Öron Flashcards
Hur fungerar och mäts ljud?
Ljudfrekvens mäts i Hz som alltså är antal svängningar per sekund.
Våglängden är avståndet mellan två områden där gastrycket är som högst, alltså där molekylerna pressas samman och förmedlar vågrörelsen vidare.
Ljudtrycket, alltså differensen i täthet mellan normalt lufttryck och trycket i vågtoppen, bestämmer ljudvolymen. Förhållandet mellan det största och minsta möjliga ljudtrycket vi kan uppfatta är mycket stor, således är det relevant att använda en logaritmisk skala för att mäta det, den sk decibelskalan som beskriver förhållandet mellan det uppmätta ljudtrycket och ett referenstryck (= 0 dB) vilket är det lägsta en människa kan uppfatta.
Ju renare tonen är, desto mer definierbar är vågen. Buller ger en rörigare vågstruktur.
Hörsel mäts med audiometri. Hörtröskeln är den lägsta volym där man kan uppfatta en viss frekvens. Vi hör bäst frekvenser mellan 1000 och 4000 Hz där hörtröskeln är 0 dB. Det är dock möjligt för en ung frisk person at uppfatta mellan 20 och 20000 Hz. Där under kallas infraljud och över kallas ultraljud. Med ålder hör man de högre frekvenserna sämre och intervallet minskar.
Ljud över 130 dB upplevs som smärtsamma. En kraftig åskknall håller ca 110 dB. Ett vanligt samtal 50-60 dB.
Hur är ytterörat uppbyggt?
Öronmussla och yttre hörselgång. Mussla och första delen av gången består av elastiskt brosk, därefter tar os temporale över. HG har körtlar som producerar cerumen (öronvax) vilket tillsammans med små hårstrån hindrar damm och andra partiklar från att tränga in. Membrana tympani (trumhinnan) avgränsar hörselgången och bildar övergången till mellanörat. Den har hud på utsidan och slemhinna på insidan.
Hur är mellanörat uppbyggt?
Mellanörat bildar ett hålrum i os temporale som är luftfyllt och förbundet med svalget via tuba auditiva (örontrumpeten) som öppnas när vi sväljer eller gäspar. Luften i denna följer det allmänna atmosfärstrycket (vid de tillfällen den öppnas) och således kan öronstrukturen påverkas av detta. Eftersom den vanligtvis är stängd är den dock inte lämpad att överföra de snabba svängningar i atmosfärstryck som bildar ljud, och ljudet kommer alltså från hörselgången där svängningarna i tryck över trumhinnan motsvarar skillnaden mellan vågtopparna (från hörselgången) och det aktuella atmosfärstrycket (inne i mellanörat). Detta får trumhinnan att vibrera på motsvarande sätt.
De tre benen malleus, incus och stapes (“hammaren, städet och stigbygeln”) överför i den ordningen ljudet från trumhinnan där malleus är fäst, till innerörat som stapes ligger an mot. Innerörat är vätskefyllt och inkapslat i ben, men har två membrantäckta öppningar. Stapes ligger an mot ovala fönstret men runda fönstret bildar membranhinna direkt mellan luften i mellanörat och vätskan i innerörat.
Hur modifierar mellanörat ljudet?
Eftersom partikeltätheten är mycket större i vätska än i gas så kommer samma tryck att utöva en mycket större verkan i vätskan än i gasen. Gas är lättare att sammanpressa, men att sammanpressa vätska med samma tryck kommer ge större effekt pga fler partiklar kommer förmedla det. Därför har en ton med samma frekvens mycket större ljudtryck i vätskan än i luften, men amplituden blir mycket större i gasen (det är inte lika trångt så det finns mer “svängrum”, eller gaspartiklarna får inte lika många tillfällen att vidareförmedla sin rörelseenergi så därför fortsätter de i högre grad sin rörelsebana enl Newtons första lag.
På grund av dessa egenskaper kommer nästan alla ljudvågor studsa tillbaka i övergången mellan gas och vätska (endast 0,1% tar sig vidare i en sådan situation).
Mellanörats funktion är just att överföra en större del av ljudet mellan gas och vätska genom att öka trycket och minska amplituden hos de inkommande ljudvågorna. För att trycket ska kunna öka används dels en hävstångseffekt som kommer sig av hur hörselbenen ligger i förhållande till varandra, och dels en minskning av tryckarea, då trycket är kraft per ytenhet, och ovala fönstret är ca 20 gånger mindre än trumhinnan. Hörselbenens sammansättning, som ett system av hävstänger med vridaxlar, kommer också minska amplituden.
