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

Đại cương

Tai là bộ máy nghe đồng thời là bộ máy thăng bằng. Vì thế cấu tạo của tai rất đặc biệt, làm sao cho hai chức năng đó phối hợp thực hiện mà không ảnh hưởng tới nhau.

Đặc điểm giải phẫu và tổ chức học

Tai ngoài

Hình: Cấu tạo của tai người.

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.

Ống tai ngoài hơi cong xuống dưới và ra sau. Cấu trúc này có tác dụng bảo vệ tai nhưng hơi khó cho thầy thuốc khi khám tai. Ống tai ngoài có lông và tuyến nhầy (ráy tai), phần da che phủ sụn ống tai dính chặt vào sụn và xương nên rất nhạy cảm, có mụn nhọt hay dụng cụ vào là rất đau. Giới hạn bên trong là màng nhĩ. Màng nhĩ cấu tạo bởi 4 lớp: lớp da liên kết với ống tai ngoài, 2 lớp sợi hình tia và hình vòng bên, trong là niêm mạc, có cán búa áp phía trên, có cơ căng màng nhỉ bám vào cán búa. Nhìn từ ngoài vào thấy màng nhỉ có màu hồng sáng và bóng. Nếu bên trong có mủ thì màng sẽ mất bóng và đục, có thể rạch màng nhỉ để thăm dò hoặc tháo mủ ra.

Tai giữa

Tai giữa gồm có hòm nhỉ nằm trong phần đá của xương thái dương, có dung tích1/2ml, trong đó có 3 xương con: xương búa, xương đe và xương bàn đạp. Thành trước có vòi eustache (vòi nhỉ) thông với hầu, bình thường vòi này đóng, chỉ mở ra để cân bằng áp lực khi nuốt hoặc ngáp. Vì nó thông với hầu nên vi trùng ở hầu có thể đi lên để làm viêm tai giữa, có thể làm thủng màng nhỉ và chảy mủ tai. Tai giữa còn thông với các xoang chủm, có thể gây viêm tai xương chủm. Bên trong là cửa sổ tròn (cửa sổ tiền đình) liên hệ với tiền đình tai trong. Nền của xương bàn đạp đậy lên cửa sổ tiền đình.

Tai trong

Tai trong có cơ quan thinh giác và bộ máy thăng bằng gồm có mê đạo xương và mê đạo màng. Mê đạo xương chứa ngoại dịch còn mê đạo màng chứa nội dịch, nằm trong phần đá của xương thái dương. Cấu tạo của mê đạo (mê lộ) gồm 2 phần: Tiền đình và ống khuyên.

Tiền đình:

Được cấu tạo bởi 2 túi: Túi xoang và túi cầu (xoang nang và cầu nang). Túi xoang liên hệ với tai giữa bằng cửa sổ bầu dục, túi cầu liên hệ bằng cửa sổ tròn, phía phải liên hệ với các ống bán khuyên, phía trái liên hệ với ốc tai, thành bên còn có lỗ để cho dây thần kinh tiền đình và ốc tai đi vào não. Trong tiền đình có một lớp màng gọi là tiền đình màng, lớp này có những đầu mút thần kinh tiền đình gọi là điểm thần kinh cảm giác về áp suất trong tiền đình, ở túi nang có điểm macula utriculi, còn ở túi cầu có điểm macula sacculi. Trong tiền đình chứa một chất gọi là nội dịch, dịch này gần giống dịch nội bào, nhiều kali nhưng it protein hơn.

Các ống bán khuyên:

Có 3 ống bán khuyên sắp xếp theo 3 chiều khác nhau trong không gian, đường kính mỗi ống chừng 2-4m, mỗi ống có một đầu phình. Các ống chụm lại với nhau và thông với tiền đình. Trong ống có lót một lớp màng gọi là màng bán khuyên, ở chổ phình mỗi ống có các đầu mút của thần kinh tiền đình có chức năng tiếp nhận thay đổi áp suất trong các ống này, chúng được gọi là mào bóng (mào thính giác: crista ampularis) trong các ống này cũng chứa nội dịch như trong tiền đình và thông với tiền đình.

