Dẫn truyền âm thanh từ màng nhĩ đến ốc tai: phối hợp trở kháng bởi xương con

2021-09-17 09:00 PM

Các xương con của tai giữa được treo bởi các dây chằng trong đó xương búa và xương đe kết hợp để hoạt động như một đòn bẩy, điểm tựa của nó ở ranh giới của màng nhĩ.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Màng nhĩ (thường gọi là eardrum) và các xương con, các xương này dẫn truyền âm thanh từ màng nhĩ qua tai giữa đến ốc tai (tai trong). Cán xương búa gắn vào màng nhĩ. Xương búa được nối với xương đe bởi một dây chằng rất nhỏ, vì vậy khi xương búa chuyển động thì xương đe cũng chuyển động theo. Mỏm của xương đe khớp nối với thân xương bàn đạp, và nền xương bàn đạp nằm đối diện với mê đạo màng của ốc tai trên đường vào của cửa sổ bầu dục.

Màng nhĩ, hệ thống xương con của tai giữa và tai trong

Hình. Màng nhĩ, hệ thống xương con của tai giữa và tai trong.

Đầu của cán xương búa được gắn vào rốn nhĩ, và điểm này luôn được kéo bởi cơ căng màng nhĩ - cơ này giữ cho màng nhĩ luôn được căng. Điều này cho phép những rung động âm thanh trên bất cứ phần nào của màng nhĩ cũng được truyền tới các xương con, điều này không xảy ra nếu màng nhĩ trùng.

Các xương con của tai giữa được treo bởi các dây chằng trong đó xương búa và xương đe kết hợp để hoạt động như một đòn bẩy, điểm tựa của nó ở ranh giới của màng nhĩ.

Khớp nối giữa xương đe và xương bàn đạp khiến xương bàn đạp (1) đẩy về phía trước trên cửa sổ bầu dục và dịch trong ốc tai ở trong cửa sổ mỗi khi màng nhĩ di chuyển vào trong và (2) kéo ngược lại khi xương búa di chuyển ra phía ngoài.

Sự phối hợp trở kháng bởi hệ thống xương con

Biên độ vận động của nền xương bàn đạp với mỗi rung động âm thanh chỉ bằng ba phần tư biên độ của cán xương búa. Do đó hệ thống đòn bẩy xương con không làm tăng khoảng vận động của xương búa như trước đây vẫn nghĩ. Thay vào đó, hệ thống này làm giảm khoảng cách nhưng làm tăng lực lên 1.3 lần. Thêm nữa diện tích màng nhĩ vào khoảng 55 mm2, trong khi diện tích của xương bàn đạp trung bình là 3.2 mm2. Sự khác biệt 17 lần về diện tích và 1.3 lần về lực của hệ thống đòn bẩy làm tổng lực tác dụng lên dịch của ốc tai gấp 22 lần so với tổng lực mà sóng âm tác dụng lên màng nhĩ. Bởi vì dịch trong ốc tai có quán tính lớn hơn nhiều so với không khí nên việc tăng lực tác động là cần thiết để có thể tạo được sự chuyển động của dịch. Vì vậy, màng nhĩ và hệ thống xương con mang lại sự phối hợp trở kháng (impedance matching) giữa sóng âm trong không khí và rung động âm thanh trong dịch của ốc tai. Thật vậy, sự phối hợp trở kháng vào khoảng 50 - 75% cho âm thanh có tần số từ 300 đến 3000 chu kì/giây, điều này cho phép sử dụng được gần như toàn bộ năng lượng của sóng âm truyền tới.

Trong trường hợp không có hệ thống xương con và màng nhĩ, sóng âm vẫn có thể đi qua trực tiếp qua không khí của tai giữa và đi vào ốc tai tại cửa sổ bầu dục. Tuy nhiên độ nhạy của thính giác sẽ giảm 15-20% so với việc truyền âm qua xương con - tương đương với việc giảm từ mức trung bình đến mức gần như không cảm nhận được.

Sự giảm âm bởi sự co cơ căng màng nhĩ và cơ bàn đạp

Khi âm thanh lớn được truyền qua hệ thống xương con và từ đó truyền vào hệ thần kinh trung ương, một phản xạ xảy ra sau một thời gian tiềm ẩn chỉ có 40-80 ms để gây co cơ bàn đạp và cơ căng màng nhĩ ở một mức độ thấp hơn. Cơ căng màng nhĩ kéo cán xương bùa vào trong trong khi cơ bàn đạp kéo xương bàn đạp ra ngoài. Hai lực này đối kháng nhau và nhờ đó làm cho toàn bộ hệ thống xương con trở nên tăng độ cứng, vì vậy làm giảm đáng kể sự dẫn truyền qua xương con của các âm thanh tần số thấp, chủ yếu là tần số dưới 1000 chu kì/ giây.

