Hvordan gjøre hammer, ambolt og stigbøyle bein forsterke lyden i det indre øret?
Douglas E. Vetter, Assisterende Professor i Nevrovitenskap ved Tufts University Sackler School of Biomedical Sciences, høres ut et svar på dette spørsmålet.
hammer, ambolt og stigbøyle—også kjent som malleus, incus, og stapes, henholdsvis, og samlet, som «midt øret ossicles»—er den minste bein i den menneskelige kroppen., Funnet i mellomøret, er de en del av det auditive system mellom trommehinnen og sneglehuset (spiral-formet rør bolig hår celler som er involvert i overføring av lyd til hjernen). For å forstå betydningen av disse knoklene i å høre krever en forståelse av spaker. Dette er fordi mellomøret ossicles er ordnet og samhandle med hverandre som en spak system.
Alle spaker generere en mekanisk fordel. De brukes til å utøve en stor styrke over en liten avstand i den ene enden av spaken ved å bruke en mindre styrke over en lengre distanse i motsatt ende., Det å utnytte mulighetene i mellomøret ossicles er nødvendig for å generere store styrker som tillater oss å høre.
Som landlevende dyr, vi lever i en gassformig miljø. Men, vår indre øret, er fylt med væske, og dette representerer et problem. Som et eksempel, de fleste mennesker har førstehånds kunnskap om hørsel under vann. Hvis noen skriker på deg fra over vannet»s overflaten, lydene er enormt dempet, noe som gjør det vanskelig å forstå, eller til og med høre på alle. Det er rett og slett fordi de fleste av de lyd reflekteres av vann»s overflate.,
Så hvordan kan vi ta i luften lyder, som er bare vibrasjoner i luften molekyler, og få dem forbi luft-væske grensesnitt mellom våre øregangen og det indre øret? Vi trenger et system for å bruke dem air vibrasjonene til å presse mot overflaten av indre øret væske.
Når trommehinnen vibrerer lyd som treffer overflaten, det setter ossicles i bevegelse. Den ossicles er ordnet i en spesiell rekkefølge for å utføre jobben sin. Rett bak og koblet til trommehinnen—som i bunn og grunn, en stor samler av lyd—er hammer., Hammer er ordnet slik at den ene enden er festet til trommehinnen, mens den andre enden former en spak-som hengsel med ambolten. På den motsatte enden av ambolten er smeltet sammen med stigbøylen (så ambolten og stigbøylen fungere som et bein). Stigbøylen kobler seg deretter med en spesiell åpning i sneglehuset kalt «ovale vinduet.»Fotplaten av stigbøylen—the oval, flate delen av benet som ligner på den delen hvor man ville hvile seg foten i en faktisk stigbøyle—er løst festet til det ovale vindu av sneglehuset, slik at det å gå inn og ut som et stempel., Stempel-som handling skaper vibrasjoner i det væskefylte indre øret som er brukt for å signalisere hjernen av en lyd event. Uten mellomøret ossicles, bare ca 0.1 prosent av lyd energi som ville gjøre det i det indre øret.
å Overvinne problemet med å bli luftbåren lyd til det væskefylte indre øret er løst av to viktige mekanismer: den konsentrasjon av energi fra store trommehinnen på små stigbøylen fotplaten ligger i det ovale vinduet, og spaken-lignende handling mellom hammeren og ambolten-stigbøylen komplekse., I katter, for eksempel, den enkle konsentrasjon av styrker fra trommehinnen til stigbøylen øker presset på det ovale vinduet til om lag 35 ganger hva som er målt på trommehinnen. Spaken virkningen av midt øret bein gir et ytterligere en mekanisk fordel til systemet—som oppstår fordi ambolten er kortere enn hammer—og ytterligere øker trykket med om lag 35 prosent. På denne måten kan vi overvinne problemet med å bli luftbårne vibrasjoner i skal beskyttes, væskefylte indre øret.
Ikke alle dyr har dette samme mellomøret bein konfigurasjon., Faktisk, reptiler, amfibier og fugler, har en mellomøret som kun inneholder ett bein, kalt columella, som forbinder trommehinnen direkte til det ovale vindu av sneglehuset. Når vi undersøker den mest sensitive frekvens for å høre på disse dyrene, de gjør veldig godt for lyder rundt 1 000 hertz (1 kHz), men raskt miste sin evne til å høre godt på høyere frekvenser. På den annen side, dyr med tre mellomøret bein har en tendens til å høre på mye høyere frekvenser. For mennesker, vår hørsel kan utvide til 20 kHz, selv om de fleste av våre liv er brukt lytter til lyder mellom 4 og 8 kHz.,