Analizatorul acustic

45
Analizatorul auditiv Analizatorul auditiv

description

Prezentare despre analizatorul acustic

Transcript of Analizatorul acustic

Page 1: Analizatorul acustic

Analizatorul auditivAnalizatorul auditiv

Page 2: Analizatorul acustic

Caracteristicile sunetuluiCaracteristicile sunetului• Frecventa sau tonul – muzical îi corespunde înălțimea (măsurată 

în Hz). 

• Intenstatea sau amplitudinea‐muzical îi corespunde nivelul de intensitate sonoră (măsurat în dB). 

• Durata se calculeaza din momentul impactului pana la disparitia• Durata ‐ se calculeaza din momentul impactului pana la disparitia ultimei vibratii percepute. 

• Timbrul sau culoarea ‐ carcateristica unui sunet muzical de a se deosebi de alte sunete de aceeasi inaltime, durata si intensitate.

– Ex: doua sau mai multe instrumente interpreteaza concomitent acelasiparagraf. Desi sunt aceleasi note, noi putem deosebi diferenta dintre unpian si o chitara chiar daca ele canta in acelasi timp. 

Page 3: Analizatorul acustic

Frecventa sunetuluiFrecventa sunetului• Frecventa vibratiilor da tonalitatea

sunetului. • Tonurile pure sunt simple unde

sinusoidale. Acestea sunt rarintalnite in realitate de zi cu zi.

• Tonurile emise in mod usual de instrumente, vocea umana sunt un amestec de sunete cu frecventediferite:diferite:– Frecventele cele mai joase

constitue tonalitatea vocii– Frecventele cele mai inalte

i i b l iiconstitue timbrul vocii• Un amestec de frecvente fara

legatura intre ele cum ar fiamplitudinea sau/si periodicitateaamplitudinea sau/si periodicitateaacestora se numeste zgomote

Page 4: Analizatorul acustic

Intensitatea sunetuluiIntensitatea sunetului• intensitatea sunetului reprezinta puterea sunetului pe unitatea de suprafata

/• I= putere/arie• Puterea sunetului = intensitatea x arie• Intensitatea se masoara in watti/m2

• Deoarece variatia intensitatii sunetului (respectiv puterea sunetului) perceput• Deoarece variatia intensitatii sunetului (respectiv puterea sunetului) perceputde urechea umana variaza foarte mult (de la 10‐12 W/m2 la 106 W/m2) intensitatea se exprima in mod obisnuit ca logaritmare a raportului dintreintensitatea sunetului si intensitatea sunetul de referinta (10‐12 W/m2 )

Nivelul intesitatii sunetului (beli)= log IS /IS referintaNi l l i t it tii t l i (dB ) 10 l (IS /IS f i t )Nivelul intensitatii sunetului (dB )= 10x log (IS /IS referinta)

Nivelule puterii sunetului (beli) = log putere sunet/putere sunet referintaNivelule puterii sunetului (beli) log putere sunet/putere sunet referintaNivelule puterii sunetului (dB) = 10 xlog (PutereS/PutereS referinta)

Page 5: Analizatorul acustic

Sursa de sunetPuterea sunetuluiPac

Nivelul de putere al sunetului Lw

watts dB re 10−12 W

Racheta 1,000,000 W 180 dB

Motor turbojet avioane 10,000 W 160 dB

Sirena 1,000 W 150 dB

Concert rock, camioane 100 W 140 dB

Mitraliera 10 W 130 dB

Pic‐hammer 1 W 120 dB

Trompeta, escavator 0.3 W 115 dB

Latratul cainelui 0.1 W 110 dB

Elicopter 0.01 W 100 dB

Voce tare, plans copil 0.001 W 90 dBp p

Vorbirea, masina de scris 10−5 W 70 dB

frigider 10−7 W 50 dB

P l dibil 10 12 W 0 dBPragul audibil 10−12 W 0 dB

Page 6: Analizatorul acustic

Presiunea sunetuluiPresiunea sunetului• Intensitatea sunetului = puterea sunetului/ arie= –>• Intensitatea sonora = energia acustica care trece prin unitatea de suprafata in unitatea de timp:• Intensitatea sonora = energia acustica care trece prin unitatea de suprafata in unitatea de timp: • forta ∙ deplasare pef2 pef2