Phản xạ giảm âm (attenuation reflex) có thể làm giảm cường độ của âm thanh dẫn truyền có tần số thấp hơn từ 30 đến 40 decibel, điều này làm nên sự khác biệt tương tự như giữa một giọng nói to và một lời thì thầm. Cơ chế này được tin rằng có 2 chức năng: bảo vệ ốc tai khỏi những rung động gây hại bởi những âm thanh quá lớn và lọc những âm thanh tần số thấp trong môi trường ồn ào. Việc lọc âm giúp loại bỏ đa số những âm thanh ồn ào từ môi trường giúp con người có thể tập trung vào những âm thanh trên 1000 chu kì/giây, đó là dải tần chứa hầu hết các thông tin thích hợp khi giao tiếp.

Một chức năng khác của cơ căng màng nhĩ và cơ bàn đạp là giảm sự nhạy cảm thính giác với chính giọng nói của mình. Tác dụng này chịu sự chi phối của tín hiệu thần kinh thứ hai được truyền tới các cơ này cùng lúc với não kích hoạt cơ chế giọng nói.

Sự truyền âm qua xương

Bởi vì tai trong, hay ốc tai, nằm trong một khoang của xương thái dương, gọi là mê đạo xương, nên khi hộp sọ rung có thể làm chuyển động các dịch trong ốc tai. Vì vậy, trong điều kiện thích hợp, một âm thoa hay một máy điện rung được đặt vào bất cứ ụ nhô nào của xương sọ, mà đặc biệt là mỏm chũm ở gần tai, ta đều nghe được âm thanh. Tuy nhiên, năng lượng có sẵn thậm chí ở âm thanh lớn trong không khí cũng không đủ để nghe thấy qua sự dẫn truyền qua xương, trừ khi có một thiết bị khuyếch đại âm thanh được đặt trong xương.

Bài viết cùng chuyên mục

Vận chuyển dịch ngoại bào và trộn lẫn máu trong hệ tuần hoàn

Thành của các mao mạch cho thấm qua hầu hết các phân tử trong huyết tương của máu,ngoại trừ thành phần protein huyết tương, có thể do kích thước của chúng quá lớnđể đi qua các mao mạch.

Những chức năng đặc biệt ở trẻ sơ sinh

Đặc trưng quan trọng của trẻ sơ sinh là tính không ổn định của hệ thống kiểm soát hormone và thần kinh khác nhau, một phần là do sự phát triển chưa đầy đủ của các cơ quan và hệ thống kiểm soát chưa được thích nghi.

Dẫn truyền tín hiệu từ vỏ não đến tủy sống: nhân đỏ hoạt động như con đường phụ

Những sợi đỏ-tủy tận cùng (tạo synap) chủ yếu ở neuron trung gian ở vùng giữa của chất xám, cùng với các sợi vỏ tủy, nhưng một vài sợi đỏ tủy tận cùng trực tiếp ở neuron vận động (neuron alpha) ở sừng trước.

Tổ chức lại cơ để phù hợp với chức năng

Các đường kính, chiều dài, cường độ, và cung cấp mạch máu của chúng bị thay đổi, và ngay cả các loại của sợi cơ cũng bị thay đổi ít nhất một chút.

Sự nhạy cảm quá mức của các cơ quan chịu sự chi phối của hệ giao cảm và phó giao cảm sau khi loại bỏ dây thần kinh

Nguyên nhân của sự nhạy cảm quá mức mới chỉ được biết một phần. Là số lượng các receptor trên màng sau synap của các tế bào đích đôi khi tăng lên vài lần ở vị trí noradrenalin hoặc acetylcholin không còn được giảI phóng vào các synap.

Kích thích thần kinh: thay đổi điện thế qua màng

Một điện thế qua màng tế bào có thể chống lại sự chuyển động của các ion qua màng nếu điện thế đó thích hợp và đủ lớn. Sự khác nhau về nồng độ trên màng tế bào thần kinh của ba ion quan trọng nhất đối với chức năng thần kinh: ion natri, ion kali, và ion clorua.

Cơ chế hô hấp trong khi vận động

Phân tích nguyên nhân gây ra sự gia tăng thông khí trong quá trình vận động, một trong những nguyên nhân gây tăng thông khí là do tăng CO2 máu và hydrogen ions, cộng với sự giảm O2 máu.

Hormone tuyến giáp làm tăng phiên mã số lượng lớn các gen

Hầu hết các tế bào cơ thể, lượng lớn các enzym protein, protein cấu trúc, protein vận chuyển và chất khác được tổng hợp, kết quả đều làm tăng hoạt động chức năng trong cơ thể.

Tuần hoàn phổi: giải phẫu sinh lý tuần hoàn mạch máu và bạch huyết

Động mạch phổi có thành dày bằng 1/3 của động mạch chủ. Các nhánh động mạch phổi ngắn và tất cả các động mạch phổi, thậm chí nhỏ hơn động mạch nhánh và tiểu động mạch, có đường kính lớn hơn động mạch toàn thân tương ứng.

