gdzie: c prędkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu L długość kanału słuchowego

Podobne dokumenty
gdzie: c prędkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu L długość kanału słuchowego

Nauka o słyszeniu Wykład II System słuchowy

Biologiczne mechanizmy zachowania - fizjologia. zajecia 6 :

a/ narząd słuchu b/ narząd statyczny

Zmysł słuchu i równowagi

Modele systemu słuchowego buduje się ze względu na różne motywacje. Na przykład można mówić o modelach tworzonych dla potrzeb ochrony słuchu

Dźwięk i słuch. Percepcja dźwięku oraz funkcjonowanie narządu słuchu

Budowa i zróżnicowanie neuronów - elektrofizjologia neuronu

Mechanoreceptory (dotyk, słuch) termoreceptory i nocyceptory

Potencjał spoczynkowy i czynnościowy

Percepcja dźwięku. Narząd słuchu

Fale dźwiękowe. Jak człowiek ocenia natężenie bodźców słuchowych? dr inż. Romuald Kędzierski

w drgania mechaniczne, a drgania w impulsy nerwowe. Odpowiada także za zmył równowagi (błędnik).

Psychoakustyka w pigułce. Aleksander Sęk Ewa Skrodzka Mariusz Marszałkiewicz

Ruch falowy. Parametry: Długość Częstotliwość Prędkość. Częstotliwość i częstość kołowa MICHAŁ MARZANTOWICZ

Błona komórkowa grubość od 50 do 100 A. Istnieje pewna różnica potencjałów, po obu stronach błony, czyli na błonie panuje pewne

Błona komórkowa grubość od 50 do 100 A. Istnieje pewna różnica potencjałów, po obu stronach błony, czyli na błonie panuje pewne

Wykład FIZYKA I. 11. Fale mechaniczne. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Fal podłużna. Polaryzacja fali podłużnej

4.3 Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu metodą fali biegnącej(f2)

Oddziaływanie hałasu na człowieka w środowisku pracy i życia, metody ograniczania. dr inż. Grzegorz Makarewicz

Biologiczne mechanizmy zachowania - fizjologia. zajecia 6 :

Mapa akustyczna Torunia

Maskowanie równoczesne

voice to see with your ears

1. Po upływie jakiego czasu ciało drgające ruchem harmonicznym o okresie T = 8 s przebędzie drogę równą: a) całej amplitudzie b) czterem amplitudom?

LABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE. ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej

1.Stosunek sygnału do szumu kwantyzacji dla n-bitowego kwantyzatora jest równy w przybliżeniu:

Podstawy biofizyki zmysłu słuchu. Badanie progu pobudliwości ucha ludzkiego.

biologiczne mechanizmy zachowania seminarium + laboratorium M.Eng. Michal Adam Michalowski

Dźwięk. Cechy dźwięku, natura światła

Aby nie uszkodzić głowicy dźwiękowej, nie wolno stosować amplitudy większej niż 2000 mv.

Imię i nazwisko ucznia Data... Klasa...

Fale dźwiękowe - ich właściwości i klasyfikacja ze względu na ich częstotliwość. dr inż. Romuald Kędzierski

2. Podstawy fizjologii i patologii słuchu

Fale akustyczne. Jako lokalne zaburzenie gęstości lub ciśnienia w ośrodkach posiadających gęstość i sprężystość. ciśnienie atmosferyczne

biologia w gimnazjum OBWODOWY UKŁAD NERWOWY

Droga impulsu nerwowego w organizmie człowieka

ZASTOSOWANIE PSYCHOAKUSTYKI ORAZ AKUSTYKI ŚRODOWISKA W SYSTEMACH NAGŁOŚNIAJĄCYCH

Recenzja pracy doktorskiej. mgra inż. Konrada Kamienieckiego pt.: Fluid-Structure Interaction Modeling of the Cochlea Macro-Mechanics

Rodzaje fal. 1. Fale mechaniczne. 2. Fale elektromagnetyczne. 3. Fale materii. dyfrakcja elektronów

Podstawy elektroniki i akustyki

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Ze względu na dużą rozpiętość mierzonych wartości ciśnienia (zakres ciśnień akustycznych obejmuje blisko siedem rzędów wartości: od 2x10 5 Pa do