Ốc tai:

Ốc tai nằm trong mê đạo xương, có ống ốc tai đó là một ống dài 32mm, xoắn hìnhtrôn ốc 2 vòng rưỡi nằm trong ốc tai. Ốc tai được chia làm 3 phần nhỏ có 2 màng chạy suốt từ đầu đến cuối ốc tai. Đó là vịn tiền đình ở phía trên bên phải, vịn màng nhỉ ở dưới và vịn ốc tai hay vịn trung tâm trong ốc tai. Vịn tiền đình liên hệ vối cửa sổ bầu dục còn vịn màng nhỉ liên hệ với cửa sổ tròn. Vịn ốc tai có cơ quan Corti, đó là bộ máy thính giác. Trong ống này có chứa nội dịch và thông với tiền đình cũng như các ống bán khuyên. Cơ quan Corti gồm có những tế bào Corti, đường hầm và màng phủ Corti.

Tế bào Corti đó là những tế bào có lông là những receptor thính giác, được chia thành 4 lớp: 3lớp ngoài có khoảng 20.000 tb dựa vào thành bên của đường hầm Corti, lớp trong có 3.500 tế bào nằm bên kia đường hầm. Trên đầu tế bào này có lông, xuyên qua tấm lưới đượ bao phủ bởi màng phủ. Đuôi của những tế bào Corti là những sợi thần kinh sẽ tạo thành thần kinh ốc tai (thính giác ).

Đường hầm Corti là những tế bào trụ tròn xếp thành hai dãy chụm đầu vào nhau tạo thành đường hầm chạy suốt từ đầu đến cuối ố tai.

Màng phủ Corti là một màng mỏng, đàn hồi, nằm trên đầu những tế bào lớp ngoài của tế bào Corti, ôm lấy những tế bào này.

Màng đáy là những vách ngăn giữa vịn màng nhĩ và vịn trung tâm trong ốc tai, vịn tiền đình có 2 phần: Phần xương ở phía vịn tiền đình và phần màng ở phía vịn trung tâm trong ốc tai.  Màng này gồm những sợi liên kết chạy ngang tạo thành 1 vách ngăn giữa vịn màng nhỉ và vịn tung tâm. Đặc điểm màng này có thể cho ngoại dịch trong vịn màng nhĩ thấm qua. Vì vậy đường hầm Corti và đáy những tế bào có lông của corti đều ngâm mình trong ngoại dịch. Trong lúc đó, những lông của tế bào Corti lại ngâm mình trong nội dịch. Đó là một điểm cần chú ý vì thành phần trong nội dịch tương tự như dịch nội tế bào (chứa nhiều kali hơn nhưng ít protein hơn nội dịch tế bào). Ngoại dịch có thành phần gần giống dịch não tuỷ (có nhiều natri) nhưng lại có nhiều protein hơn dịch não tuỷ. Có lẽ sự chênh lệch thành phần giữa dịch nội bào và ngoại bào đóng vai trò trong hoạt động điện khi có kích thích của những sóng âm ở nội dịch và ngoại dịch, trong lúc đó, màng đáy và màng phủ đều rung chuyển mỗi khi có thay đổi áp suất do sóng âm gây nên.

Các đường dẫn truyền thần kinh thị giác và thăng bằng

Dây thần kinh VIII:

Gồm có hai thành phần: tiền đình là các sợi trục bắt nguồn từ tiền đình và các ống khuyên, nhánh ốc tai bắt nguồn từ các tế bào Corti trong ốc tai. Cả hai nhập lại với nhau thành dây VIII, nhưng các bó vẫn riêng lẻ và có nhiệm vụ khác nhau. Dây VIII cùng chạy chung một lỗ với dây VII (mặt) trong ống tai rồi thoát ra khỏi lỗ ống tai để vào hố sọ sau. Tại đây nó tách thành 2 rễ: rễ tiền đình và rễ ốc tai, chui vào thân não ở rãnh hành cầu để vào các nhân ở cầu não rồi chúng được phân chia đường đi khác nhau theo chức năng.

Dây thần kinh VIII ốc tai:

Vvào nhân lưng và nhân bụng của nhân VIII, đó là trung tâm phản xạ thính giác ở cầu não, từ đó chạy vào thể gối giữa của đồi thị, rồi lên vỏ não vùng thái dương. Ngoài ra cũng có một số sợi bắt chéo sang bên đối diện chạy vào tiểu não hoặc vào đồi thị  rồi lên vỏ não bên đối diện, dây VIII tiền đình vào nhân tiền đình ở cầu não, rẽ ngay sang tiểu não, một số chạy thẳng lên đồi thị cùng bên, một số khác bắt chéo sang đồi thị bên đối diện. Ngoài ra còn những bó chạy xuống tuỷ sống cùng bên và bắt chéo sang bên đối diện rồi chạy xuống tuỷ sống.

