ساختمان گوش و سیستم شنوایی

گوش داخلی و گوش خارجی

گوش داخلی و گوش خارجی به گونه ای تکامل یافته اند که باعث افزایش جمع آوری و ارتباط سیگنال های شنوایی قبل از رسیدن به گیرنده های شنوایی می شوند. هیچ دستگاه دیگری بجز احتمالا چشم چنین اختصاصی انطباق نیافته است که اطمینان حاصل کند اطلاعات درکی صحیحی از محرک استخراج می گردد.

گوش خارجی

گوش خارجی یا بیرونی شامل اوریکول (یا لاله گوش) و مجرای شنوایی خارجی است. اوریکول یکی از بخش های مهم صورت انسان است.

اوریکول

اوریکول یا لاله گوش در دو طرف سر انسان قرار دارند که یک محل نسبتا خاص در مقایسه با گونه های دیگر است. لاله تا حدی دارای ساختار نسبتا سفت است و حالت خاص آن به خاطر خاصیت الاستیکی غضروف زیر پوست است. شکل خاص لاله دقیقا تابع شکل قالب غضروفی بوده و این عمدتا به علت فقدان لایه چربی در زیر پوست است.
با اینکه گوش ها همیشه حالت خود را حفظ میکنند، ولی اولین بخش از بدن هستند که در صورت مواجه بدن با سرما تحت تاثیر قرار می گیرند. به همین دلیل آنها بیشتر تحت تاثیر سرمازدگی قرار می گیرند و یکی از واضح ترین مناطق هنگام افزایش جریان خون به دلیل خجالت کشیدن یا عصبایت است.

اهمیت عملکردی گوش

عملکرد اوریکول بیشتر از صرفا جنبه زیبایی است. حالت صدفی شکل اوریکول میزان جمع آوری صدا را افزایش می دهد. شکل و محل لاله گوش نیز میتواند بسته به فرکانس در تعیین موقعیت امواج در فضا کمک کند. اصوات با فرکانس پایین دارای طول موج بلند هستند که به سادگی اطراف اوریکول را احاطه کرده و بنابراین اثر سایه ای ایجاد نمی شود و شدت آنها در هنگام ورود به گوش کاهش نمی یابد. اصوات با فرکانس پایین از طریق مقایسه میان اختلاف زمان رسیدن سیگنال به هر گوش در تعیین موقعیت منبع صوت عمل می کنند . به این معنی که منبع صوت در سمتی است که زودتر به گوش رسد. با این حال اصوات دارای فرکانس بالا دارای طول موج کوتاهی هستند و توسط سر و اوریکول اثر سایه ای ایجاد می کنند؛ از این رو در خارج گوش شدت صوت کاهش می یابد. مکان یابی در این فرکانس ها با استفاده از نشانه های شدت است؛ بدین معنی که صوت متعلق به سمتی است که در آن شدت بالاتری وجود دارد.

خصوصیات فیزیکی گوش خارجی همچنین انرژی امواج صوتی را هنگام انتقال به سمت پرده صماخ تغییر می دهند.این رویداد به علت رزونانس رخ می دهد.

در انسانها گوش خارجی به وسیله امواج صوتی به ویژه در محدوده فرکانسی ۲ تا ۷ کیلوهرتز (ولی نه بصورت همزمان، این مشخص گفتار انسان است) تشدید می شود. بنابراین گوش خارجی انسان صرفا خصوصیات فاز محرک های صوتی تغییر نمیدهند، بلکه این ساختار ها می توانند این طول موج ها را تقویت کنند و فشار را بر روی پرده صماخ افزایش دهند.

مجرای شنوایی خارجی

در انسان بالغ طول مجرای گوش حدود ۲/۵ سانتیمتر و قطر آن ۰/۷ سانتیمتر است. یک دوم تا یک سوم خارجی مجرا از قالب غضروفی انعطاف پذیر تشکیل شده است. بخش داخلی باقیمانده به استخوان گیجگاهی جمجمه متصل شده است. مجرا کمی حالت بیضی شکل دارد. مسیر مجرای گوش حالت نسبتا تابیده یا S شکل دارد. بخش غضروفی خارجی در سمت فوقانی / خلفی و بخش استخوانی داخلی، در قسمت تحتانی / اقدامی قرار دارد.

اهمیت عملکردی مجرای شنوایی خارجی

مجرای شنوایی خارجی علاوه بر توانایی های رزونانسی با استفاده از ویژگی های آناتومیکی و فیزیولوژیکی از پرده صماخ و گوش میانی محافظت می کند. از لحاظ آناتومیکی طول قطر مجرا مانع ورود اجسام خارجی و اسیب به پرده ظریف صماخ می شود. حالت S شکل نیزدر این کار کمک میکند خصوصیا ت فیزیکی مجرا گوش نیز از تاثیر تغییرات دمای بیرون بر روی گوش های میانی و داخلی جلوگیری می‌کند.