Trycket kommer öka ca 25 gånger, och amplituden minskas motsvarande. Så även om ljudet inte blir starkare, blir det alltså ett betydligt högre tryck i förhållande till amplituden, vilket gör att en betydligt större del av ljudvågorna har möjlighet att överföras till vätskemediet. En viss mängd går dock ändå förlorad.
För att skydda systemet mot allt för kraftiga ljud finns en reflex, sk stapediusreflexen, som får de vanligtvis avslappnade muskeln stapedius att kontrahera vilket för stapes längre bort från ovala fönstret och såedes minskar stapes möjligheter att överföra rörelseenergi. Vissa blir dock kraftiga för snabbt för att reflexen ska hinna utlösas, exempelvis explosioner.
Reflexen skyddar heller inte mot långvarig, intensiv ljudpåverkan såsom buller.
Stapedius innerveras av n facialis vilket medför att facialispares kan göra att man blir ljudkänslig.
Tensor tympani fäster i malleus och dämpar höga ljud i allmänhet vid behov genom att dra malleus medialt och därmed spänna membrana tympani. Detta exempelvis när vi tuggar eller skriker. Innerveras av trigeminus. Kommer också reagera reflexmässigt tillsammans med stapedius vid höga ljud.
Hur är innerörat uppbyggt?
Sitter inuti os temporale och består av cochlea och vestibulum samt semicirkularkanalerna.
Cochlea består av tre parallella vätskefyllda kanaler vridna nästan 3 varv runt en central benaxel.
Scala vestibuli börjar vid ovala fönstret och slutar i snäckans spets. Scala tympani slutar i runda fönstret. Mellan dessa finns en öppen förbindelse. De är fyllda av perilymfa.
Scala media är den mittersta kanalen och den innehåller istället endolymfa.
Perilymfa liknar ECV medan endolymfa har högre koncentration av K+ och således en positiv spänning (+80 mV) i förhållande till ECV. Detta då celler i stria vascularis (i väggen på scala media) aktivt pumpar in kaliumjoner.
Mellan scala vestibuli och scala media finns Reissners membran som leder ljudvågorna in i vätskan i scala media.
Mellan scala media och scala tympani finns basilarmembranet där sinnescellerna, hårceller, sitter i fyra rader från det ovala fönstret till snäckans spets. Hårcellerna har en bunt av styva mikrovilli som är vända ut mot kanalvätskan. När mikrovilli rör sig stimuleras hårcellen.
Håren i den innersta raden, alltså närmast snäckans axel, kallas inre hårceller och de andra tre raderna är yttre hårceller.
Hårcellerna saknar axon, men bildar synapser med sensoriska fiber.
Runt hårcellerna finns stödjeceller och ovanför hårcellerna det geleaktiga tektorialmembranet som mikrovilli på de yttre hårcellerna går igenom och mikrovilli på de inre ligger an mot. Tektorialmembranet sitter som en hylla längs kanalväggen närmast axeln.
I snäckans mittaxel ligger nervfibrernas soma i ett ganglion. Från gangliet går de vidare till hjärnan via n vestibulocochlearis.
Hur stimulerar ljud hårcellerna i innerörat?
Eftersom Reissners membran är väldigt tunt så kan scala vestibuli och scala media ses i det närmaste som en sammanhängande mekanisk enhet. Dock skiljer sig vätskornas elektrokemiska sammansättning och därför finns en poäng med att hålla isär dem även om rörelsen i vätskorna ska vara synkron.
När stapes trycks in i det ovala fönstret sker en förskjutning i vätskan ända ner till runda fönstret som då kommer bukta ut. Eftersom cochlea är fast (innesluten i ben) och trycket från stapes inte är tillräckligt för att komprimera vätskan, är runda fönstrets elasticitet en förutsättning för att kunna skapa tillräcklig rörelse i vätskan.
Med inkommande ljud kommer basilarmembranet vibrera och förmedla rörelsen via en genväg ner till scala tympani och baklänges vidare till runda fönstret.
När en våg passerar rör sig basalmembranet och när det förskjuts i förhållande till tektorialmembranet kommer mikrovilli att vinklas och sträckas.
Mikrovilli är via tip links (topplänkar, sitter alltså på spetsarna som ett rep mellan “locken”) förbundna med sträckkänsliga jonkanaler som då öppnas. Positiva joner strömmar in och eftersom endolymfan har pumpats upp till en hög koncentrationsgradient av K+ är det till stor del denna jon som strömmar in. Denna skarpa gradient gör också hårcellerna mycket känsliga. De kan uppfatta ljud som ger rörelser som är mindre än en väteatoms diameter!