Przygotowała: prof. Bożena Kostek

Nauka o słyszeniu. Wykład I Dźwięk. Anna Preis,

Ruch drgający i falowy

Krwiobieg duży. Krwiobieg mały

1. Fizjologia narządu słuchu wybrane zagadnienia.

1. Jeśli częstotliwość drgań ciała wynosi 10 Hz, to jego okres jest równy: 20 s, 10 s, 5 s, 0,1 s.

Metoda i system diagnozowania i terapii szumów usznych

2.6.3 Interferencja fal.

Dr inż. Marta Kamińska

POMIAR PRĘDKOŚCI DŹWIĘKU METODĄ REZONANSU I METODĄ SKŁADANIA DRGAŃ WZAJEMNIE PROSTOPADŁYCH

Oddziaływanie światła z materią

Ma x licz ba pkt. Rodzaj/forma zadania

Zastosowanie ultradźwięków w technikach multimedialnych

5.1. Powstawanie i rozchodzenie się fal mechanicznych.

Dźwięk podstawowe wiadomości technik informatyk

Metody badań słuchu. Badania elektrofizjologiczne w diagnostyce audiologicznej. Zastosowanie metod obiektywnych. dzieci. osoby dorosłe

PL B1. Politechnika Warszawska,Warszawa,PL BUP 25/03. Mateusz Turkowski,Warszawa,PL Tadeusz Strzałkowski,Warszawa,PL

Wykład 9: Fale cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

II. Metoda pracy Praca z podręcznikiem i atlasem, opis, wyjaśnianie, rozmowa dydaktyczna, obserwacja, prezentacje, gra dydaktyczna, pokaz.

Temat z produkcji zwierzęcej NARZĄDY ZMYSŁÓW: UCHO

SCENARIUSZ LEKCJI Z FIZYKI DLA KLASY III GIMNAZJUM. Temat lekcji: Co wiemy o drganiach i falach mechanicznych powtórzenie wiadomości.

Elektroakustyka. Subkierunek Elektronika, rok III

Wykład 4 4. Wpływ hałasu na człowieka 4.1. Wprowadzenie

Badanie efektu Dopplera metodą fali ultradźwiękowej

WYDZIAŁ EKOLOGII LABORATORIUM FIZYCZNE

Przykładowe poziomy natężenia dźwięków występujących w środowisku człowieka: 0 db - próg słyszalności 10 db - szept 35 db - cicha muzyka 45 db -

Tkanka nerwowa. neurony (pobudliwe) odbieranie i przekazywanie sygnałów komórki glejowe (wspomagające)

AKUSTYKA. Matura 2007

Drgania i fale sprężyste. 1/24

LIGA klasa 2 - styczeń 2017

I. UCHO UCHO ZEWNĘTRZNE UCHO ŚRODKOWE UCHO WEWNĘTRZNE

Generatory. Podział generatorów

Statyka Cieczy i Gazów. Temat : Podstawy teorii kinetyczno-molekularnej budowy ciał

Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski

Instrukcja do laboratorium z Fizyki Budowli. Temat laboratorium: CZĘSTOTLIWOŚĆ

Ponieważ zakres zmian ciśnień fal akustycznych odbieranych przez ucho ludzkie mieści się w przedziale od 2*10-5 Pa do 10 2 Pa,

Czynności komórek nerwowych. Adriana Schetz IF US

(L, S) I. Zagadnienia. II. Zadania

Terminologia, definicje, jednostki miar stosowane w badaniach audiologicznych. Jacek Sokołowski

Fale dźwiękowe wstęp. Wytworzenie fali dźwiękowej w cienkim metalowym pręcie.

Zastosowanie terapii Neurofeedback w leczeniu zaburzeń psychicznych

Celem ćwiczenia jest badanie zjawiska Dopplera dla fal dźwiękowych oraz wykorzystanie tego zjawiska do wyznaczania prędkości dźwięku w powietrzu.

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 32 AKUSTYKA Rozwiązanie zadań należy zapisać w wyznaczonych miejscach pod treścią zadania

Na wykresie przedstawiono zależność drogi od czasu trwania ruchu dla ciał A i B.

