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La coclea viene riempita con un liquido acquoso, l’endolinfa, che si muove in risposta alle vibrazioni provenienti dall’orecchio medio attraverso la finestra ovale. Mentre il fluido si muove, la partizione cocleare (membrana basilare e organo di Corti) si muove; migliaia di cellule ciliate percepiscono il movimento attraverso la loro stereocilia e convertono quel movimento in segnali elettrici che vengono comunicati tramite neurotrasmettitori a molte migliaia di cellule nervose. Questi neuroni uditivi primari trasformano i segnali in impulsi elettrochimici noti come potenziali d’azione, che viaggiano lungo il nervo uditivo alle strutture nel tronco cerebrale per ulteriori elaborazioni.
Ascoltomodifica
La staffa (staffa) dell’osso dell’orecchio medio trasmette vibrazioni alla fenestra ovalis (finestra ovale) all’esterno della coclea, che vibra la perilinfa nel dotto vestibolare (camera superiore della coclea). Gli ossicini sono essenziali per l’accoppiamento efficiente delle onde sonore nella coclea, poiché l’ambiente coclea è un sistema a membrana fluida e richiede più pressione per spostare il suono attraverso le onde a membrana fluida rispetto all’aria. Un aumento della pressione si ottiene riducendo il rapporto di area dalla membrana timpanica (tamburo) alla finestra ovale (staffa ossea) di 20. Come Pressione = Forza / Area, si ottiene un guadagno di pressione di circa 20 volte rispetto alla pressione dell’onda sonora originale nell’aria. Questo guadagno è una forma di adattamento di impedenza – per abbinare l’onda sonora che viaggia attraverso l’aria a quella che viaggia nel sistema a membrana fluida.
Alla base della coclea, ogni condotto termina in un portale membranoso che si affaccia sulla cavità dell’orecchio medio: il condotto vestibolare termina alla finestra ovale, dove si trova la pedana della staffa. La pedana vibra quando la pressione viene trasmessa attraverso la catena ossicolare. L’onda nella perilinfa si allontana dalla pedana e verso l’elicotrema. Poiché quelle onde fluide muovono la partizione cocleare che separa i condotti su e giù, le onde hanno una corrispondente parte simmetrica in perilinfa del condotto timpanico, che termina alla finestra rotonda, sporgente quando la finestra ovale si gonfia in.
La perilinfa nel dotto vestibolare e l’endolinfa nel dotto cocleare agiscono meccanicamente come un singolo dotto, essendo tenuti separati solo dalla sottilissima membrana di Reissner.Le vibrazioni dell’endolinfa nel condotto cocleare spostano la membrana basilare in un modello che raggiunge una distanza dalla finestra ovale a seconda della frequenza delle onde sonore. L’organo di Corti vibra a causa delle cellule ciliate esterne amplificando ulteriormente queste vibrazioni. Le cellule ciliate interne vengono quindi spostate dalle vibrazioni nel fluido e depolarizzate da un afflusso di K + tramite i loro canali collegati a tip-link e inviano i loro segnali tramite neurotrasmettitore ai neuroni uditivi primari del ganglio a spirale.
Le cellule ciliate nell’organo di Corti sono sintonizzate su determinate frequenze sonore attraverso la loro posizione nella coclea, a causa del grado di rigidità nella membrana basilare. Questa rigidità è dovuta, tra le altre cose, allo spessore e alla larghezza della membrana basilare, che lungo la lunghezza della coclea è più rigida vicino al suo inizio alla finestra ovale, dove la staffa introduce le vibrazioni provenienti dal timpano. Poiché la sua rigidità è elevata, consente solo alle vibrazioni ad alta frequenza di spostare la membrana basilare e quindi le cellule ciliate. Più un’onda viaggia verso l’apice della coclea (l’elicotrema), meno rigida è la membrana basilare; così le frequenze più basse viaggiano lungo il tubo, e la membrana meno rigida viene mossa più facilmente da esse dove la ridotta rigidità lo consente: cioè, quando la membrana basilare diventa sempre meno rigida, le onde rallentano e risponde meglio alle frequenze più basse. Inoltre, nei mammiferi, la coclea è arrotolata, il che ha dimostrato di migliorare le vibrazioni a bassa frequenza mentre viaggiano attraverso la bobina piena di liquido. Questa disposizione spaziale della ricezione del suono è indicata come tonotopia.
Per frequenze molto basse (inferiori a 20 Hz), le onde si propagano lungo il percorso completo della coclea – in modo differenziato fino al dotto vestibolare e al dotto timpanico fino all’elicotrema. Frequenze così basse attivano ancora l’organo di Corti in una certa misura ma sono troppo basse per suscitare la percezione di un tono. Le frequenze più alte non si propagano all’elicotrema, a causa della tonotopia mediata dalla rigidità.
Un movimento molto forte della membrana basilare a causa di un rumore molto forte può causare la morte delle cellule ciliate. Questa è una causa comune di perdita parziale dell’udito ed è il motivo per cui gli utenti di armi da fuoco o macchinari pesanti spesso indossano paraorecchie o tappi per le orecchie.
Hair cell amplificationEdit
Non solo la coclea “riceve” il suono, una coclea sana genera e amplifica il suono quando necessario. Dove l’organismo ha bisogno di un meccanismo per sentire suoni molto deboli, la coclea amplifica mediante la trasduzione inversa degli OHC, convertendo i segnali elettrici in meccanici in una configurazione a feedback positivo. Gli OHC hanno un motore proteico chiamato prestin sulle loro membrane esterne; genera un movimento aggiuntivo che si accoppia all’onda della membrana fluida. Questo “amplificatore attivo” è essenziale nella capacità dell’orecchio di amplificare i suoni deboli.
L’amplificatore attivo porta anche al fenomeno delle vibrazioni delle onde sonore che vengono emesse dalla coclea nel condotto uditivo attraverso l’orecchio medio (emissioni otoacustiche).
Emissioni otoacustichemodifica
Le emissioni otoacustiche sono dovute a un’onda che esce dalla coclea attraverso la finestra ovale e si propaga attraverso l’orecchio medio fino al timpano e fuori dal condotto uditivo, dove può essere captata da un microfono. Le emissioni otoacustiche sono importanti in alcuni tipi di test per la compromissione dell’udito, poiché sono presenti quando la coclea funziona bene e meno quando soffre di perdita di attività OHC.
Ruolo delle giunzioni gap
Le proteine gap-junction, chiamate connessine, espresse nella coclea svolgono un ruolo importante nel funzionamento uditivo. Mutazioni nei geni gap-junction sono stati trovati per causare sordità sindromica e non sindromica. Alcune connexine, tra cui connexina 30 e connexina 26, sono prevalenti nei due distinti sistemi di gap-junction trovati nella coclea. La rete gap-giunzione delle cellule epiteliali accoppia le cellule epiteliali non sensoriali, mentre la rete gap-giunzione del tessuto connettivo accoppia le cellule del tessuto connettivo. I canali gap-junction riciclano gli ioni di potassio all’endolinfa dopo la meccanotrasduzione nelle cellule ciliate. È importante sottolineare che i canali di giunzione gap si trovano tra le cellule di supporto cocleare, ma non le cellule ciliate uditive.