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

Chức năng cảm giác thân thể: một số khía cạnh đặc biệt

Bên cạnh các tín hiệu cảm giác thân thể dẫn truyền từ ngoại vi về não, các tín hiệu corticofugal được dẫn truyền theo hướng ngược lại từ vỏ não đến trạm chuyển tiếp cảm giác thấp hơn của đồi thị, hành não và tủy sống.

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.

Củng cố trí nhớ của con người

Nghiên cứu chỉ ra rằng việc nhắc đi nhắc lại một thông tin tương đồng trong tâm trí sẽ làm nhanh và tăng khả năng mức độ chuyển từ trí nhớ ngắn hạn thành trí nhớ dài hạn và do đó làm nhanh và tăng khả năng hoạt động củng cố.

Vận chuyển và lưu trữ Amino Acids trong cơ thể

Sản phẩm của quá trình tiêu hóa protein và hấp thụ trong đường tiêu hóa gần như hoàn toàn là các amino acid; hiếm khi là các polypeptid hoặc toàn bộ phân tử protein được hấp thu quá hệ tiêu hóa vào máu.

Kiểm soát nhiệt độ cơ thể bởi sự cân bằng giữa sinh nhiệt và mất nhiệt

Khi mức nhiệt sinh ra trong cơ thể cao hơn mức nhiệt mất đi, nhiệt sẽ tích lũy trong cơ thể và nhiệt độ của cơ thể tăng lên. Ngược lại, khi nhiệt mất đi nhiều hơn, cả nhiệt cơ thể và nhiệt độ của cơ thể đều giảm.

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.

Áp suất dịch não tủy bình thường không đổi

Áp suất dịch não tủy bình thường khi nằm trung bình là 130 mm nước (10mmHg), tuy nhiên áp suất này cũng có thể thấp chỉ 65 mm nước hoặc cao đến 195 mm nước ở người khỏe mạnh bình thường.

Thể dịch điều hòa huyết áp: tầm quan trọng của muối (NaCl)

Việc kiểm soát lâu dài huyết áp động mạch được gắn bó chặt chẽ với trạng thái cân bằng thể tích dịch cơ thể, được xác định bởi sự cân bằng giữa lượng chất dịch vào và ra.

Áp suất thủy tĩnh của dịch kẽ

Trong hầu hết các hốc tự nhiên của cơ thể, nơi có dịch tự do ở trạng thái cân bằng động với chất lỏng xung quanh, những áp lực đo được là âm.

Dinh dưỡng cho phôi

Khi các tế bào lá nuôi phôi tràn vào màng rụng, tiêu hoá và hấp thu nó, các chất dinh dưỡng được lưu trữ trong màng rụng được phôi sử dụng cho sự sinh trưởng và phát triển.

Chức năng hành vi của vùng dưới đồi và cấu trúc liên kết với hệ limbic

Cùng với chức năng thực vật và nội tiết, sự kích thích hay thương tổn vùng dưới đồi cũng gây ảnh hưởng lớn đến hành vi cảm xúc của động vật và con người. Một số ảnh hưởng  hành vi do sự kích thích vùng dưới đồi.

Sự dẫn truyền cảm giác: đặc điểm trong con đường trước bên

Hệ trước bên là hệ thống dẫn truyền chưa phát triển bằng hệ thống cột tủy sau - dải cảm giác giữa. Thậm chí, các phương thức cảm giác nhất định chỉ được dẫn truyền trong hệ thống này.

Feedback dương của estrogen và sự tăng đột ngột LH thời kỳ tiền rụng trứng

Trong chu kì, vào thời điểm đó estrogen có riêng một feedback dương tính kích thích tuyến yên bài tiết LH, và một kích thích nhỏ bài tiết FSH, đây là một sự tương phản rõ ràng với feedback âm tính xảy ra trong giai đoạn còn lại của chu kỳ kinh nguyệt.