حفاظت فیزیولوژیک به وسیله مکانیسم های مختلفی صورت میگیرد. ابتدا اینکه ، موهایی که در یک سوم خارجی مجرای گوش قرار دارند و همه به سمت خارج هستند، محافظ خوبی در برابر عوامل زنده(حشرات) و غیر زنده (مهره های کوچک و دانه ریز) هستند دوم اینکه ، غدد سبابه و سرومن موجود در بخش غضروفی ، از خود مایعی ترشح می کنند که دارای مواد ضد باکتریایی و ضد قارچی است. مهاجرت لایه خارجی یا اپیدرم پرده صماخ و مجرای گوش به سمت خارج نیز یکی دیگر از حفاظت های فیزیولوژیک است و خصوصیت تقریبا منحصر بفردی است که در این قسمت از بدن دیده میشود. مهاجرت سلول ها با سرعت ۰/۵ تا ۱ سانتیمتر در روز رخ می دهد و وظیفه آن خارج کردن سلولهای مرده روی پوست پرده و کانال به نام کراتینوسیت ها و همچنین سرومن های خشک شده و هر چیز اضافی دیگر است.

گوش خارجی

گوش خارجی در پرده صماخ که مرز نازک بین بخش های خارجی و میانی گوش است تمام می شود. گوش میانی، انرژی صوتی را از گوش خارجی به سمت گوش داخلی و حلزون انتقال می دهدو این کار به یکسان شدن امپدانس نسبتا پایین هوا در گوش خارجی با امپدانس بالای مایع در گوش داخلی کمک میکند.

پرده صماخ

پرده گوش یا پرده صماخ یک بافت پرده ای نازک یا ورقه ای شکل است که در مرز میان گوش میانی و خارجی کشیده شده است . این پرده در انسان بزرگسال قطری حدود ۹ میلیمتر دارد و به گونه ای قرار گرفته است که لبه تحتانی آن بیشتر از لبه فوقانی آن به سمت داخل کشیده شده است و زاویه ای ۵۵ درجه با کف مجرای گوش ایجاد می کند. حالت مقعر و انعطاف پذیر پرده عملکرد گوش میانی را افزایش می دهد. این پرده در انسان از ۵ تا ۸ لایه سلولی نسبتا ضخیم تشکیل شده است که این در میان گونه های حیوانات بسیار متفاوت است. پرده صماخ انرژی ارتعاشی را از طریق اتصال خود به دسته استخوانچه چکشی و استخوانچه های گوش میانی انتقال می دهد.

ضخامت پرده صماخ متشکل از سه لایه است. خارجی ترین لایه یا لایه جلدی در ادامه لایه اپیتلیال مجرای گوش است. این لایه با مهاجرت به خارج به تمیز کردن دبری های درون گوش خارجی کمک می کند و موجب التیام خود بخودی پارگی های پرده صماخ می شود. لایه میانی فیبری از دونوع فیبر تشکیل شده است:

لایه داخلی تر که تحت عنوان لایه داخلی یا موکوسی شناخته می شود ، از پوشش حفره گوش میانی مشتق می شود. پرده صماخ عصب دهی خوبی دارد و به همین خاطر خیلی به فشار حساس است. شاخه های اعصاب مغزی ۵ و ۱۰ بخش خارجی پرده و عصب ۹ مغزی بخش داخلی را عصب دهی می کنند.

استخوانچه ها

اولین استخوانچه به نام چکشی دارای یک سر، گردن، دسته یا مانوبریوم و زائده کوچک است. مانوبریوم و زائده کوچک به قسمت داخلی پرده صماخ متصل می شوند. سر چکشی با تنه دومین استخوانچه یعنی سندانی مفصل می شود. استخوانچه سندانی دارای دو زائده یا پایک ، یکی کوتاه و دیگری بلند است. زائده کوتاه متمایل به عقب است و به سمت دیواره استخوانی خلفی گوش میانی گسترش می یابد و به عنوان نقطه اتکا یا لولا برای چرخش سندانی عمل می کند. زائده بلند با سر سومین استخوانچه ، یعنی رکابی مفصل می شود. به سر رکابی دوپایه متصل است که به صفحه آن متصل می شوند. صفحه رکابی بوسیله یک لیگامان حلقوی به ورودی گوش داخلی یا دریچه بیضی متصل شده است.

انقباض عضلات گوش میان نقش مهمی در حفاظت از دستگاه شنوایی ، تمایز گفتار و تعادل فشار دارد.

شیپور استاش

اگر گوش میانی یک فضای بسته باشد، به دنبال تغییرات فشار طی تغییر دما یا ارتفاع آسیب خواهد دید. شیپور استاش یک مجرای کوچک با طولی حدود ۳۶ میلی متر است و گوش میانی را به دیواره خارجی نازوفارنکس متصل می کند. ۱۲ میلی متر ابتدایی استخوانی است و از دیواره قدامی حفره گوش میانی شروع میشود . شیپور اجازه عبور هوا از نازوفانکس به گوش میانی به منظور تعدیل فشار در دو سوی پرده صماخ را می دهد. فشار گوش میانی باید با فشار خارج اتمسفر برابر باشد تا حد اکثر حرکت پرده صماخ بدست آید.