Depolariseringen öppnar spänningskänsliga Ca2+-kanaler i cellmembranet, Ca2+ strömmar in och inducerar på sedvanligt vis exocytos av transmittorsubstans, i detta fall glutamat, som leder till aktivering av postsynaptiska nervceller.
Hur varierar basilarmembranets respons utifrån frekvens?
Vågen vandrar över membranet men utslaget är inte lika stort över allt. Det kommer ge ett större utslag på ett visst ställe, som bestäms av frekvens.
Mot det runda fönstret är basilarmembranet smalt och styvt, och kommer gradvis bli mjukare och bredare ju längre det kommer mot snäckans spets. Höga frekvenser kommer uppfattas närmare fönstret och lägre och lägre ju längre in i snäckan man kommer.
De yttre hårcellerna kommer också agera förstärkare och göra svängningsmönstret mer distinkt. Detta genom att de förändrar sin längd med svängningarna och därmed förstärker dem. Lite som när man sätter fart på en gunga genom att gunga med. Detta gör att rätt svängningsområde för frekvensen blir mycket avskilt, definierat och tydligt. Bland de inre hårcellerna (varav 90-95% av sensoriken kommer från) synapserar en nervcell med en hårcell och det förstärker också noggrannheten.
Ljudets riktning beräknas med hjälp av skillnaden mellan ljudet i de två öronen, alltså vilket öra som först nås av ljudet samt ljudets intensitet. Med endast en hörkälla kan riktningen inte avgöras.
Ljud rakt ovanifrån kan vara svåra att riktningsbestämma då ljudet når båda öron samtidigt.
Hur behandlas nervsignalen efter hårcells-synapsen?
Signalen kommer gå via n cochlearis till cochlear nucleus i hjärnstammen. Till största del sker här en överkorsning så signalen blir kontralateral, men viss signalering sker även ipsilateralt. Detta gör att båda hjärnhalvor tar emot signal från båda öronen, vilket har fördel att om en sida av hjärnan blir skadad har man fortfarande hörsel från båda öronen, samt att hanteringen av avancerade ljud, såsom tal, blir mer specifik om den kan inhämtas från två källor.
Signalen färdas till (ffa) motsatt och (till viss del) samma sidas superior olivary complex. Vidare upp i midbrain via laterala lemnisken till inferior colliculus. Därifrån vidare upp till thalamus, och dess medial geniculate nucleus. På väg dit sker viss överkorsning igen men till största del stannar signalen på sin ordinarie sida. Från MGN vidare till auditory cortex, som ligger i sulcus lateralis, på den nedre sidan. Den är organiserat efter frekvens.
Hur regleras balanssinnet?
Det regleras till stor del av balansorganet i innerörat. Det består av förgården med sina två otolitorgan, samt tre båggångar.
Systemet är känsligt för acceleration och position.
Båggångarna är cirkulära membrankanaler fyllda med endolymfa. Varje kanal har en ampull där en samling hårceller är kopplade till ett täckmembran och sticker ut i en geleaktig massa, cupula. Gelemassan kan röra sig bakåt och framåt i ampullen (i ett större perspektiv är det själva ampullen som rör sig fram och tillbaka) och det påverkar hårcellerna på samma sätt som i cochlea.
Endolymfan i båggångarna har hög viskositet och således stor tröghet. Den följer alltså inte riktigt med när båggångarna rör sig med huvudets rörelse. Denna tröghet gör att det uppstår en positionsskillnad mellan vägg och endolymfa, som resulterar i en bakvänd vätskeström, alltså åt motsatt håll i förhållande till bågrörelsen.
Hårcellerna kan påverkas av böjning åt båda hållen, men det ena hållet signalerar “on” och det andra “off”.
Båggångarna ligger i tre olika plan (jfr X,Y och Z-axel) och påverkas av rotation i sin egen riktning.
Otolitorganen, utriculus och sacculus, är uppbyggda på liknande sätt som ampullerna men de är även mättade med kristaller (otoliter som består av kalciumkarbonat) vilket ökar viskositeten väldigt mycket. Vid rätlinjig acceleration eller om man lägger huvudet på sned rör sig alla delar av balansorganet lika mycket, differensen i rörelse uteblir därför och ingen rörelse kommer ske i de lätta ampullerna. Däremot i den tunga, kristallmättade massan i otolitorganen kommer en förskjutning ske av ren gravitiationskraft, vilket gör att de bara är likformiga när tyngdaccelerationen är helt likformig, alltså när plattorna de vilar på är helt horisontella. Hårcellernas mikrovilli följer vätskans och kristallernas rörelse. Sacculus naturliga position är vertikal, och därför kommer dess massa vara maximalt förskjuten när vi står upprätt.