I = ————————— = p∙v = — = ——suprafata ∙ timp Zo ρ∙c 

l l / l• Intensitatea sunetului = Puterea sunetului /aria ≈patratul presiuni• Putem caracteriza sunetul fara a tine cont de aria pe care actioneaza si de unitatea de timp

• Pentru ca intensitatea sunetului este direct proportionala cu presiunea2 si aceasta variaza ca siintensitea foarte mult, presiunea sunetului se exprima ca logaritmare a raportului dintre patratulintensitea foarte mult, presiunea sunetului se exprima ca logaritmare a raportului dintre patratulpresiunii sunetului si patratul presiunii atmosferice

• Nivelul de presiune al sunetului = log (pres2/pres referinta2)= 2log (pres /pres referinta) • Nivelul de presiune al sunetului (dB) = 20 log (pres/pres de referinta)

Ex 1 Presiunea sunetului este de 10 ori mai mare decat cea de referita (px=Ex. 1 Presiunea sunetului este de 10 ori mai mare decat cea de referita (px= 10*po= 2 *10-4)NPS=20 log 10po/po = 20 log 10= 20 dBEx 2 Daca doua persone vobesc cu o intensitate (presiune) a sunetelor de 70 dB suma presiunii sunetelor va fi:suma presiunii sunetelor va fi:NPS =70dB= 20*log px/poLog px/po =3,5 => px/po = 3162 (3.16 *103) => px = 3.16 *103 * 2 * 10-5= 6.3 * 10-2

NPS = 20 log 2*6.3 10-2/(2*10-5) =20 log 6.32 * 103= 20 *3.8 =76 dB

Page 7: Analizatorul acustic

Presiunea sunetului

Page 8: Analizatorul acustic

Sursa sunetului Presiunea sunetului Nivelul de presiune al sunetului

pascal dB re 20 μPa

Limita superiaoara teoretica pentru un sunetLimita superiaoara teoretica pentru un sunetnedistorsionat intr‐un mediu cu presiune de o  atmosfera

101,325 Pa 194.0937 dB

Turboreactor de avion la 30 m 630 Pa 150 dBPragul dureros 100 Pa 130 dB

Leziuni ale urechii la expuneri scurte 20 Pa approx. 120 dB

Avion la 100m 6 – 200 Pa 110 – 140 dB

Pick hammer la 1 m 2 Pa approx. 100 dB

Leziuni ale urechii la expunere prelungita 6×10−1 Pa approx. 85 dB

Strada la 10 m 2×10−1 – 6×10−1 Pa 80 – 90 dB

Televizor la 1 metru 2×10−2 Pa approx. 60 dB

V bi l l 1 2 10 3 2 10 2 P 40 60 dBVorbirea normala la 1 metru 2×10−3 – 2×10−2 Pa 40 – 60 dB

Camera linistita 2×10−4 – 6×10−4 Pa 20 – 30 dB

Respiratie calma, fosnetul frunzelor 6×10−5 Pa 10 dB

Pragul auditiv la 1000 Hz 2×10−5 Pa 0 dB

Page 9: Analizatorul acustic

Urechea externa:* pavilionul urechii pavilionul urechii* canalul auditiv extern* membrana timpanica

Page 10: Analizatorul acustic

Urechea medieUrechea medieSistem format din:• 3 oscioare: ciocanul, nicovala, scarita• 2 muschi: muschiul t ti i itensor timpanisi muschiul  scaritei• ligamente care mentin pozitia oscioarelor

Page 11: Analizatorul acustic

Urechea medieUrechea medie

• Rolurile urechii medii sunt:Rolurile urechii medii sunt:– Asigura corespondeta impedantei intre aer si apa prin :

• Scaderea amplitudinii undelor sonore dar cu cresterea fortei acestora de 1,3 ori

• Prin raportul dintre suprafata timpanului si suprafata ferestrei ovale 55mm2:3,2mm2 =17:1

• Forta totala creste de aproximativ 22 de ori (17x1,3)

• Aceasta amplificare a fortei face ca sunetele cu frecventa cuprinsa intre 300 si 3000 Hz sa se transmita in proportie de 50‐75%