از طریق باد دادن در دهان و بینی بسته نیزمی توان شیپور استاش را باز کردو غواصان باتجربه می توانند لوله استاش خود را باز نگه دارند یا آن را در هنگام بلع کمی باز کنند. اما غواصان غیر ماهر که نمی توانند فشار هوارا در گوش میانی خودمتعادل کنند، تنها پس از طی چند پا پایین رفتن در آب ، درد شدیدی را تجربه خواند کرد. در این حالت به دلیل بالا رفتن فشار ، باز کردن لوله استاش دشوار تر می شود.

اهمیت عملکردی گوش میانی

گوش میانی مسئول یکی از مهمترین ویژگی های امواج صوتی یعنی تطبیق امپدانس است. امپدانس می تواند به عنوان مانعی در مقابل حرکت توصیف شود. چرا امپدانس برای انتقال انرژی موج صوتی موجود در هوای بیرون به مایع حلزون مهم است؟ در نظر بگیرید وقتی اشعه هاینور به سمت آب برخورد می کنند چه اتفاقی می افتد؟ تقریبا تمام نور منعکس میشود. چنین رویدادی در گوش نیز رخ می دهد. اگر صوت مستقیما به دریچه حلزون پر از مایع برخورد کند، بیش از ۹۹/۹ در صد انرژی صوتی از سطح دریچه بیضی بازتاب خواهد شد و به دلیل عدم تطابق امپدانسی ، دستگاه ناکارآمدی در جذب صدا می شود. پس گوش میانی چگونه تطبیق امپدانس را انجام می دهد؟ ساختار های گوش میانی در واقع مکانیسم های مختلفی را به منظور افزایش نیروی وارده بر دریچه بیضی از سوی صفحه استخوانچه رکابی به کار می برند تا به بطور موثر امپدانس هوا در مجرای گوش را با امپدانس مایع در حلزون یکسان کنند.

نکته اول و مهم این است که سطح پرده صماخ بسیار بزرگتر از صفحه رکابی یا دریچه بیضی است. سطح عملکردی پرده صماخ که به دسته استخوانچه چکشی متصل شده حدود ۵۵ میلی متر مربع اندازه گیری شده است. سطحی که توسط استخوانچه رکابی پوشیده شده، تنها حدود ۳/۲ میلی متر مربع است.

از آنجایی که فشار برابر نیرو وارد بر واحد مساحت است (P = F / A) افزایش نیرو بر روی دریچه بیضی معادل نسبت اندازه های دو سطح است یا به عبارتی برابر ۵۵ میلیمتر مربع برروی ۳/۲ میلیمتر مربع است که می شود ۱۷ . بنا بر این تفاوت اندازه پرده صماخ و دریچه بیضی منجر به افزایش ۱۷ برابری نیروی وارد بر دریچه بیضی به منظور غلبه بر عدم تطابق امپدانس میگردد.
دومین مکانیسم به دلیل انعطاف پذیری و حالت صدفی شکل پرده صماخ است. با حرکت پرده صماخ قلاب های آن باعث می شود که دسته چکشی کمتر از پرده حرکت کند. این نتایج منجر به افزایش نیرو و کاهش سرعت می شود، بنابراین فشار را بر روی دریچه بیضی افزایش می دهد. این مکانیسم فشار را بر روی دریچه بیضی ۲ برابر می کند.

سومین عامل مربوط به تطابق امپدانس خاصیت اهرمی استخوانچه ها است. از آنجاییکه بازوی استخوانچه سندانی که با سر رکابی مفصل می شود کوتاه تر از دسته چکشی است، نتیجه این فعالیت برروی رکابی افزایش نیرو و کاهش سرعت است. این مکانیسم ۳/۱ برابر میزان فشار را بر روی دریچه بیضی افزایش می دهد. مطالعات صورت گرفته در گربه نشان داده است که مکانیسم های مربوط به این سه روش برای رویارویی صدا باافزایش امپدانس در مایع کافی هستند و نسبت پرده صماخ به دریچه بیضی بیش از ۸۵ در صد تغییر مورد نیاز در نیرو را ایجاد میکند. بهره بدست آمده در گوش میانی انسان وابسته به فرکانس است اما در فرکانس های میانی حدود ۳۰ دسی بل اندازه گیری شده است.

حلزون (بخش شنوایی گوش داخلی)

برای شنیدن بسیار ضروری است . این بخش شامل سلول های حسی (یعنی سلول های مویی داخلی و سلول های مویی خارجی) است که مسئول تبدیل امواج مکانیکی به فعالیت الکتریکی هستند که در مغز به صورت صدا درک می شوند. سلول های حسی در صورت مواجه طولانی مدت با نویز ، مصرف داروهای خاص و عفونت های گوش داخلی یا افزایش سن آسیب می بینند.با از دست دادن دائمی سلول های کم شنوایی حسی عصبی ایجاد می شود.