O mecanismo da audição
O som é produzido por ondas de compressão e descompressão alternadas do ar. As ondas sonoras propagam-se através do ar exatamente da mesma forma que as ondas propagam-se na superfície da água. Assim, a compressão do ar adjacente de uma corda de violino cria uma pressão extra nessa região, e isso, por sua vez, faz com que o ar um pouco mais afastado se torne pressionado também. A pressão nessa segunda região comprime o ar ainda mais distante, e esse processo repete-se continuamente até que a onda finalmente alcança a orelha.
A orelha humana é um órgão altamente sensível que nos capacita a perceber e interpretar ondas sonoras em uma gama muito ampla de frequências (16 a 20.000 Hz - Hertz ou ondas por segundo).
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A captação do som até sua percepção e interpretação é uma sequência de transformações de energia, iniciando pela sonora, passando pela mecânica, hidráulica e finalizando com a energia elétrica dos impulsos nervosos que chegam ao cérebro.
Os eventos implicados na estimulação das células ciliadas pelas ondas sonoras são descritos a seguir.
Energia sonora – orelha externa
O pavilhão auditivo capta e canaliza as ondas sonoras para o canal auditivo e para o tímpano.
O canal auditivo serve como proteção e como amplificador de pressão.
Quando se choca com a membrana timpânica, a pressão e a descompressão alternadas do ar adjacente à membrana provocam o deslocamento do tímpano para trás e para frente.
Como mostrado na animação acima, uma compressão força o tímpano para dentro e a descompressão o força para fora. Logo, o tímpano vibra com a mesma frequência da onda. Dessa forma, o tímpano transforma as vibrações sonoras em vibrações mecânicas que são comunicadas aos ossículos (martelo, bigorna e estribo).
Energia mecânica – orelha média
O centro da membrana timpânica conecta-se com o cabo do martelo. Este, por sua vez, conecta-se com a bigorna, e a bigorna com o estribo. Essas estruturas, como já mencionado anteriormente (anatomia da orelha média), encontram-se suspensas através de ligamentos, razão pela qual oscilam para trás e para frente.
A movimentação do cabo do martelo determina também, no estribo, um movimento de vaivém, de encontro à janela oval da cóclea, transmitindo assim o som para o líquido coclear. Dessa forma, a energia mecânica é convertida em energia hidráulica.
Os ossículos funcionam como alavancas, aumentando a força das vibrações mecânicas e por isso, agindo como amplificadores das vibrações da onda sonora. Se as ondas sonoras dessem diretamente na janela oval, não teriam pressão suficiente para mover o líquido coclear para frente e para trás, a fim de produzir a audição adequada, pois o líquido possui inércia muito maior que o ar, e uma intensidade maior de pressão seria necessária para movimenta-lo. A membrana timpânica e o sistema ossicular convertem a pressão das ondas sonoras em uma forma útil, da seguinte maneira: as ondas sonoras são coletadas pelo tímpano, cuja área é 22 vezes maior que a área da janela oval. Portanto, uma energia 22 vezes maior do que aquela que a janela oval coletaria sozinha é captada e transmitida, através dos ossículos, à janela oval. Da mesma forma, a pressão de movimento da base do estribo apresenta-se 22 vezes maior do que aquela que seria obtida aplicando-se ondas sonoras diretamente à janela oval. Essa pressão é, então, suficiente para mover o líquido coclear para frente e para trás.
Energia hidráulica – orelha interna
À medida que cada vibração sonora penetra na cóclea, a janela oval move-se para dentro, lançando o líquido da escala (ou rampa) vestibular numa profundidade maior dentro da cóclea. A pressão aumentada na rampa vestibular desloca a membrana basilar para dentro da escala (ou rampa) timpânica; isso faz com que o líquido dessa câmara seja empurrado na direção da janela oval, provocando, por sua vez, o arqueamento dela para fora.
Assim, quando as vibrações sonoras provocam a movimentação do estribo para trás, o processo é invertido, e o líquido, então, move-se na direção oposta através do mesmo caminho, e a membrana basilar desloca-se para dentro da escala vestibular.
