ハンマー、アンビル、あぶみの骨はどのようにして内耳に音を増幅するのですか？
タフツ大学Sackler School of Biomedical Sciencesの神経科学助教授であるDouglas E.Vetterは、この問い合わせに対する答えを出しています。
ハンマー、アンビル、スターラップは、それぞれmalleus、incus、stapesとして知られており、総称して”中耳小骨”としても知られていますが、人体の中で最も小さな骨です。, 中耳に見られる、それらは鼓膜と蝸牛（脳への音の伝達に関与している有毛細胞を収容する螺旋状の導管）との間の聴覚系の一部である。 聴覚におけるこれらの骨の役割を理解するには、レバーの理解が必要です。 これは、中耳小骨が配置され、レバーシステムとして互いに相互作用するためです。
すべてのレバーは機械的利点を生み出します。 それらは、反対側の端部に長い距離にわたって小さな力を加えることによって、レバーの一端に小さな距離にわたって大きな力を発揮するために使用, 中耳の耳小骨の活用の機能は私達が聞くことを可能にする大きい力を発生させるために必要である。
陸生動物として、私たちはガス状の環境に住んでいます。 しかし、私たちの内耳は液体で満たされており、これは問題を表しています。 例として、ほとんどの人は水中での聴覚の最初の手の知識を持っています。 誰かが水面の上からあなたに叫ぶと、音は途方もなくミュートされ、理解したり聞いたりすることさえ困難になります。 それは音のほとんどが水”sの表面を離れて反映されるので単にある。,
それでは、空気分子の振動である空気中の音をどのように取り込み、外耳道と内耳との間の空気-流体インターフェイスを通過させるのでしょうか？ これらの空気振動を使用して内耳液の表面に押し付けるシステムが必要です。
音がその表面に当たると鼓膜が振動すると、それは運動に耳小骨を設定します。 耳小骨は、彼らの仕事を実行するために特別な順序で配置されています。 鼓膜のすぐ後ろにあり、鼓膜に接続されています—本質的には、音の大きなコレクターです—ハンマーです。, ハンマーは、一方の端が鼓膜に取り付けられ、他方の端がアンビルとレバー状のヒンジを形成するように配置されている。 金敷の反対側の端は鐙がねと融合しています（そのため、金敷と鐙がねは一つの骨として機能します）。 鐙はそれから”楕円形の窓”と呼ばれる蝸牛の特別な開始と接続する。”あぶみのフットプレート—実際のあぶみで足を休める部分に似た骨の楕円形の平らな部分—は、蝸牛の楕円形の窓にゆるく取り付けられており、ピストンのように出入りすることができます。, ピストンのような行為は健全なでき事の頭脳に信号を送るのに使用されている液体満たされた内耳の振動を発生させる。 中耳の耳小骨がなければ、音のエネルギーの約0.1パーセントだけが内耳にそれを作るでしょう。
流体で満たされた内耳に空中音を得るという問題を克服するには、大きな鼓膜から楕円形の窓に位置する小さなあぶみフットプレートへのエネルギーの集中と、ハンマーとアンビル-あぶみ複合体との間のレバーのような作用によって解決される。, 例えば、ネコでは、鼓膜からあぶみまでの力の単純な集中は、楕円形の窓の圧力を鼓膜で測定される約35倍に増加させる。 中耳骨のレバーアクションは、アンビルがハンマーよりも短いために発生するシステムにさらなる機械的利点を与え、さらに圧力を約35パーセント増加させ このようにして、加圧された流体で満たされた内耳に空気中の振動を得るという問題を克服します。
すべての動物がこの同じ中耳の骨構成を持っているわけではありません。, 実際、爬虫類、両生類、鳥類には、鼓膜を蝸牛の楕円形の窓に直接つなぐコルメラと呼ばれる骨が一つしか含まれていない中耳があります。 これらの動物の聴覚に対して最も敏感な周波数を調べると、1,000ヘルツ（1kHz）前後の音に対しては非常にうまくいきますが、より高い周波数ではすぐ 一方、三つの中耳骨を持つ動物は、はるかに高い周波数で聞く傾向があります。 人間にとって、私たちの聴覚は20kHzまで拡張できますが、私たちの生活のほとんどは4-8kHzの音に出席するのに費やされます。,