聴覚

これまでのところ、音による空気圧の増加と減少が鼓膜を内側と外側に移動させること 鼓膜の動きは、その内面に固定されているmalleusを変位させる。 Malleusおよびそれ故にincusの動きはピストンのように–互い違いに楕円形の窓に押し、次にそれから引き込むこと作用するアブテープで起因する。 楕円形の窓がscalaのvestibuliと伝達し合うので、茎の行為はscalaのvestibuliの液体で周期的に押し、引っ張る。 アブテーが楕円形の窓の上に押し込まれると、スカラの前庭の液体が移動する。 蝸牛内の膜が剛性であった場合、楕円形の窓での流体圧力の増加は、scala前庭の上、helicotremaを通ってscala tympaniを下に流体を変位させ、丸い窓を膨らませる。 これは実際には、蝸牛内の膜が剛性ではないことを除いて、何が起こるかのかなり正確な説明です。 結果として、ステープの内向きの動きによって引き起こされる蝸牛流体の圧力の増加はまた、蝸牛区画の方向に流体を変位させ、これは下方に偏向される。 この下向きのたわみは、弾性基底膜を下に移動させ、また、スカラ鼓膜内の圧力を増加させる。 Scalaのtympaniの高められた圧力は円形の窓の外へ向かうことに貢献する流動固まりを転置する。 アブテープが引き戻すとき、プロセスは逆転し、基底の膜は動き、円形の窓は内部弓。 すなわち、音の刺激の各周期は基底膜の上下の動きの完全な周期を換起し、神経コードに蝸牛内の液体の振動を変えることの第一歩を提供する。 基底膜の機械的性質は、蝸牛の操作の鍵である。

基底膜の重要な特徴の一つは、それが均一ではないということです。 その代わりに、その機械的性質は、その長さに沿って二つの方法で連続的に変化する。 第一に、膜は、基部に比べてその頂部で約5倍広く、第二に、基部から頂部までの剛性が減少し、基部は1 0 0倍剛性である。

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図8その長さに沿った幅の変化を示す基底膜(蝸牛はコーティングされていない)の模式図

したがって、ベースは頂点に比べて狭くて硬いです(図8)。 これは純粋な調子による刺激が膜の複雑な動きで起因することを意味する。 それが均一であれば、音によって引き起こされるスカラ前庭とスカラ鼓膜との間の変動する圧力差は、すべての点で同様の遠足で膜全体を上下に動 しかし、その長さに沿った幅および剛性の変化のために、膜の様々な部分は位相で振動しない。 音の完全な周期に膜の各区分は振動の単一周期を経るが、任意の時点で膜のある部分は上向きに動き、ある部分は下方に動いている。 膜の動きの全体的なパターンは進行波として記述される。

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図9基底膜に沿った進行波の瞬間的なパターン。 (a)膜がリボン状であった場合に生じるパターン。 (b)膜の振動がより現実的に表現された

進行波の動きを視覚化するには、一方の端を手に持ってフリックを与えると、リボンに沿って移動する波を考えてください。 図9aは、リボンをフリックすることによって期待されるものを表しています。 図9bは、基底膜がその縁に取り付けられ、音に応じて横方向(横方向)および縦方向に変位するため、基底膜上の波のより現実的な表現を表しています。

活動

それは膜に沿って移動するように、あなたは波の振幅の変化について何に気づきますか?

答え

それが進むにつれて、波はピーク振幅に達し、その後急速に低下します。 したがって、波の振幅は、膜上の特定の位置で最大である。

フィギュア10

図10 200Hzのトーンで形成されたエンベロープ。 エンベロープの形状は、基底膜に沿った進行波によってトレースされた瞬間的な位置のセット(ここに示す四つ)によって記述されます

進行波は、最大変位の点が特定の場所のセットをトレースするユニークな移動波形です。 基底膜に沿ったこれらの位置の集合によって記述される形状は、進行波の包絡線と呼ばれる(図10)。 波、したがって進行波によってトレースされた包絡線がピークに達する基底膜に沿った点は、周波数ごとに異なります。 つまり、動きに設定された基底膜に沿った各点は、耳に衝突する音と同じ周波数で振動しますが、周波数の音が異なると基底膜上の異なる位置で波にピーク

11

図11(a)基底膜上の周波数表現の高度に概略的なマップは、音に応答する基底膜の部分が音の周波数に依存することを示しています。 (b)蝸牛と三つの異なる周波数の刺激のために発生する進行波のエンベロープの模式図。 周波数ごとに1つの瞬時波形が表示されます。 (c)300Hzと2000Hzの二つの正弦波からなる信号に応答して基底膜の変位。

図11bを見てください.