Właściwości błony komórkowej

Badanie widma fali akustycznej

Jak pracują systemy implantów ślimakowych?

Wykład 3: Dźwięk Katarzyna Weron. WPPT, Matematyka Stosowana

Fizjologia czlowieka seminarium + laboratorium. M.Eng. Michal Adam Michalowski

Badanie roli pudła rezonansowego za pomocą konsoli pomiarowej CoachLab II

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - - zadania z fizyki, wzory fizyczne, fizyka matura

Drania i fale. Przykład drgań. Drgająca linijka, ciało zawieszone na sprężynie, wahadło matematyczne.

Wydział EAIiE Kierunek: Elektrotechnika. Wykład 12: Fale. Przedmiot: Fizyka. RUCH FALOWY -cd. Wykład /2009, zima 1

Diagnostyka i protetyka słuchu i wzroku IMPLANTY. Implanty ślimakowe i inne

Wiadomości o hałasie w środowisku pracy

Fale dźwiękowe i zjawisko dudnień. IV. Wprowadzenie.

Transkrypt:

Rys. 2-4. Przewód słuchowy (a), wykres wzmocnienia poziomu ciśnienia akustycznego (SPL) w przewodzie słuchowym (b) f o c 4 L 343[m/s] 4 0,025[m] 3430[Hz] gdzie: c prędkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu L długość kanału słuchowego

Jedna z funkcji ucha środkowego funkcja ochronna (refleks akustyczny), zabezpieczająca ucho wewnętrzne przed zbyt silnymi dźwiękami. Kosteczki słuchowe za pomocą specjalnych mięśni (mięsień strzemiączkowy i napinacz bębenka) są tak zawieszone, ze mogą drgać w różny sposób (system antagonistyczny). Może nastąpić wciągnięcie bębenka do wewnątrz, zwiększające jego naprężenie, a także przesunięcie strzemiączka zmniejszające sprzężenie ucha środkowego z wewnętrznym, Może też zachodzić ruch obrotowy wokół poziomej osi strzemiączka przy zbyt silnym pobudzeniu błony bębenkowej. Czas zadziałania tego mechanizmu ochronnego, zwany czasem latencji to około 150ms, a czas trwania (relaksacji) to około 1,5s. Stąd też pojedyncze impulsy akustyczne o krótkim czasie trwania są bardziej szkodliwe niż impulsy powtarzające się, a także, niż silne dźwięki pojedyncze, ale trwające dłużej. Przy transmisji tej zachodzą dwa rodzaje transformacji, wykorzystujące efekt dźwigni i efekt tłoka.

Drugi rodzaj działania to efekt tłoka. Powierzchnia podstawy strzemiączka jest znacznie mniejsza od powierzchni bębenka. Siła p1a 1 działa więc na mniejszą powierzchnię A2 z ciśnieniem p2, które można obliczyć jako iloraz siły F= p1a1 przez powierzchnię A2.

Zadaniem tych obu transformacji jest zwiększenie sprawności przekazywania energii z lekkiego i ściśliwego ośrodka powietrznego do gęstego i nieściśliwego płynu w uchu wewnętrznym perylimfy. Kolejna funkcja ucha środkowego 1. transformacja energii między środowiskiem powietrznym i płynnym ucha wewnętrznego (zapobieganie stratom) = przeniesienie dźwięku z powietrza do cieczy 2. wzmocnienie dźwięku dzięki różnicy powierzchni (17x) i stosunku długości ramion dźwigni kosteczek (1,3 x) 3. kształt błony (stożek) wzmocnienie 2x Ogółem: 1,3 x 17 x 2 = 44 (33 db) Ze względu na niedopasowanie impedancyjne (ok. 60% energii), sumaryczne wzmocnienie wynosi ok. 27 razy (22 db). Okienko owalne, za którym znajduje się gęsta nieściśliwa ciecz perylimfa, ma powierzchnię sztywną, a zatem odbijałoby ono większość padającej energii dźwiękowej, gdyby nie transformujące

działanie ucha środkowego (systemu kosteczek). Tylko dzięki temu działaniu ucho jest w stanie reagować na mikroskopijne wielkości energii niesionej przez dźwięki.

