9.1.1: Estructura de la Oreja

La imagen de abajo muestra las partes principales de la oreja. El oído externo o el pabellón auricular capta el sonido y lo canaliza hacia el conducto auditivo donde llega a la membrana timpánica o tímpano. El tímpano cambia las vibraciones en el aire en vibraciones mecánicas que viajan a través de un pequeño conjunto de huesos llamados huesecillos (el maleus, incus y estribo) en el oído medio. Estos huesos están conectados a la cóclea que se encuentra en el oído interno. La cóclea transforma las vibraciones mecánicas en impulsos nerviosos que viajan al cerebro.

Figura\(\PageIndex{1}\)

El oído externo o el pabellón auricular, la parte del oído que se puede ver, los embudos suenan hacia el canal auditivo que viaja al tímpano. Se piensa que la curvatura del oído externo nos permite juzgar la dirección desde la que viene el sonido. Se han realizado experimentos con modelos plásticos de una cabeza con las orejas adheridas hacia atrás o con diferentes formas y micrófonos donde se ubica el canal auditivo. Cuando los sonidos grabados de estos micrófonos se reproducen a una persona real usando auriculares, su sentido de dónde vienen los sonidos cambia drásticamente, lo que indica que la forma del oído sí tiene un efecto en la percepción de la dirección del sonido. Algunos comentarios más sobre cómo percibimos la dirección a una fuente de sonido se encuentran en el Capítulo 16: Acústica.

Cuando el sonido llega al tímpano o a la membrana timpánica empieza a vibrar. Un hueso minúsculo llamado el mallo se une a la parte posterior de la membrana timpánica y lleva las vibraciones al incus y luego al estribo. El estribo se conecta a la cóclea de manera que las vibraciones en los tres huesos hacen que el líquido en la cóclea se mueva.

El aire vibra más fácilmente que el fluido en la cóclea por lo que existe un problema para que la energía se mueva del aire al líquido dentro de la cóclea. El problema de conseguir que la energía vibratoria pase de un medio a uno con diferentes propiedades de transmisión se llama desajuste de impedancia y hablaremos de esto con más detalle cuando hablemos de instrumentos musicales. La estructura del oído medio tiene dos mecanismos para superar este problema. Los tres huesos (llamados juntos huesecillos) actúan como palancas de manera que un pequeño movimiento de la membrana timpánica se convierte en un movimiento mayor de los estribos. La relación está\(1\) a punto de\(1.3\), en otras palabras, si el tímpano se mueve\(1\text{ mm}\) el extremo de los estribos conectados a la cóclea se mueve\(1.3\text{ mm}\). Recordemos del capítulo uno que la presión es proporcional al área. El tímpano tiene\(17\) veces el área de la base del estribo. Debido a la diferencia de tamaño entre el tímpano y la base del estribo y el apalancamiento extra en los huesecillos, la presión en la cóclea es\(17\times 1.3 = 22\) multiplicada por la presión sobre el tímpano. Estos dos mecanismos superan el problema del desajuste de impedancia entre el aire en el tímpano y el fluido en la cóclea.

Los tres huesos del oído medio también tienen músculos adheridos a ellos. Si un sonido muy fuerte llega al oído los músculos se tensan en un reflejo automático para amortiguar las vibraciones de los tres huesos. Esto ayuda a proteger el oído interno del daño causado por sonidos intensos repentinos.

La cóclea tiene dos funciones. Los tres canales semicirculares están orientados el uno\(90\text{ degrees}\) al otro y nos dan nuestro sentido del equilibrio. Los canales están llenos de un líquido. Cuando movemos nuestra cabeza la inercia del fluido hace que permanezca estacionario mientras el cuerpo se mueve. Este movimiento relativo hace que pequeños pelos en lugares llamados ampulla dentro de los canales se doblen, enviando señales al cerebro a través del nervio vestibular. Otras dos localizaciones, el utrículo y el sáculo tienen disposiciones similares de pelos pequeños que detectan movimiento. Hay tres canales para dar cuenta del movimiento de rotación a lo largo de tres ejes; movimiento de cabeza rotacional de izquierda a derecha, movimiento de cabeza arriba abajo y movimiento de inclinación de la cabeza hacia la izquierda o derecha. La flexión de las células ciliadas en las cinco ampullas debido al movimiento de la cabeza se muestra en la imagen de la derecha.

