EL SISTEMA AUDITIVO: ANATOMÍA Y MECANISMO

 

 

El oído humano se divide en tres partes:

- Oído externo, oído medio y oído interno (ver figura).

 

El oído externo comprende el pabellón auditivo (parte visible), el canal y la membrana timpánica. El oído medio se encuentra a continuación y contiene tres minúsculos huesos enlazados que son los encargados de transmitir las vibraciones de esta membrana al oído interno, el cual consta de una cavidad compleja rellena de líquido, que contiene las membranas y terminales nerviosos por los que se detectan los cambios de presión. Estas informaciones se analizan y transmiten al nervio acústico.

           

La vía normal de la audición es la siguiente: las ondas sonoras se canalizan por el pabellón y el conducto auditivo, los cuales forman un tubo acústico. Las variaciones de presión imprimen al tímpano vibraciones cuya amplitud es del orden de la micra para sonidos de intensidad media o mucho menor, casi imperceptible. La cadena de huesecillos asegura una transmisión adecuada entre el tímpano que vibra en el aire y la ventana oval, que tiene una cara en contacto con el líquido del oído interno, cuya resistencia acústica es mucho mayor que la del aire.

           

Los sonidos se pueden también transmitir al oído interno, mediante los huesos del cráneo, sin que intervengan los huesecillos ni el tímpano. Las vibraciones de la ventana oval se comunican por medio de los líquidos  del oído interno a las células ciliadas del órgano de Corti, transmitiéndose por último esta señal al nervio acústico y de él al cerebro.

 

            Mecanismo de la audición

 

            Para un estudio más diferenciado se pueden distinguir tres partes:

-         Recepción, transmisión y percepción.

 

1.                  Recepción

 

La onda sonora incide primeramente sobre el pabellón auditivo, el cual capta los sonidos, los refuerza y posteriormente los transmite, además el pabellón juega un papel en la orientación auditiva, que se observa con más claridad en los animales que tienen orejas orientables. Su función en la orientación depende de tres factores: la intensidad del sonido, la fase de las ondas y el tiempo que tarda la onda en llegar al cerebro. El fenómeno de la audición normal en los seres humanos da lugar a un efecto de difracción de las ondas sonoras debido al obstáculo representado por la cabeza. Si las ondas sonoras son de gran frecuencia, o la longitud de onda pequeña frente a las dimensiones de la cabeza aparece una diferencia de intensidad entre los sonidos percibidos por cada oído pero si éstos son de baja frecuencia (gran longitud de onda frente a las dimensiones de la cabeza) lo que se observa es una diferencia de fase, es decir, cierta diferencia de tiempo entre los oídos.

 

2.                  Transmisión

 

La transmisión del oído se efectúa en primer lugar a través de la cadena de huesecillos, que realizan una doble función: adaptadora y protectora. La onda sonora pasa de un medio aéreo a otro líquido, por lo que es necesario un sistema adaptador, constituido por la cadena ósea. La resistencia acústica específica se define como el producto de la densidad volumétrica del medio por la velocidad de fase de la onda en el mismo, y nos permite evaluar las pérdidas que sufre la onda sonora al pasar de un medio a otro. Si la diferencia de resistencia acústica es grande el coeficiente de transmisión es muy pequeño, por ejemplo al pasar de una onda sonora de un medio gaseoso a otro líquido. Esto sucede precisamente en el oído, en el que se hace necesario un adaptador de impedancias, papel desempeñado por la cadena ósea, la cual se encarga de compensar esta pérdida.

 

            Además de esta función adaptadora, la cadena ósea tiene una función protectora, dado que los músculos del martillo y del estribo (pertenecientes al oído medio) reducen la amplitud de las oscilaciones y protegen al oído interno frente  a los sonidos intensos de baja frecuencia. Los movimientos de la superficie del estribo en la ventana oval hacen varia frecuentemente las características de la onda sonora que se transmite. Para ondas de elevada frecuencia y pequeña amplitud la superficie del estribo se mueve como una puerta, mientras que para ondas de baja frecuencia y gran amplitud el movimiento se realiza alrededor de un eje perpendicular al anterior. La presión en el tímpano se transmite a la superficie del tímpano y la del estribo a la ventana oval, lo que originan  las vibraciones en los líquidos del oído interno, que a su vez estimula las células sensoriales.