ST = scala tympani schody bębenka, SV = scala vestibule (schody przedsionka), CSF - płyn mózgowo-rdzeniowy (ang. cerebrospinal fluid) ST SV Przewód CSF Perylimfa Perylimfa ślimakowy Endolimfa Sód (mm) 148 141 1.3 149 Potas (mm) 4.2 6.0 157 3.1 Chlor (mm) 119 121 132 129 Wapń (mm) 1.3 0.6 0.023 - Proteiny (mg/dl) 178 242 38 24 ph 7.3 7.3 7.4 7.3

Od osklepka (szczytu) w kierunku podstawy błony podstawnej rozkład miejsc pobudzeń zmienia się proporcjonalnie do logarytmu częstotliwości Błona podstawna rozszerza się od podstawy do wierzchołka (szczytu) ślimaka, a dźwięki o najwyższych częstotliwościach słyszalnych dają maksimum wychylenia w pobliżu podstawy ślimaka, czyli okienka owalnego.

Wysoka częstotliwość Niska częstotliwość (http://www.mimuw.edu.pl/delta/artykuly/delta1006/ucho.pdf) Ciśnienie wywierane na okienko owalne wywołuje falę biegnącą (ang. travelling wave, zjawisko odkryte przez Bekesy ego) w ślimaku, co powoduje wychylenie - oscylacje błony podstawnej w ślimaku

Mechanizm strojenia systemu słuchowego Problem: szeroka obwiednia fali biegnącej a słyszymy czyste tony Wniosek: musi istnieć dodatkowy mechanizm strojenia systemu słuchowego do częstotliwości dźwięku. Dzięki określonemu pobudzeniu błony podstawnej następuje wstępna dyskryminacja częstotliwości. Dalszy etap dyskryminacji częstotliwości następuje w neuronach. Można to zaobserwować na rysunku przedstawiającym krzywe strojenia czterech wybranych neuronów. Każdy z nich wykazuje wyraźnie strojenie częstotliwościowe, czyli każdy ma najniższy próg pobudzenia dla sygnału o ściśle określonej częstotliwości, zwanej częstotliwością charakterystyczną. Częstotliwość dźwięku wywołującego maksymalne wychylenie określonego punktu błony podstawnej nazywana jest częstotliwością charakterystyczną. Końcowa dyskryminacja następuje na dalszych piętrach układu nerwowego i ostateczna w korze mózgowej.

Mikromechanika Dzięki ruchom między błoną pokrywkową a błoną podstawną rzęski są poruszane. W zakończeniach rzęsek znajdują się kanały jonowe sterowane ich falowaniem. Przy odchyleniu w stronę najwyższej rzęski występuje krótkotrwałe otwarcie kanału i napływ jonów dodatnich, w które obfitują płyny ślimakowe, powodujący wzrost potencjału w receptorze, a następnie pobudzenie komórki nerwowej. W ten sposób następuje zamiana pobudzenia mechanicznego na elektryczne. Występują dwa rodzaje komórek słuchowych, które różnią się funkcją: komórki słuchowe wewnętrzne (ang. Inner Hair Cells {IHC), oraz komórki słuchowe zewnętrzne (ang. Outer Hair Cells {OHC). IHC w ilości około 3500 tworzą jeden rząd biegnący wzdłuż błony podstawnej i są unerwione głównie przez włókna dośrodkowe, które dostarczają sygnały do mózgu. Bardziej liczne są OHC (ok. 12000), które tworzą trzy rzędy i są unerwione głównie przez włókna odśrodkowe, które odbierają sygnały z centralnego układu nerwowego. Gdy ich rzęski są odchylane, komórki te są dodatkowo pobudzane przez zwrotne impulsy sterujące z centralnego układu nerwowego. Pod wpływem bodźców nerwowych komórki te zmieniają rytmicznie swoją długość (elektrokurczliwość). Pobudzane są te OHC, które leżały wewnątrz obszaru najsilniejszego pobudzenia błony podstawnej falą dźwiękową. Można ten efekt nazwać dostrajaniem" do częstotliwości pobudzenia. Ponieważ ich rzęski zagłębione są w błonie pokrywkowej, ich ruch powoduje także drgania błony podstawnej. Siły generowane przez komórki zewnętrzne są zdolne do zmiany delikatnej mechaniki przegrody ślimakowej, zwiększając czułość słyszenia i selektywność częstościową. Podsumowując, uważa się, że o ile wewnętrzne komórki słuchowe działają jako główne komórki receptorowe układu słuchowego, to zewnętrzne komórki słuchowe działają jako komórki motoryczne wzmacniające ruch błony podstawnej (http://www.mimuw.edu.pl/delta/artykuly/delta1006/ucho.pdf).

