hur hammer, städ och stigben förstärker ljudet i innerörat?
Douglas E. Vetter, Biträdande Professor i Neurovetenskap vid Tufts University Sackler School of Biomedical Sciences, ljud ut ett svar på denna fråga.
hammaren, städet och stigbygeln—även känd som malleus, incus och stigbyglar, respektive, och kollektivt, som ”mellanörat ossicles” – är de minsta benen i människokroppen., Finns i mellanörat, de är en del av hörselsystemet mellan trumhinnan och snäckan (den spiralformade ledningen bostäder hårceller som är involverade i att överföra ljud till hjärnan). För att förstå dessa bens roll i hörseln krävs en förståelse av spakar. Detta beror på att mellanöratbenen är ordnade och interagerar med varandra som ett hävarmssystem.
alla spakar genererar en mekanisk fördel. De används för att utöva en stor kraft över ett litet avstånd i ena änden av spaken genom att applicera en mindre kraft över ett längre avstånd i motsatt ände., Hävstångskapaciteten hos mellanöratbenen behövs för att generera de stora krafterna som tillåter oss att höra.
som landlevande djur lever vi i en gasformig miljö. Men vårt inre öra är fyllt med vätska, och detta representerar ett problem. Som ett exempel har de flesta förstahandskunskaper om att höra under vattnet. Om någon skriker på dig från ovan vattenytan är ljuden oerhört dämpade, vilket gör det svårt att förstå eller ens höra alls. Det beror helt enkelt på att det mesta av ljudet reflekteras från vattenytan.,
Så hur tar vi in luftburna ljud, som helt enkelt är vibrationer i luftmolekylerna, och får dem förbi luftvätskans gränssnitt mellan vår öronkanal och innerörat? Vi behöver ett system för att använda dessa luftvibrationer för att trycka mot ytan på inneröratvätskan.
När trumhinnan vibrerar när ljudet träffar dess yta, sätter det ossiklarna i rörelse. Ossiklarna är ordnade i en särskild ordning för att utföra sitt jobb. Direkt bakom och ansluten till trumhinnan—som i huvudsak är en stor samlare av ljud—är hammaren., Hammaren är anordnad så att den ena änden är fastsatt på trumhinnan, medan den andra änden bildar ett hävarmliknande gångjärn med mothållet. Den motsatta änden av städet är smält med stigbygeln (så städet och stigbygeln fungerar som ett ben). Stigbygeln förbinder sedan med en speciell öppning i snäckan som kallas ” ovala fönstret.”Stirrupens fotplatta—den ovala, platta delen av benet som liknar den del där man skulle vila sin fot i en verklig stigbygel-är löst fäst vid cochleas ovala fönster, så att den kan röra sig in och ut som en kolv., Den kolvliknande åtgärden genererar vibrationer i det vätskefyllda innerörat som används för att signalera hjärnan av en ljudhändelse. Utan mellanörat ossicles skulle endast ca 0,1 procent av ljudenergi göra det i innerörat.
att övervinna problemet med att få luftburet ljud i det vätskefyllda innerörat löses av två huvudmekanismer: koncentrationen av energi från det stora trumhinnan på den lilla stigplattan som ligger i det ovala fönstret; och den hävarmliknande verkan mellan hammaren och städet-stirrup-komplexet., Hos katter ökar till exempel den enkla koncentrationen av krafter från trumhinnan till stigbygeln trycket vid det ovala fönstret till cirka 35 gånger vad som mäts vid trumhinnan. Hävstångseffekten hos mellanöratbenen ger en ytterligare mekanisk fördel till systemet-som uppstår eftersom städet är kortare än hammaren-och ökar trycket ytterligare med ungefär 35 procent. På så sätt övervinner vi problemet med att få luftburna vibrationer i det trycksatta, vätskefyllda innerörat.
inte alla djur har samma benkonfiguration i mellanörat., Faktum är att reptiler, amfibier och fåglar har ett mellanörat som bara innehåller ett ben, kallat columella, som förbinder trumhinnan direkt till cochleas ovala fönster. När vi undersöker den känsligaste frekvensen för hörsel hos dessa djur, gör de mycket bra för ljud runt 1,000 hertz (1 kHz) men förlorar snabbt sin förmåga att höra bra vid högre frekvenser. Å andra sidan tenderar djur med tre mellanöratben att höra vid mycket högre frekvenser. För människor kan vår hörsel sträcka sig till 20 kHz, även om de flesta av våra liv spenderas på ljud mellan 4 och 8 kHz.,