Sự bài tiết cholesterol của gan và sự hình thành sỏi mật

Muối mật được hình thành trong các tế bào gan từ cholesterol trong huyết tương. Trong quá trình bài tiết muối mật, mỗi ngày khoảng 1 - 2 gam cholesterol được loại bỏ khỏi huyết tương và bài tiết vào trong mật.

Một số rối loạn sinh lý thân nhiệt

Sốt là trạng thái tăng thân nhiệt xảy ra do điểm chuẩn bị nâng lên cao hơn bình thường. Khi đó, các đáp ứng tăng thân nhiệt xuất hiện và đưa thân nhiệt tăng lên bằng điểm chuẩn mới gây nên sốt.

Điều chỉnh nhanh huyết áp: vai trò của hệ thống thần kinh

Tính chất đặc biệt quan trọng của thần kinh điều chỉnh huyết áp là sự đáp ứng nhanh, bắt đầu ở giây đầu tiên và thường tăng huyết áp gấp 2 lần bình thường trong 5 đến 10 giây.

Vòng phản xạ thần kinh: với các tín hiệu đầu ra kích thích và ức chế

Các sợi đầu vào kích thích trực tiếp lên đường ra kích thích, nhưng nó kích thích một nơ-ron ức chế trung gian (nơron 2), là nơ-ron tiết ra một loại chất dẫn truyền thần kinh khác để ức chế đường ra thứ hai từ trạm thần kinh.

Giai đoạn thể tích và áp lực của tuần hoàn động mạch và tĩnh mạch

Sự duy trì trương lực là một trong những cách hệ tuần hoàn tự động thích nghi trong thời gian khoảng vài phút đến vài giờ nếu lượng máu bị mất sau một xuất huyết nặng.

Nguyên nhân gây ngoại tâm thu: rối loạn nhịp tim

Ngoại tâm thu thường xuyên gặp trong thông buồng tim, ngoại tâm thu cũng xảy ra khi đứa catheter vào trong buồng thất phải và chén ép nội tâm mạc.

Dinh dưỡng của trẻ sơ sinh

Vấn đề đặc biệt là thường xuyên phải cung cấp đủ dịch cho đứa bé bởi vì tỉ lệ dịch của trẻ sơ sinh là gấp bảy lần so với người lớn, và cung cấp sữa mẹ cần phải có một vài ngày để sản xuất.

Đường cong áp suất động mạch chủ

Sau khi van động mạch chủ đóng, áp suất động mạch chủ giảm chậm suốt thì tâm trương do máu chứa trong các động mạch chun co giãn tiếp tục chảy qua các mạch ngoại vi để về tĩnh mạch.

Điều hòa tuần hoàn: vai trò hệ thống thần kinh tự chủ

Phần quan trọng nhất của hệ thần kinh tự chủ đều hòa tuần hoàn là hệ thần kinh giao cảm, hệ thần kinh phó giao cảm cũng đóng góp một phần khá quan trọng.

Báo động hoặc phản ứng stress của hệ thần kinh giao cảm

Hệ giao cảm cũng đặc biệt được kích hoạt mạnh mẽ trong nhiều trạng thái cảm xúc. Ví dụ, trong trạng thái giận dữ, vùng dưới đồi sẽ bị kích thích, các tín hiệu sẽ được truyền xuống qua hệ thống lưới của thân não.

Tác dụng của cortisol lên chuyển hóa carbohydrate

Tác dụng chuyển hóa của cortisol và glucocorticoid khác được biết nhiều nhất là tác dụng kích thích tạo đường mới tại gan, mức tăng tạo đường mới dưới tác dụng của cortisol có thể tăng từ 6 đến 10 lần.

Những emzym tiêu hóa của tuyến tụy

Khi ban đầu được tổng hợp trong các tế bào tụy, những enzyme phân giải protein tồn tại ở trạng thái không hoạt động gồm trypsinogen, chymotrypsinogen và procarboxypolypeptidase.