– Prin contractia muschilor tensor al timpanului si stapedius se produce:

• Cresterea rigiditatii sistemului oscular determinand reducerea• Cresterea rigiditatii sistemului oscular determinand reducerea transmisiei sunetelor in special al celor cu frecventa joasa atunci cand acestea au o intensitate foarte mare – reflexul acustic

Page 12: Analizatorul acustic

Urechea medieDoar 1-3% din energia acustica se transmite

Urechea medie

50-75% din energia acustica se transmiteLa nivelul urechii medii

Page 13: Analizatorul acustic

Urechea internaUrechea interna

Page 14: Analizatorul acustic

Cohleea 

• Este alcatuita din trei canalecirculare spiralate alaturatecirculare spiralate alaturate– Scala vestibulara– Ductul cohlear– Scala timpanicap

• Cele trei canale sunt separate de:– Membrana Reissner (vestibulara)– Membrana bazilaraL i l l d t l i hl fl• La nivelul ductului cohlear se aflaorganul Corti

• Scala timpanica si vestibularacontine perilimfa

• Ductul cohlear contine endolimfa• Scala vestibulara comnunica cu 

fereastra ovala si cea timpanica cu fereastra rotundafereastra rotunda. 

Page 15: Analizatorul acustic

Organul CortiOrganul Corti• Este situat in ductul cohlear, 

acoperit de membranaacoperit de membranatenctoriala

• Terminatiile externe ale celulelorparoase sunt fixate de lamina 

l d l l lreticulata sustinuta de celulelecohleare triunghiulare

• Fibrele bazilare lamina reticulatasi celule paroase formeaza o punitate compacta

• Membrana tectoriala este fixatala nivelul limbului spiral si nu se poate deplasa iar varfurile cililorpoate deplasa iar varfurile cililorsunt fixati in aceasta. Astfel, deplasarea membranei bazilareimpreuna cu celulele paroasedetermina indoirea stereocililordetermina indoirea stereocililor

Page 16: Analizatorul acustic

Membrana bazilaraMembrana bazilara

• Membrana fibroasa prezinta 20000 ‐30000 fibre bazilare fixate printr‐un singur capat la columela (parteacentrala a cohleei)

• Prezinta o elasticitate variabila de la baza si pana la helicotremadeoarece:– Lungimea fibrelor creste progresiv ‐> 

0,04 mm baza pana la 0,5 mm vf– diametrul scade de 100 de ori de la 

baza spre vfbaza spre vf• Rezonanta cu frecvente inalte la baza

si cu frecvente joase la varf

Page 17: Analizatorul acustic

• Undele patrund prin fereastrarotunda si determina vibratiarotunda si determina vibratialichidului si a membrnei bazilare

• Acete unde se deplaseaza de‐a lungul cohlei. 

d b l• Atunci cand vibratiile intra in rezonata cu fibrele bazilare se produce maximul de amplitudinea membranei si deasemenead ddisiparea enegiei undei

• Undele cu frecventa joasa, 200Hz intra in rezonata maxima la varful cohlee si deci trebuie sa‐o parcurga in intregime

• Undele cu frecvente inalta intra in rezonata la baza cohelei astfelca energia acestora se disipeazaca energia acestora se disipeazarapid 8000 Hz

• Undele cu frecventaintermediara vor intra in rezonanta cu membrana bazilararezonanta cu membrana bazilaraintre vf si baza

Page 18: Analizatorul acustic
Page 19: Analizatorul acustic

Urechea interna ‐ Organul CortiUrechea interna  Organul Corti

Page 20: Analizatorul acustic

Celulele paroaseCelulele paroase 

Page 21: Analizatorul acustic

Celulele paroasep

• Sunt de doua tipuri:Cel le paroase interne 3500– Celule paroase interne  3500

– Celulele paroase externe 12000• Au diametrul de 8 microni• Fac sinapsa cu teminatile libere ale neuronilor din 

ganglionul spiral Cortiganglionul spiral Corti• Rolul cel mai important il revin celulelor paroase

interne care au aprox 90‐95% din terminatiilenervoase

• Stereocili care vin in contact cu membrana• Stereocili care vin in contact cu membranatenctoria prezinta canale de K care se deschid sause inchid in functie de directia in care se deplaseazaacestia

• Endolimfa are un potential de + 80 ‐+100 mV si• Endolimfa are un potential de + 80 ‐+100 mV sicontine K in conc crescuta 140 mEq

• Potetialul endomembranar este de ‐70 mV• Diferenta de potential este de 150 mV

Sti l l l i i fl d K• Stimularea celulei paroase influx de K depolarizare influx de Ca  eliberare mediator (glutamat?)

