje od základny k vrcholu, a jak daleko směrem k vrcholu cestuje, závisí na frekvenci stimulace; nižší frekvence cestují dále.

oddělení komplexní signál do dvou různých bodů z maximálního posunutí podél membrány, což odpovídá sinusové vlny, které komplexní signál je složený, znamená to, že basilární membrána je provedení typ spektrální (Fourierova) analýza. (Fourierova analýza je proces rozkladu křivky na její sinusové složky.) Posun bazilární membrány proto poskytuje užitečné informace o frekvenci zvuku dopadajícího na ucho tím, že působí jako řada pásmových filtrů. Každá část membrány prochází, a proto reaguje na všechny sinusové vlny s frekvencemi mezi dvěma konkrétními hodnotami. Nereaguje na frekvence, které jsou přítomny ve zvuku, ale spadají mimo rozsah frekvencí této sekce.

filtrační vlastnosti bazilární membrány lze studovat technikou laserové interferometrie. Obrázek 12 ukazuje výsledky takové studie. Data byla shromážděna prezentací různých frekvenčních zvuků do vnitřního ucha činčily a poté měřením úrovně každého tónu, který je nutný k přemístění bazilární membrány o pevné množství. Měření se provádí v určitém bodě bazilární membrány.

Obrázek 12 hladina zvuku potřebná k udržení bazilární membrány při konstantním posunutí (1.9 × 10-8 m) jako funkce frekvence tónový vstup

Tato frekvence je známý jako charakteristické, kritické nebo střední frekvence (CF) části membrány, protože to je nejvíce citlivý na (nebo naladěn) frekvencí v oblasti 8 kHz.

Pro frekvence nad a pod 8.35 kHz tón měla být intenzivnější, aby se vibrace membrány ve stejné míře, jako to způsobené 8.35 kHz tón. Tento konkrétní bod na membráně tedy funguje jako filtr tím, že reaguje maximálně na tóny 8,35 kHz, ale ukazuje velmi malou reakci na tóny, které jsou vyšší nebo nižší než to.

V další části uvidíme, jak kapela-pass filtrování vlastností bazilární membrány, jsou zachovány ve vypouštění vzor nervových vláken, které opustí hlemýždě.

pohyb bazilární membrány také poskytuje informace o časové struktuře akustické stimulace: to trvá déle, pro low-frekvence stimulu k dosažení jeho maximální posunutí na membránu, než to dělá high-frekvence stimulu.

nakonec mechanika bazilární membrány poskytuje informace o úrovni akustické stimulace. Čím větší je úroveň stimulu, tím větší je množství posunutí bazilární membrány. Intenzivnější signály proto způsobují větší posun membrány v určitém bodě než méně intenzivní podněty.

nyní byste si měli přečíst mechaniku sluchu Jonathana Ashmora, připojenou níže. Mohou existovat některé pojmy a pojmy, které vám nebudou známy. V této fázi se příliš nebojte. V materiálu obsaženém v tomto kurzu dochází k určitému překrývání a některé pojmy uvedené ve čtení budou komplexněji pokryty v pozdějších částech kurzu.

kliknutím na zobrazit dokument otevřete mechaniku slyšení Jonathana Ashmora