Figura\(\PageIndex{2}\)

Figura\(\PageIndex{3}\)

La segunda función de la cóclea es convertir las vibraciones mecánicas del fluido interior en impulsos nerviosos que percibimos como sonido. La cóclea es básicamente un tubo largo, doblado para que los sonidos suban por un lado (la scala visibuli) y hacia abajo por el otro (la scala tympani). Las vibraciones comienzan en la ventana ovalada donde se une el estribo y viajan a través del tubo hasta el ápice, luego bajan por el otro lado hasta llegar a la ventana redonda. El tubo está enrollado e incrustado en los huesos de la cabeza. La ventana redonda es una membrana delgada y flexible que evita que la presión se vuelva demasiado alta dentro de la cóclea. La sección entre las dos mitades se llama membrana basilar. La membrana basilar es más gruesa en el ápice donde el tubo se dobla hacia atrás en la otra dirección y más delgada en el extremo de la ventana ovalada y redonda.

A continuación se muestra una sección transversal de la membrana basilar que divide las dos partes de la cóclea. Si la frecuencia correcta está presente esta parte de la membrana sufrirá resonancia y vibrará. Cuando la membrana vibra la parte llamada membrana tectorial trata de permanecer estacionaria debido a la inercia. El aleteo de la membrana basilar y la membrana tectorial dobla los diminutos pelos entre ellas.

Figura\(\PageIndex{4}\)

Hay aproximadamente células\(16,000\) ciliadas en la membrana basilar. Se encuentran dos conjuntos de pelos en cada ubicación de la membrana basilar, los cuales están conectados a las células nerviosas. La flexión de los pelos hace que se abra un canal químico y el nervio envía una señal al cerebro a lo largo del nervio auditivo. Las células ciliadas internas son las principales responsables de escuchar una frecuencia particular. Las células ciliadas externas también se doblan y hacen que se formen impulsos nerviosos cuando vibra la membrana basilar. Estos impulsos, sin embargo, actúan para modificar las señales que envían las células nerviosas ciliadas internas. El resultado de esto es que se envía una sola señal al cerebro con información sobre la frecuencia que se escucha.

Una propiedad interesante de las células ciliadas externas es que reaccionan al sonido entrante al contraerse. Esta contracción en realidad puede producir un sonido que se puede detectar fuera del oído. Es posible que el sonido producido actúe para reforzar y agudizar la respuesta de las células ciliadas internas. El proceso de producción de sonido del oído se llama emisión otoacústica y se puede utilizar para probar la pérdida auditiva. Se pueden presentar sonidos agudos de clic en el oído (incluidos los oídos de bebés y niños demasiado pequeños para responder a una prueba de audición) y si el oído está funcionando correctamente, habrá una respuesta sonora proveniente de la parte posterior del oído que se puede detectar con un pequeño micrófono cerca de la oreja.

Ejemplos de vídeo/audio:

• Resumen Video de YouTube de cómo el sonido se convierte en impulsos nerviosos.
• Gráficos simulados de cómo se transmite el sonido desde el oído externo a la cóclea.
• Conferencias de la serie de YouTube de Biología Interactiva:
  1. Cómo se transmite el sonido desde el oído externo a la cóclea (\(12\text{ min.}\));
  2. Cómo funciona la cóclea (\(9\text{ min.}\));
  3. El órgano de corti (\(8\text{ min.}\));
  4. La función de las células ciliadas (\(5\text{ min.}\)).