A vibração da membrana basilar faz com que as células ciliares do órgão de Corti se agitem para frente e para trás; isso flexiona os cílios nos pontos de contato com a membrana tectórica (tectorial). A flexão dos cílios excita as células sensoriais e gera impulsos nas pequenas terminações nervosas filamentares da cóclea que enlaçam essas células. Esses impulsos são então transmitidos através do nervo coclear até os centros auditivos do tronco encefálico e córtex cerebral. Dessa forma, a energia hidráulica é convertida em energia elétrica.
A flexão dos cílios nos pontos de contato com a membrana tectórica excita as células sensoriais, gerando impulsos nervosos nas pequenas terminações nervosas filamentares da cóclea que enlaçam essas células.
Percepção da altura de um som
Um fenômeno chamado ressonância ocorre na cóclea para permitir que cada frequência sonora faça vibrar uma secção diferente da membrana basilar. Essas vibrações são semelhantes àquelas que ocorrem em instrumentos musicais de corda. Quando a corda de um violino, por exemplo, é puxada para um lado, fica um pouco mais esticada do que o normal e esse estiramento faz com que se mova de volta na direção oposta, o que faz com que a corda se torne esticada mais uma vez, mas agora na direção oposta, voltando então à primeira posição. Esse ciclo repete-se várias vezes, razão pela qual uma vez que a corda começa a vibrar, assim permanece por algum tempo.
Lembre-se que, na extremidade próxima à janela oval, a membrana basilar é estreita e rígida, tornando-se progressivamente mais larga e flexível em direção à extremidade oposta. Consequentemente, junto à janela oval, a membrana basilar vibra mais intensamente em frequências elevadas (sons agudos) e, em seu ápice, em frequências baixas (sons graves).
Assim, quando sons de alta frequência penetram na janela oval, sua propagação faz-se apenas num pequeno trecho da membrana basilar, antes que um ponto de ressonância seja alcançado. Como resultado, a membrana move-se forçosamente nesse ponto, enquanto o movimento de vibração é mínimo por toda a membrana. Quando uma frequência média sonora penetra na janela oval, a onda propaga-se numa maior extensão ao longo da membrana basilar antes da área de ressonância ser atingida. Finalmente, uma baixa frequência sonora propaga-se ao longo de quase toda a membrana antes de atingir seu ponto de ressonância.
As regiões que vibram mais intensamente em determinado instante enviam mais impulsos nervosos ao cérebro. Dessa forma, quando as células ciliares próximas à base da cóclea são estimuladas, o cérebro interpreta o som como sendo de alta frequência (agudo), quando as células da porção média da cóclea são estimuladas, o cérebro interpreta o som como de altura intermediária, e a estimulação da porção superior da cóclea é interpretada como som grave.
Percepção da intensidade de um som
A intensidade de um som é determinada pela intensidade de movimento das fibras basilares. Quanto maior o deslocamento para frente e para trás, mais intensamente as células ciliares sensitivas são estimuladas e maior é o número de estímulos transmitidos ao encéfalo para indicar o grau de intensidade. Por exemplo, se uma única célula ciliar próxima da base da cóclea transmite um único estímulo por segundo, a altura do som será interpretada como sendo de um som agudo, porém de intensidade quase zero. Se essa mesma célula ciliar é estimulada 1.000 vezes por segundo, a altura do som permanecerá a mesma (continuará agudo), mas a sua intensidade será extrema (a potência do som será maior devido à intensidade de movimento das fibras basilares).
Energia elétrica – da orelha interna aos centros auditivos do tronco encefálico e córtex cerebral
Após atravessarem o nervo coclear, os estímulos são transmitidos aos centros auditivos do tronco encefálico e córtex cerebral, onde são processados.
Os centros auditivos do tronco encefálico relacionam-se com a localização da direção da qual o som emana e com a produção reflexa de movimentos rápidos da cabeça, dos olhos ou mesmo de todo o corpo, em resposta a estímulos auditivos.
O córtex auditivo, localizado na porção média do giro superior do lobo temporal, recebe os estímulos auditivos e interpreta-os como sons diferentes.
Resumindo: na orelha interna, as vibrações mecânicas se transformam em ondas de pressão hidráulica que se propagam pela endolinfa. A vibração da janela oval, provocada pela movimentação da cadeia ossicular, move a endolinfa e as células ciliares do órgão de Corti, gerando um potencial de ação que é transmitido aos centros auditivos do tronco encefálico e do córtex cerebral.
