kuulo

toistaiseksi tiedetään, että äänen aiheuttama ilmanpaineen nousu ja lasku liikuttavat tympanumia sisäänpäin ja ulospäin. Tympanumin liike syrjäyttää sen sisäpintaan kiinnitetyn malleuksen. Malleuksen ja siten inkoksen liike johtaa siihen, että jalustimet toimivat männän tavoin: vuorotellen työntyvät soikeaan ikkunaan ja sitten vetäytyvät siitä. Koska soikea ikkuna kommunikoi scala-tasapainoelimen kanssa, jalustimen toiminta työntää ja vetää syklisesti scala-tasapainoelimen nestettä. Kun jalustin työntää ovaalin ikkunan sisään, Scalan eteisen neste siirtyy. Jos sisäkorvan kalvot olisivat jäykkiä, soikean ikkunan nestepaineen nousu syrjäyttäisi nesteen scala-tasapainoelimeen, helicotreman läpi ja alas scala-tympaniin aiheuttaen pyöreän ikkunan pullistumisen. Tämä on itse asiassa melko tarkka kuvaus siitä, mitä tapahtuu, paitsi että sisäkorvan kalvot eivät ole jäykkiä. Tämän seurauksena jalustimen sisäänpäin suuntautuvasta liikkeestä johtuva paineen nousu sisäkorvan nesteessä syrjäyttää myös nesteen sisäkorvan väliseinän suuntaan, joka taipuu alaspäin. Tämä alaspäin suuntautuva taipuma puolestaan saa elastisen basilaarikalvon liikkumaan alaspäin ja lisää myös painetta scala tympanin sisällä. Scala tympanin lisääntynyt paine syrjäyttää nestemassan, joka vaikuttaa pyöreän ikkunan ulospäin kumartumiseen. Kun jalustin vetää takaisin, prosessi on päinvastainen ja basilaarikalvo liikkuu ylös ja pyöreä ikkuna kumartuu sisäänpäin. Toisin sanoen jokainen ääniärsyke herättää basilaarikalvon täydellisen ylös-ja alaspäin suuntautuvan liikkeen kierron ja tarjoaa ensimmäisen vaiheen sisäkorvan sisällä olevan nesteen värähtelyn muuttamisessa hermokoodiksi. Basilaarikalvon mekaaniset ominaisuudet ovat avain simpukan toimintaan.

basilaarikalvon yksi kriittinen piirre on se, että se ei ole yhtenäinen. Sen sijaan sen mekaaniset ominaisuudet vaihtelevat jatkuvasti sen pituudessa kahdella tavalla. Ensinnäkin kalvo on kärjestään leveämpi tyveen verrattuna noin 5-kertaisella kertoimella, Ja toiseksi sen jäykkyys alenee tyvestä kärkeen, jolloin tyvi on 100 kertaa jäykempi.

Kuva 8 pohjaton basilaarikalvo (simpukka), josta käy ilmi leveyden vaihtelu sen pituudelta

niin, pohja on kapea ja jäykkä verrattuna kärkeen (Kuva 8). Tämä tarkoittaa, että puhtaan sävyn stimulointi johtaa kalvon monimutkaiseen liikkeeseen. Jos se olisi yhtenäinen, niin äänen aiheuttama Scala-vestibulin ja scala-tympanin välinen vaihteleva paine-ero liikuttaisi koko kalvoa ylös ja alas samanlaisin liikahduksin kaikissa kohdissa. Leveyden ja jäykkyyden vaihtelun vuoksi kalvon eri osat eivät kuitenkaan värähtele vaiheittain. Täydellisen äänisyklin aikana jokainen kalvon segmentti käy läpi yhden värähtelysyklin, mutta minä tahansa ajankohtana jotkin kalvon osat liikkuvat ylöspäin ja jotkin osat alaspäin. Kalvon kokonaisliikemallia kuvataan kulkuaalloksi.

Kuva 9 hetkellinen kuvio kulkuaallosta basilaarikalvoa pitkin. a) kuvio, joka johtuisi, jos kalvo olisi nauhamainen. B) kalvon värähtely edusti realistisemmin

matkaavan aallon liikkeen havainnollistamiseksi ajattele aaltoa, joka kulkee nauhanpalaa pitkin, jos pidät toista päätä kädessäsi ja heilautat sitä. Kuva 9a on esitys siitä, mitä voit odottaa flicking nauha. Kuva 9b esittää realistisemman kuvan basilaarikalvolla olevasta aallosta, koska basilaarikalvo on kiinni reunoillaan ja siirtyy äänen vaikutuksesta poikittaiseen (poikittaiseen) suuntaan sekä pitkittäissuuntaan.

Kuva 10 kirjekuori muodostuu 200 Hz sävy. Kuoren muotoa kuvaa joukko hetkellisiä paikkoja (neljä kuvassa), joita matkaava Aalto jäljittää basilaarikalvoa pitkin

kulkuaalto on sitten ainutlaatuinen liikkuva aaltomuoto, jonka maksimaalinen Siirtymä jäljittää tietyn joukon paikkoja. Näiden paikkojen joukon basilaarikalvolla kuvaamaa muotoa kutsutaan kulkuaallon kirjekuoreksi (Kuva 10). Basilaarikalvon kohdalla oleva kohta, jossa Aalto ja siten kulkuaallon jäljittämä kirjekuori saavuttaa huippunsa, vaihtelee kunkin taajuuden mukaan. Toisin sanoen jokainen liikkeelle lähtevän basilaarikalvon piste värähtelee samalla taajuudella kuin korvaan iskevä ääni, mutta eritaajuiset äänet aiheuttavat aallonpiikin eri kohdissa basilaarikalvolla (Kuva 11a).