Page 22: Analizatorul acustic

Determinarea frecventei sunetului

• Teoria localizarii:Teoria localizarii:– Se bazeaza pe capacitatea  membranei bazilare de a intra in rezonanta cu sunete la distante variabilea intra in rezonanta cu sunete la distante variabile in functie de frecventa acestora. 

– Este eficienta pentru sunete cu frecventa maiEste eficienta pentru sunete cu frecventa mai mare de 2000 Hz

• Teoria temporala sau a frecventelorTeoria temporala sau a frecventelor– Sunetele determina rafale de impulsuri nervoase sincronizate la acelasi frecvente

– Este eficienta pentru frecvente joase (20 ‐2000 Hz)

Page 23: Analizatorul acustic

Determinarea intensitatii sunetuluiDeterminarea intensitatii sunetului

• Intensitatea sunetului este decodata prin 3Intensitatea sunetului este decodata prin 3 mecanisme

• Cresterea amplitudini vibratiei membranei bazaleCresterea amplitudini vibratiei membranei bazalecu cat sunetul este mai puternic va determina:

• Deformare mai mare a stereocililor ‐> cresterea frecventeiimpulsurilor

• Cresterea numarului de celule stimulate ‐> crestereanumarului de fibre nervoase stimulatenumarului de fibre nervoase stimulate

• Stimularea celulelor paroase externe doar cand membranavibreaza extrem de intens

Page 24: Analizatorul acustic

Caile de conducereCaile de conducere• Neuron 1 – ganglionul spiral Corti

Nervul VIII

• Neuron 2 – nucleii cohleari dorsali si ventrali (bulb sup)( p)

• Neuron 3 – nucleul olivar superior– Contralateral (majoritatea)– Ipsilateral

Lemniscul lateral+/‐ nc lemniscului lateral

• Neuron 4 – coliculul inferior

• Neuron 5 – nucleul geniculatmedian

di iil di iRadiatiile auditive

• Cortexul auditiv

Page 25: Analizatorul acustic

Cortexul primarCortexul primar•Este situat in regiunea supratemporala a girusului temporal superior

Sase harti tonotopice

a girusului temporal superior.•Raspunde la frecvente sonore unice•Neuronii raspund la intervale scurte de frecventa ( prin fenomenul de inh l t l )laterala)•Determina tiparele sonore simple

Page 26: Analizatorul acustic

Cortexul auditiv de asociatieCortexul auditiv de asociatie• Asociaza diferite frecvente sonore• Asociaza sunetele cu informatii din alte

regiuni senzoriale• Determina tiparele sonore tonale sau

secventele complexe• Transmit informatia catre aria Wernicke• Transmit informatia catre aria Wernicke

(parte a cortexului auditiv situata in regiunea post a girusului temporal superior

l• Leziuni ale ariei primare :– Unilateral: hipoacuzie usoara CL, 

pierderea capacitatea de a determinapozitia sursei in spatiu

– Bilateral: hipoacuzie grava• Leziuni ale ariei secunadare:

– Pastreaza capacitatea de a auzi siinterpreta tipare sonore simpleinterpreta tipare sonore simple

– Incapacitetea de a percepe semnificatiacuvintelor (lezarea ariei Wernicke)

Page 27: Analizatorul acustic

Detectarea directiei sunetelorDetectarea directiei sunetelor• Este initiat la nivelul nucleilor olivari superiori:

– Grupul lateral: compara intensitatea sunetelorpercepute de cele doua canale auditive pentrup p pacelasi sunet

• Functioneaza optim pentru sunete cu frecventamare

– Grupul median compara intarzierea acelueasid l d l di isunet perceput de cele doua canale auditive

(neuronii prezinta doua dendrite ipsi si altelecontralaterale). 

