Onda fluida

A cóclea é, de longe, a parte mais complexa do ouvido. Seu trabalho é captar as vibrações físicas, causadas pela onda sonora e traduzi-las em informações elétricas que o cérebro pode entender como um som distinto.

A estrutura da cóclea consiste de três tubos adjacentes separados um do outro por membranas muito sensíveis. Na verdade, esses tubos são enrolados na forma de uma concha de caracol, mas é mais fácil entender o que acontece se você imaginar esses tubos esticados. Também é mais claro se tratarmos dois dos tubos, o duto vestibular e o duto coclear, como uma câmara. A membrana entre esses tubos é tão fina que as ondas sonoras passam como se os tubos não fossem separados.

A ação de pistão do estribo move o fluido na cóclea, fazendo uma vibração sonora passar pela membrana basilar

O estribo se move para frente e para trás, criando ondas de pressão em toda a cóclea. A membrana da janela oval, que separa a cóclea do ouvido médio, faz o fluido ir para outro lugar. Ele se move para fora quando o estribo empurra para dentro e se move para dentro quando o estribo puxa para fora.

A membrana média, a membrana basilar, é uma superfície rígida que se estende por todo o comprimento da cóclea. Quando o estribo se move para dentro e para fora, ele empurra e puxa a parte da membrana basilar logo abaixo da janela oval. Essa força começa uma onda que vibra ao longo da superfície da membrana. A onda se propaga como ondulações na superfície de um lago, indo da janela oval até a outra ponta da cóclea.

A membrana basilar tem uma estrutura peculiar. É feita de 20 a 30 mil fibras que se estendem por toda a largura da cóclea. Perto da janela oval, as fibras são curtas e duras. À medida que vão para a outra ponta dos tubos, as fibras ficam mais longas e flexíveis.

Isso faz com que as fibras tenham freqüências ressoantes diferentes. Uma freqüência de onda específica vai ressoar perfeitamente com as fibras em um certo ponto, fazendo com que vibrem rapidamente. Este é o mesmo princípio que faz funcionar um diapasão ou um kazoo, um tom específico faz o diapasão tocar e murmurar de uma certa maneira que vai fazer o kazoo vibrar.

À medida que a onda se propaga por toda a membrana, não consegue liberar grande quantidade de energia, pois está muito tensa. Mas quando alcança as fibras com a mesma freqüência ressoante, a energia da onda é liberada de repente. Por causa do comprimento maior e rigidez menor das fibras, as ondas sonoras de alta freqüência vibram as fibras mais próximas da janela oval e ondas sonoras de freqüência mais baixa vibram as fibras mais próximas da outra ponta da membrana.

Cílios auditivos
Na última seção, vimos que tons mais altos vibram a membrana basilar mais intensamente perto da janela oval e tons mais baixos em um ponto mais perto da cóclea. Mas como o cérebro sabe onde essas vibrações acontecem?

Essa é a função do órgão de Corti. O órgão de Corti é uma estrutura que contém milhares de pequenas células ciliares. Ele fica na superfície da membrana basilar e se estende por toda a cóclea.

Até que uma onda alcance as fibras com uma freqüência ressoante, ela não move muito a membrana basilar. Mas quando a onda finalmente alcança o ponto ressoante, a membrana libera repentinamente uma explosão de energia naquela área. Essa energia é forte o suficiente para mover as células ciliares do órgão de Corti naquele ponto.

Quando essas células ciliares são movidas, elas enviam um impulso elétrico pelo nervo da cóclea. Esse nervo envia esses impulsos para o córtex cerebral, onde o cérebro os interpreta. O cérebro determina o tom do som com base na posição das células que enviam o impulso elétrico. Sons mais altos liberam mais energia no ponto ressoante na membrana, movendo um maior número de células ciliares naquela área. O cérebro sabe que um som é mais alto porque mais células ciliares são ativadas naquela área.

A cóclea só envia dados não processados, padrões complexos de impulsos elétricos. O cérebro é como um computador central, analisando esses dados e traduzindo seu significado. Essa é uma operação extraordinariamente complexa. Os cientistas ainda têm um longo caminho a percorrer antes de entender tudo sobre o assunto.

De maneira geral, a audição ainda é cheia de mistérios para nós. Embora a comunidade científica tenha avançado consideravelmente nesse assunto, descobrindo novos elementos todos os anos, as estruturas específicas da audição ainda se mostram extremamente complexas. É impressionante a quantidade de coisas envolvidas no processo auditivo e o mais incrível é que acontece em uma área muito pequena do nosso corpo.

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