                

            A los movimientos de la ventana oval corresponden otros de la ventana redonda, en oposición de fase con los primeros, a causa de la incomprensibilidad de los líquidos. Las dos ventanas se encuentran situadas en planos perpendiculares, lo que es una protección natural para evitar que la onda sonora llegue en fase a estas dos membranas (anularía los efectos de la onda sonora).

 

3.                  Percepción

 

Es muy interesante conocer de qué modo es capaz el oído de distinguir y analizar los sonidos por su frecuencia. Fue Hemholtz quien elaboró una nueva teoría, suponiendo que la membrana basilar tenía una estructura fibrosa, siendo cada una de las fibras independientes de las otras, encontrándose tensadas a lo largo del canal el caracol de forma análoga a las cuerdas de un piano, haciendo vibrar las frecuencias altas la membrana basilar cerca de la base.

 

De la Rosa en 1947 realizó un estudio matemático de la propagación de las ondas sonoras a través de una estructura similar en forma y dimensiones al caracol. Aparecían en los resultados dos ondas de presión, propagándose con diferentes velocidades. El máximo de estimulación de los terminales nerviosos proviene de aquel punto de la membrana basilar donde coinciden los ciclos de compresión de las ondas, más rápida y más lenta. En la figura aparece el caracol estirado, pudiendo observar la variación de la sensibilidad de la membrana basilar para distintas frecuencias.

 

La acción de una onda sobre la membrana basilar se puede representar mediante un modelo mecánico o eléctrico, es decir, como un circuito de constantes distribuidas, formado por una cadena de elementos en "L" acoplados en serie, con la rama serie formada por una bobina, que representa la masa mecánica de una cierta porción del líquido del caracol, y la rama paralela por un circuito resonante serie, debido al efecto de la masa y la elasticidad de una parte de la membrana basilar. Este circuito, utilizando la analogía tipo impedancia, donde la tensión entre dos circuitos serie corresponde a una diferencia de presión y la corriente que pasa a través de cada circuito paralelo representa el movimiento de la membrana basilar. Los circuitos resonantes próximos a la ventana oval están sintonizados a altas frecuencias, decreciendo ésta a medida que se desplaza hacia el vértice de la membrana. El último elemento de esta cadena es una autoinducción que representa el líquido del caracol existente en el vértice.

 

 

A frecuencias muy bajas la corriente atravesará todas las inductancias, que corresponde a fenómenos de tipo mecánico (movimientos). Con una señal de 20 Hz de frecuencia entra en resonancia el último filtro de la serie y presenta una baja impedancia, por lo que es por esta vía por la que pasa la corriente, es decir, habrá un desplazamiento de la membrana basilar en su vértice; al ir aumentando la frecuencia los filtros resonantes se van desplazando hacia la izquierda.

 o particular; la rama transversal se encuentra e resonancia, las ramas posteri

En la figura se observa un estado del circuito que representa a una determinada frecuencia intermedia, es decir, los circuitos resonantes actúan primero como capacidades, comportándose como una línea de retardo para un elementores actúan como autoinducciones. Todo este mecanismo no tiene nada que ver con la forma en que el nervio auditivo transmite los sonidos al cerebro, pero sirve para conocer el modo de análisis de la onda de presión por medio de la membrana basilar.

 

Por tanto, podemos concluir que la impresión auditiva depende  de las características de los resonadores excitados (tono del sonido) y de la amplitud de sus vibraciones (intensidad del sonido).

 

Por tanto, y según la teoría de Helmholtz, las principales características de la audición son:

 

a)            A pesar de que el número de frecuencias percibidas por el oído humano sea infinito, puesto que se puede, en el domino de la audibilidad, hacer variar la frecuencia de una forma continua, sin que el oído deje en  ningún momento de percibir sonido, el número de resonadores puede ser finito, basta con que el dominio de resonancia de cada uno de ellos invada el de los resonadores próximos.

 

b)            Los sonidos de frecuencias muy diferentes actúan sobre resonadores independientes, siendo la causa de que el oído pueda percibir la presencia de los armónicos, conteniendo en cierta medida la facultad de analizar sonidos complejos.

 

c)            En los resonadores que corresponden a armónicos diferentes, percibidos simultáneamente, la fase de su movimiento no influye en la percepción del timbre.

 

d)            Las pulsaciones no se perciben más que cuando las vibraciones que las producen tienen frecuencias bastante próximas para excitar simultáneamente varios resonadores. Su nitidez depende entonces no sólo de su número por segundo (f - f") sino también de su intervalo f/f".