Działanie komórki słuchowej (http://www.mimuw.edu.pl/delta/artykuly/delta1006/ucho.p df) W zakończeniach rzęsek znajdują się kanały jonowe sterowane falowaniem rzęsek (1, 2). Przy odchyleniu w stronę najwyższej rzęski (1) występuje krótkotrwałe otwarcie kanału (2) i napływ jonów K+ (3) powodujący wzrost potencjału w receptorze (4), a następnie pobudzenie komórki nerwowej (5). W ten sposób następuje zamiana pobudzenia mechanicznego na elektryczne. Stan równowagi

Odkształcenie błony podstawnej ku górze powoduje depolaryzację i skurcz komórek Odkształcenie błony podstawnej w kierunku przeciwnym (ku dołowi) powoduje hiperpolaryzację i wydłużenie komórek (http://www.hei.org/research/cmb/cellstru/cellstru.htm) Komórki słuchowe zewnętrzne - - Funkcja motoryczna: zmiana długości i kształtu - Aktywne oddziaływanie na mechanikę ślimaka w celu uzyskania czułości i ostrego strojenia błony podstawnej, - Źródło otoemisji akustycznych

Komórka słuchowa z połączeniami eferentnymi i aferentnymi

Jeśli rzęski przeginane są w kierunku od wewnętrznych struktur ślimaka, to następuje otwieranie kanałów rzęskowych, przez które dodatnie jony potasu z endolimfy mogą wnikać do wewnętrznych i zewnętrznych komórek rzęskowych (Źródło: prezentacja J. Renowski, Pol. Wrocławska) Komórki rzęskowe wewnętrzne i zewnętrzne mają ujemne potencjały spoczynkowe równe odpowiednio: - 45 i 75mV i wnikające do ich

wnętrza dodatnie jony potasu wywołują chwilową depolaryzację tych komórek. Jeśli jednak rzęski wyginane są w kierunku wewnętrznych struktur ślimak, to odległości między rzęskami zmniejszają się, co powoduje zamykanie się kanałów rzęskowych. Ta chwilowa depolaryzacja jest czynnikiem wyzwalającym impulsy w neuronach, których synapsy przylegają do komórek rzęskowych. Kodowanie natężenia sygnału amplituda wychylenia błony podstawnej częstotliwość potencjałow czynnościowych generowanych przez komórkę nerwową wzorzec pobudzenia włókien nerwowych Kodowanie częstotliwości sygnału kodowanie miejsca (ang. place coding) wzor pobudzenia synchroniczność fazowa (ang. phase locking, temporal coding) zgodność fazy drgań miejsc na błonie podstawnej mikromechanika ślimaka wzrost selektywności dla niskich natężeń częstotliwość otwierania i zamykania kanałów jonowych

ORGANIZACJA TONOTOPOWA Mapowanie tonotopowe, czyli odwzorowanie częstości na lokalizację przestrzenną na błonie podstawnej ślimaka. Przekrój przez jądro ślimakowe kota ukazujący przestrzenną reprezentację charakterystycznych częstotliwości (CF charateristic frequency) ślimaka.

Mapowanie tonotopowe jest zachowane wzdłuż całej ośrodkowej drogi słuchowej i występuje w pierwszorzędowej korze słuchowej.

Źródło: prezentacja J. Renowski, Pol. Wrocławska

PODSUMOWANIE BUDOWY UCHA W materiałach pomocniczych wykorzystano w części prezentację J. Renowskiego (Politechnika Wrocławska).