• Neuroni din marginea nucleului raspund maximal la intervale mici de timp, iar cei din margineala intervale mici de timp, iar cei din margineaopusa la intervale mari

• Functioneaza optim pentru sunete cu frecventemai mici de 3000Hz

• Forma urechii externe (pavilioanelor) asiguradif i l i di fdiferentierea sunetele care vin din fatarespectiv cel din spate prin modificareacalitatii acestora (cresterea intensitatiisunetelor cand acestea provin din fata)

• Acesta informatie (directia sunetului) estecondusa catre cortex posibil pe alte cai decatcea pentru tonuri.

Page 28: Analizatorul acustic

SurditateaSurditatea• Surditatea nervoasa

– Pentru sunetele cu frecventajoasa se produce prin expunereaj p p pla sunete cu frecventa joasa siintensitate mare 

– Pentru toate sunetele: medicamente toxice:medicamente toxice: kanamicina, cloramfenicol

– Nu exista tratament

• Surditatea de transmisieSurditatea de transmisie– Leziuni ale urechii medii: 

ostesleroza, infectii grave sau/sirepetate, anchiloza fetei sacriteiS d fib i– Se produce o fibrozare sicalcifiere excesiva a sistemuluitipano‐osicular

– Tratament : chirurgical +/‐protezare auditiva

Page 29: Analizatorul acustic
Page 30: Analizatorul acustic

Aparatul vestibular si echilibrulAparatul vestibular si echilibrul

Page 31: Analizatorul acustic

Aparatul vestibularAparatul vestibular• Este format dintr‐un sistem de 

canale si cavitati osoasecanale si cavitati osoase(labirintul osos) care contincanale si cavitati membranoase(labirintul membranos)

f l d d• Partea functionala este data de labirintul membranos:– Canale semicirculare A, P, L– Utricula– Sacula

• In interiorul labirintuluimembranos se afla endolimfaasemanatoare lichidului cohlearasemanatoare lichidului cohlearsi intre labirntul membranos siperetii ososi se afla perilimfaasemanatoare LCR

Page 32: Analizatorul acustic
Page 33: Analizatorul acustic

Aparatul vestibular se poate imparti in doua parti:‐utricula si sacula‐canalele semicirculare

• Utricula si macula sunti li t i

• Canalele semicircularesunt implicate inimplicate in:

– detectarea acceleratieiliniare

sunt implicate in:– detectarea acceleratiei

angulare

– Stabilirea pozitiei capului(gravitatia)

Page 34: Analizatorul acustic

Utricula si saculaUtricula si sacula• Sunt cavitati membranoase• Contin fiecare o arie mica 

senzoriala (macula)de aproximativ2 mm situata in plan orizontalpentru utricula si respectiv in plan vertical pentru saculap

• Fiecare macula este formata din din celule paroase acoperite de deo membrana gelatinoasa(otolitica) care contine cristale(otolitica) care contine cristalemici de carbonat de Ca si proteine–otoliti

• Macula utriculei detecteazamiscarea capului in plan orizontalmiscarea capului in plan orizontaliar macula saculei in plan vertical 

Page 35: Analizatorul acustic

Macula saculei si utriculei• Este formata din celule paroase care 

prezinta :– 50 – 70 cili numiti stereocili

1 cil voluminos si mai lung numit– 1 cil voluminos si mai lung numitkinocil

– Sunt legate in partea superioara prinfilamente de atasare subtiri

D l ilil i di ti• Deplasarea cililor in directiaKinocilului produce deschidereacanalelor de K si de Ca cu producereadepolarizarii celulelor paroase

• Deplasarea cililor in sens opus kinocilulul determinahiperpolarizarea celulei

• Celulele paroase descarcaCelulele paroase descarcaneurotransmitator care influenteazarata de descarcare a fibrelorvestibulare nervoase componenta a nervul vestibulocohlear VIII

• Repaus: 100 imp/sec• Depolarizare >100imp/sec• Hiperpolarizare < 100 imp/sec

Page 36: Analizatorul acustic

Celulele paroaseCelulele paroase

Page 37: Analizatorul acustic

Detectarea pozitiei capului• Daca capul este in pozitie ridicata

/verticala– macula utriculei este situata in pozitie

orizontala si va detecta miscarile inorizontala si va detecta miscarile in plan orizontal:

• Stanga/dreapta• Inainte/inapoi

– macula saculei este situata in pozitiepvertical si va detecta miscarile in plan vertical:

• Sus/jos• Inainte/inapoi

• Daca capul este in pozitie orizontalamacula saculei este situata in pozitieorizontala si va detecta miscarile in plan orizontal:– Stanga/dreapta– Inainte/inapoi

Page 38: Analizatorul acustic

Detectarea acceleratiei liniareDetectarea acceleratiei liniare

• Deplasarea capului determinao miscare a otolitilor in sensopus datorita densitatii de 2‐3 ori mai mare decat al lichiduluidin jur

• Se produce o inclinare o cililorsi secundar o depolarizare Rata de descarcare a fb nervsi secundar o depolarizarerespectiv hiperpolarizare a celulelor paroase (in functie de tipul de inclinare: spre kinocil

Viteza de deplasareRata de descarcare a fb nerv

tipul de inclinare: spre kinocilsau invers)

• Deplasarea are loc atata timpcat exista acceleratie

timpcat exista acceleratie . 

Page 39: Analizatorul acustic

Canalele semicirculareCanalele semicirculare

• Sunt in numar de trei:– Anterior: situat anterior si la 45 gr exterior

– Posterior: situat posterior si la 45 gr exteriorp g

– Orizontal 

Page 40: Analizatorul acustic
Page 41: Analizatorul acustic

Canalele semicirculareCanalele semicirculare• Contin endolimfae• La nivelul fiecarui duct existao

portiune dilatata = ampula• Organul senzorial ampular = crista

ampulara care este acoprit de o masa gelatinoasa laxa – cupula

Rotirea capului intr‐o parte determina excitatie ampulei canalului semicircular demasa gelatinoasa laxa cupula

• Rotatia in planul canaluluisemicircular face ca endolimfa sase miste “in sens opus” (ramanepe loc datorita inertiei)

canalului semicircular de aceasi parte si  inhibitie  de parte opusa

pe loc datorita inertiei)• Toate celule cu par sunt orientate 

in aceasi directie astfel ca rotatiava determina fie hiperpolarizareafi d l i i f i dfie depolarizare in functie de directia rotatiei

Page 42: Analizatorul acustic

Canalele semicirculareCanalele semicirculare

• Detectarea sensului de rotatie a capului prinp ppozitia pe care o au canalele si prin organizareacelulelor cu par de la nivelul ampulei

• Determinarea acceleratiei angulare• Determinarea acceleratiei angulare– Rotatia capului si a ductelor precum si inertia endolimfei determina o deplasare a cupulei in raportcu ampula.

– Se produce o inclianare o cililor urmata de o depolarizare sau o  hiperpolarizare a celulelor paroasep p p pin functie de tipul de inclinare: spre kinocil respectiv in sens contrar kinocilului

– Deplasarea are loc atata timp cat exista acceleratie .Deplasarea are loc atata timp cat exista acceleratie . 

Page 43: Analizatorul acustic

Reflexul vestibulo‐ocularReflexul vestibulo ocular

• La  inclinarea capului se produce o modificare a pozitieiochilor care ar duce la pierderea imagini

• Pentru mentinera unei imaginistabile are loc o miscareautomata  a globilor oculari in 

i ii l isens opus miscarii capului• Reflexul include: canale

semicirculare nervultib l f i l l di lvestibular  fasciculul medial 

logitudinal nucleiioculomotori

Page 44: Analizatorul acustic

Cai de conducereCai de conducere

• Ganglion vestibular ScarpaNervul vestibulocohlear

• Nucleii vestibulari• spre cerebel (nc fastigial si uvular si

Spre nucleii reticlari ai TC• spre cerebel (nc fastigial si uvular si

lobul floculonodular)• spre MS (fascicolul vestibulospinal)

ai TC

Tracturile vestibulo si

• spre nuclei ai TC (fascicolullongitudinal median)

• spre nucleii reticulari

vestibulo si reticulospinal

• spre nucleii reticulari• spre cortex lob parietal in profunzimea santului Sylvius Reglare musculaturi 

antigravitationale

Page 45: Analizatorul acustic

Intrebari ?Intrebari ?