活動

各周波数の最大変位のポイントについて何がわかりますか?

答え

最低周波数(60Hz)の場合、最大変位は頂端付近にあり、最高周波数(2000Hz)の場合、最大変位は基底付近にあり、中間周波数は両者の間に最大変位を持

したがって、高周波音は、アブテープの近くの基底膜の小さな領域を移動させ、低周波数は、ほぼ膜全体を移動させる。 しかし、膜のピーク変位は頂点の近くに位置する。 これは、進行波が常に基底から頂点に移動し、頂点に向かってどれだけ遠くまで移動するかは刺激の頻度に依存することを示しています。

活動

耳に当たる音が300Hzと2000Hzの周波数で構成される複雑な音であった場合、膜の応答はどうなりますか?

回答

各周波数は、基底膜に沿った異なる点で最大変位を生成します(図11cに示すように)。

複素信号が構成される正弦波に対応する膜に沿った最大変位の二つの異なる点への複素信号の分離は、基底膜が一種のスペクトル(Fourier)解析を実行していることを意味する。 (フーリエ解析は、波形をその正弦波成分に分解するプロセスです。)したがって、基底膜変位は、一連のバンドパスフィルタのように作用することによって、耳に衝突する音の周波数に関する有用な情報を提供する。 膜の各セクションは、2つの特定の値の間の周波数を持つすべての正弦波を通過し、したがって応答します。 これは、音に存在するが、そのセクションの周波数の範囲外にある周波数には応答しません。

基底膜のフィルタ特性は、レーザー干渉法の技術を用いて研究することができる。 図12は、このような研究の結果を示しています。 データは、チンチラの内耳に異なる周波数の音を提示し、基底膜を一定量変位させるために必要な各トーンのレベルを測定することによって収集された。 測定は、基底膜上の特定の点で行われる。

12

図12基底膜を一定の変位で維持するために必要な騒音レベル(1.9×10-8m)を色調入力の周波数の関数として使用します。

活動

図12から、基底膜を一定の量だけ変位させるために最低の音レベルを必要とする音の周波数を決定します。

答え

10 000Hz(実際には8350Hzまたは8.35kHz)より少し下です。

この周波数は、8kHzの領域における周波数に最も敏感(または同調)であるため、膜のその部分の特徴的、臨界的または中心周波数(C F)として知られている。

8.35kHz以上の周波数では、8.35kHzの音色と同じ程度に膜を振動させるためには、音色をより強くする必要がありました。 したがって、膜上のこの特定の点は、8.35kHzのトーンに最大限に応答するという点でフィルターとして機能しますが、これよりも高いまたは低いトーンには

次のセクションでは、蝸牛を離れる神経線維の排出パターンに基底膜のバンドパスフィルタリング特性がどのように保存されるかを見ていきます。

基底膜の動きはまた、音響刺激の時間的パターンに関する情報を提供する:低周波刺激が膜上の最大変位点に到達するまでには、高周波刺激よりも

活動

これはなぜですか?

回答

高周波刺激は蝸牛の基部付近(吻端付近)の膜の最大変位を引き起こすのに対し、低周波刺激は頂端で最大変位を引き起こすためです。 音が常にベースから頂点に移動する場合、波が頂点に到達するまでに時間がかかります。

最後に、基底膜の力学は、音響刺激のレベルに関する情報を提供する。 刺激レベルが大きければ大きいほど、基底膜変位の量が大きくなる。 従って、より強い信号はより少なく強い刺激より特定のポイントでより大きい膜の変位を引き起こします。

以下に添付されているJonathan Ashmoreによる聴覚の仕組みを読む必要があります。 あなたには馴染みのないいくつかの用語や概念があるかもしれません。 この段階ではあまり心配しないでください。 このコースでカバーされている材料にはいくつかの重複があり、読書で言及されている概念のいくつかは、コースの後のセクションでより包括的にカバーさ

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