LÝ SINH MỘT SỐ CƠ QUAN CẢM GIÁC
I- HIỆN TƯỢNG CẢM GIÁC ÂM TRÊN CƠ THỂ SỐNG
2. Cơ chế của quá trình nghe
Khi sóng âm truyền đến tai ngoài, sự thay đổi áp suất do dao động làm cho các phần tử của màng nhĩ dao động theo. Dao động đó lan truyền đến cửa sổ bầu dục của tai giữa thông qua hệ thống xương con ở đó. Dao động của các phần tử ở cửa sổ bầu dục làm chuyển động dịch pêrilymphô chứa trong ốc tai. Khi sóng âm có cường độ lớn có thể gây ra những chuyển động xoáy ở dịch perilymphô đó.
Trong quá trình lan truyền sóng âm, hệ thống xương con đóng một vai trò rất quan trọng. Nó vừa có tác dụng khuếch đại áp lực âm thanh vừa bảo vệ tai trong trước những âm có cường độ lớn.
Để khuếch đại được áp lực âm thanh, hệ xương con hoạt động như một đòn bẩy. Giả sử tại cửa sổ bầu dục có lực tác dụng F2 và lực F1 tác dụng ở màng nhĩ. Cánh tay đòn ở hệ đòn bẩy này là
2 1
r r
= 1,3.
Ta biết F2 =
2 1
r r F1.
Ngoài ra diện tích S2 của cửa sổ bầu dục nhỏ hơn 17 lần so với diện tích S1 của màng nhĩ. Vì vậy áp lực âm thanh tác dụng lên cửa sổ bầu dục sẽ lớn hơn 17 lần áp lực âm thanh tác dụng lên màng nhĩ. Tổng hợp lại ta có áp lực âm thanh ở phía sau hệ xương con (ở cửa sổ bầu dục) sẽ lớn hơn ở phía trước hệ xương con nơi tiếp giáp với màng nhĩ: 17 1,3 = 22 lần. Người ta cho rằng dù bị hao hụt năng lượng do ma sát sự khuếch đại đó cũng còn đạt rất lớn, gần 20 lần. hệ thống xương con như vậy cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc dẫn truyền các sóng âm. Nó bổ sung những hao hụt do sự phản xạ sóng âm ở mặt ngăn cách giữa 2 môi trường có sóng âm trở (sóng trở) khác nhau.
Âm trở của màng nhĩ phụ thuộc vào tần số sóng âm tác dụng nhưng nhìn chung có giá trị gần bằng âm trở của không khí là 4,3.102 kg/m2.s. Âm trở của cửa sổ bầu dục bằng âm trở của dịch pêrilymphô ở đó, tức là gần như âm trở của nước, có giá trị là 1,5.106 kg/m2.s.
Như thế nghĩa là nếu như không có hệ xương con mà sóng âm trực tiếp từ tai ngoài tác dụng vào cửa sổ bầu dục thì 99,9% năng lượng sóng âm bị phản xạ mà chỉ còn khoảng 0,1% được lan
truyền vào đến dịch pêrilymphô
Tác dụng bảo vệ tai trong của hệ xương con khi gặp những âm thanh có cường độ lớn là sự chuyển đổi từ dao động sóng dọc sang chuyển động xoáy của dịch pêrilymphô của hệ xương con.
Quá trình tiếp nhận và cảm thụ âm thanh ở tai trong xảy ra phức tạp hơn nhiều. Ở đây màng đáy đóng vai trò rất quan trọng.
Những nghiên cứu về màng đáy của Hemhôn và nghiên cứu cơ
chế cảm thụ âm thanh của Bêkếy gần đây đã làm sáng tỏ hơn cơ chế lý sinh thính giác .
Cấu tạo chính của các tai trong là ốc tai. Ốc tai có chiều dài
khoảng 35mm.Chiều dài đó được ngăn thành 3 khung gọi là 3 bậc thang và được ngăn cách nhau bằng những màng . Màng đáy ngăn cách giữa bậc thang màng nhĩ và bậc thang ốc tai. Màng trước ngăn cách bậc thang ốc tai và bậc thang trước.
Bậc thang màng nhĩ và bậc thang trước chứa dịch pêrilymphô và nối với đỉnh của ốc tai bằng một lỗ thông. Bên trong thang ốc tai chứa đầy dịch enđôlymphô. Màng đáy được cấu tạo bởi một hệ vòng xoáy được gọi là thể Cocty bao gồm các cơ quan cảm thụ của tế bào thần kinh thính giác.
Theo lý thuyếtv của Bêkêsy, dao động của cửa sổ bầu dục làm cho dịch pêrilymphô dưới đó chuyển động xoáy. Chính những chuyển động xoáy này gây ra sự khác nhau về áp suất giữa các bậc thang trước và bậc thang màng nhĩ, tác dụng lên màng đáy.
Từ đó tạo ra các sóng xung quanh lan truyền dọc theo màng đáy đi về phía ốc tai.
Mỗi sóng âm với một tần số nhất định tác dụng vào một vị trí xác định trên màng đáy và kích thích những receptơ nhất định ở thể Cocty. Âm có tần số càng cao thì vị trí kích thích càng gần đỉnh ốc tai ( cửa sổ bầu dục). Ở đó màng rất căng và hẹp. Âm càng có tần số thấp thì vị trí kích thích vị trí càng gần với đầu đối diện.
Bằng chế độ đó, tai phân tích tần số sóng âm tới kích thích.
Các xung kích thích được mã hoá và truyền về một vị trí nhất định
ở vỏ não bởi những tơ thần kinh xác định. Với những âm phức hợp thì tạo ra sự kích thích ở nhiều điểm hơn và do vậy gây ra cảm giác khác nhau về âm sắc.
Cường độ sóng âm ảnh hưởng đến biên độ dao động ở cửa sổ bầu dục và vận tốc của chuyển động xoáy của dịch pêrilymphô.
Cho đến nay người ta chưa hiểu rõ hết bản chất của quá trình mã hoá các sóng xung kích thích của âm để dẫn truyền vào các tế bào thần kinh thính giác. Các nghiên cứu về điện sinh học ở cơ quan thính giác xác nhận rằng cơ chế của quá trình mã hoá thông tin ở đây cũng là làm xuất hiện điện thế hoạt động. Ở đây người ta gọi là các điện thế âm thanh. Điện thế âm thanh quyết định cả tần số và cường độ âm. Ngày nay bằng các vi điện cực người ta đã ghi đo được giá trị của các điện thế âm thanh đó. Điện thế âm thanh là kết quả của tất cả các quá trình xảy ra ở ốc tai khi tiếp nhận âm. Một điều đáng chú ý là điện thế giữa enđôlymphô và pêrilymphô có giá trị khoảng 80 mV. điện thế đó thể hiện điện thế nghỉ ở tai trong. Khi màng đáy bị kích thích như đã giải thích ở trên, xuất hiện những sự thay đổi về điện trở và tính thấm của màng tế bào ở đay làm xuất hiện điện thế hoạt động.
BÀI TẬP ÁP DỤNG