Kuva 11 (a) erittäin kaavamainen kartta basilaarikalvon taajuusesityksestä, joka osoittaa, että se osa basilaarikalvosta, joka reagoi ääneen, riippuu äänen taajuudesta. (b) kaavamainen esitys simpukasta ja kulkuaallon kuoresta, joka tapahtuisi kolmen eri taajuuden ärsykkeille. Kullekin taajuudelle esitetään yksi hetkellinen aaltomuoto. c) basilaarikalvon Siirtymä kahdesta 300 Hz: n ja 2000 Hz: n sinimuotoisesta aallosta koostuvaan signaaliin.

Katso kuvaa 11b.

siksi korkeataajuiset äänet saavat jalustimen lähellä olevan basilaarikalvon pienen alueen liikkumaan, kun taas matalat taajuudet saavat lähes koko kalvon liikkumaan. Kalvon huippusiirtymä sijaitsee kuitenkin lähellä kärkeä. Tämä osoittaa, että kulkuaalto kulkee aina tukikohdasta kärkeen, ja kuinka pitkälle se kulkee kohti kärkeä, riippuu stimulaation taajuudesta; matalammat taajuudet kulkevat edelleen.

kompleksisignaalin erottaminen kahteen eri kohtaan, joiden maksimaalinen Siirtymä kalvoa pitkin vastaa niitä sinimuotoisia aaltoja, joista kompleksisignaali koostuu, tarkoittaa, että basilaarikalvo suorittaa eräänlaista spektrianalyysiä (Fourier). (Fourier-analyysi on prosessi, jossa aaltomuoto hajotetaan sinimuotoisiksi komponenteiksi.) Basilaarikalvon Siirtymä antaa siis hyödyllistä tietoa korvaan iskeytyvän äänen taajuudesta toimimalla kuin sarja kaistanpäästösuodattimia. Jokainen osa kalvon kulkee, ja siksi reagoi, kaikki sinimuotoiset aallot taajuuksilla kahden tietyn arvon välillä. Se ei reagoi äänessä esiintyviin taajuuksiin, vaan jää kyseisen kappaleen taajuusalueen ulkopuolelle.

basilaarikalvon suodatinominaisuuksia voidaan tutkia laserinterferometrian avulla. Kuvassa 12 esitetään tällaisen tutkimuksen tulokset. Tiedot kerättiin esittämällä chinchillan sisäkorvaan eritaajuisia ääniä ja mittaamalla sitten kunkin äänen taso, joka tarvitaan syrjäyttämään basilaarikalvo kiinteällä määrällä. Mittaukset tehdään tietyssä kohdassa basilaarikalvolla.

Kuva 12 äänitaso, joka tarvitaan basilaarikalvon jatkuvaan siirtymiseen (1.9 × 10-8 m) tonaalisen tulon taajuuden funktiona

tämä taajuus tunnetaan kalvon kyseisen osan ominaisena, kriittisenä tai keskitaajuutena (CF), koska se on herkin (tai viritetty) taajuuksille alueella 8 kHz.

8,35 kHz: n ylä-ja alapuolella olevilla taajuuksilla sävelen piti olla voimakkaampi, jotta kalvo värähteli samassa määrin kuin 8,35 kHz: n sävel. Tämä erityinen kohta kalvo siis toimii suodatin, että se vastaa maksimaalisesti ääniä 8,35 kHz, mutta osoittaa hyvin vähän vastaus ääniä, jotka ovat korkeammat tai pienemmät kuin tämä.

seuraavassa jaksossa nähdään, miten basilaarikalvon kaistanpäästön suodatusominaisuudet säilyvät simpukasta lähtevien hermokuitujen purkautumiskuviossa.

basilaarikalvon liike antaa myös tietoa akustisen stimulaation ajallisesta kaavasta: matalataajuisen ärsykkeen saavuttaa maksimisiirtymäpisteensä kalvolla kestää kauemmin kuin korkeataajuisen ärsykkeen.

lopuksi basilaarikalvon mekaniikka antaa tietoa akustisen stimulaation tasosta. Mitä suurempi ärsyketaso on, sitä suurempi on basilaarikalvon Siirtymä. Siksi voimakkaammat signaalit aiheuttavat suuremman kalvosiirtymän tietyssä kohdassa kuin vähemmän voimakkaat ärsykkeet.

kannattaa nyt lukea alla oleva Jonathan Ashmoren kuulemismekaniikka. Voi olla joitakin termejä ja käsitteitä, jotka eivät ole tuttuja sinulle. Älä murehdi liikaa tässä vaiheessa. Opintojakson aineistossa on jonkin verran päällekkäisyyttä, ja osa käsittelyssä mainituista käsitteistä käsitellään kattavammin kurssin myöhemmissä osissa.

Napsauta asiakirjaa avataksesi Jonathan Ashmoren kuulemisen mekaniikan