Vận chuyển các chất qua màng bào tương bằng túi

Trong bào tương các túi nhập bào sẽ hoà lẫn với lysosome, các thành phần trong túi nhập bào sẽ bị thủy phân bởi các enzyme

Sinh lý nơ ron thần kinh

Thân nơ ron có chức năng dinh dưỡng cho nơ ron. Ngoài ra, thân nơ ron có thể là nơi phát sinh xung động thần kinh và cũng có thể là nơi tiếp nhận xung động thần kinh từ nơi khác truyền đến nơ ron.

Cân bằng dịch acid base và chức năng thận ở trẻ sơ sinh

Tốc độ chuyển hóa ở trẻ sơ sinh cũng gấp đôi người trưởng thành khi cùng so với trọng lượng cơ thể, chúng có nghĩa là bình thường acid được hình thành nhiều hơn, tạo ra xu hướng nhiễm toan ở trẻ sơ sinh.

Nhịp tim chậm: nhịp xoang không bình thường

Định nghĩa “Nhịp tim đập chậm” là tốc độ nhịp tim chậm, thường là dưới 60 nhịp/ phút.

Các chức năng sinh lý của gan

Gan tổng hợp acid béo từ glucid, protid và từ các sản phẩm thoái hóa của lipid, acid béo được chuyển hóa theo chu trình.

Cấu tạo và chức năng các thành phần của răng

Cấu trúc tinh thể của muối làm cho men răng vô cùng cứng, cứng hơn nhiều so với ngà răng. Ngoài ra, lưới protein đặc biệt, mặc dù chỉ chiếm khoảng 1 phần trăm khối lượng men răng, nhưng làm cho răng có thể kháng axit, enzym.

Chức năng thần kinh: xử lý của synap và lưu trữ thông tin

Synap là điểm tiếp nối từ dây thần kinh này đến dây thần kinh khác. Tuy nhiên, điều quan trọng được nói đến ở đây là các synap này sẽ giúp cho sự lan truyền của tín hiệu thần kinh đi theo những hướng nhất định.

Tăng huyết áp có angiotensin tham gia: gây ra bởi khối u tiết renin hoặc thiếu máu thận cục bộ

Một khối u của các tế bào cận cầu thận tiết renin xuất hiện và tiết số lượng lớn của renin, tiếp theo, một lượng tương ứng angiotensin II được hình thành.

Hệ thống chuyển hóa cơ trong tập luyện thể thao

Một đặc điểm đặc biệt của sự chuyển đổi năng lượng từ phosphocreatine thành ATP là nó xảy ra trong vòng một phần nhỏ của một giây. Do đó, tất cả năng lượng gần như ngay lập tức có sẵn cho sự co cơ, cũng như là năng lượng được lưu trữ trong ATP.

Cung lượng tim và áp lực nhĩ phải: đánh giá qua đường cong cung lượng tim và tuần hoàn tĩnh mạch

Hệ giao cảm tác động đến cả tim và tuần hoàn ngoại vi, giúp tim đập nhanh và mạnh hơn làm tăng áp lực hệ thống mạch máu trung bình vì làm co mạch, đặc biêt là các tĩnh mạch và tăng sức cản tuần hoàn tĩnh mạch.

Trung tâm hô hấp: điều hòa chức năng hô hấp

Các trung tâm hô hấp bao gồm các nhóm tế bào thần kinh nằm song song hai bên ở hành tủy và cầu não của thân não. Nó được chia thành ba nhóm noron chính.

Cấu trúc hóa học và sự tổng hợp insulin

Khi insulin được bài tiết vào máu, nó hầu như lưu thông ở dạng tự do. Bởi vì nó có thời gian bán hủy trung bình chỉ khoảng 6 phút nên phần lớn chúng bị loại bỏ khỏi tuần hoàn.

Các receptor ở các cơ quan đích hệ giao cảm và phó giao cảm

Các receptor nằm ở mặt ngoài của màng tế bào. Sự bám của các chất dẫn truyền thần kinh vào các receptor gây ra sư thay đổi về hình dạng trong cấu trúc của phân tử protein. Kế tiếp, phân tử protein bị biến đổi sẽ kích thích hoặc ức chế tế bào.

Ống bán khuyên nhận biết sự quay đầu

Khi dừng quay đột ngột, những hiện tượng hoàn toàn ngược lại xảy ra: nội dịch tiếp tục quay trong khi ống bán khuyên dừng lại. Thời điểm này, vòm ngả về phía đối diện, khiến tế bào lông ngừng phát xung hoàn toàn.

Sinh lý học thính giác và bộ máy thăng bằng (tiền đình)

Tai ngoài có loa tai và ống tai ngoài. Loa tai ở người có những nếp lồi lõm, có tác dụng thu nhận âm thanh từ mọi phía mà không cần xoay như một số động vật.

Nút xoang tạo nhịp bình thường của tim: điều chỉnh kích thích và dẫn truyền

Nút xoang kiểm soát nhịp của tim bởi vì tốc độ phóng điện nhịp điệu của nó nhanh hơn bất kỳ phần nào khác của tim. Vì vậy, nút xoang gần như luôn luôn tạo nhịp bình thường của tim.