Chức năng của tai

Tai có hai chức năng khác nhau.

Chức năng thăng bằng

Tiền đình và các ống bán khuyên là nơi có các đầu mút sợi thần kinh nhận cảm về sự thay đổi áp suất chất nội dịch trong tai rồi truyền theo thần kinh tiền đình lên các phần thần kinh trung ương để thực hiện chức năng thăng bằng. Magnus chia thành hai loại thăng bằng:

Thăng bằng tư thế:

Thăng bằng tư thế do tiền đình đảm nhiệm, các bộ phận nhận cảm trong tiền đình có liên quan với trương lực cơ và phản xạ trọng lượng cơ thể đè lên hai bàn chân gây phản xạ thăng bằng trong tư thế đứng. Đó là thăng bằng tư thế trong trạng thái tĩnh.

Thăng bằng chỉnh thế:

Khi thực hiện những động tác phức tạp làm chuyển động nội dịch trong các ống bán khuyên. Các ống này được sắp xếp 3 chiều khác nhau trong không gian. Khi thay đổi tư thế thì các chất dịch này chuyển động theo hướng ngược lại với động tác, nên người ta sẽ nhận biết được sự thay đổi đó và biết được vị trí đỉnh đầu của mình nằm ở hướng nào trong không gian. Khi tổn thương ống bán khuyên nào thì đầu ngả về phía bên đó, nếu tổn thương cả 3 ống thì bị chóng mặt và dễ bị ngã, gọi là rối loạn tiền đình. Căn cứ vào đường đi của dây tiền đình lên trung ương tới các phần thần kinh khác, ta thấy có mối liên quan với các bộ phận khác trong phản xạ thăng bằng khi làm các động tác phức tạp nhưng vẫn đảm bảo tính chính xác của nó:

Các cơ vận nhãn định hướng đường chân trời, khi mất thăng bằng thì bị lay tròng mắt.

Tiểu não điều khiển các loại thăng bằng nói trên.

Nhân đỏ và nhân tiền đình điều khiển trương lực cơ

Vỏ não đóng vai trò điều khiển chỉ đạo chung.

Tuỷ sống thực hiện các mệnh lệnh vận cơ và trương lực cơ để giữ thăng bằng hoặc thực hiện các động tác chính xác.

Thí nghiệm: Cho một người ngồi trên ghế quay, chạy 10 vòng trong 20gy (2gy/1 vòng) khi dừng lại thì xuất hiện lay tròng mắt, nếu quá 25gy mà chưa hết lay tròng mắt thì người đó quá nhạy cảm với xóc, những người này dễ bị say nóng, say xe, máy bay, tàu thuỷ... Nếu dưới 10gy mà đã hết lay thì người này kém nhạy với xóc, khó phân biệt phương hướng. Hai loại người này sẽ bị loại khi khám tuyển phi công thuỷ thủ. Để giảm bớt hiện tưọng nhạy cảm với xóc thì cần được luyện tập như tập xà, nhào lộn, dánh đu... sẽ hạn chế được bệnh say nóng.

Chức năng thính giác

Tính chất vật lý của tiếng động:

Tiếng động là sự chuyển động của sóng âm trong các môi trường: khí, lỏng, rắn, trong chất khí và lỏng, sóng âm chuyển động theo chiều dài, còn trong chất rắn thì chuyển động theo cả hai chiều: dài và ngang.

Tốc độ sóng âm trong chất khí: 340m/gy, trong nước: 1460m/gy.

Khả năng phân biệt của tai người:

Người ta có thể phân biệt được 34000 âm thanh khác nhau, nhưng quy ra 3 loại chính:

Âm độ: (hauteur) là độ cao của âm, tính tần số dao động bằng Herzt (Hz) trong 1 giây. Tai người chỉ nghe được trong phạm vi > 16 < 20.000 Hz (cao quá hoặc thấp quá thì không nghe được. Trong âm nhạc, các âm: đồ, rê, mi, fa, sol, la, si (8 octaves) có tqf 14 đến 4000 Hz.

Cường độ: (intensité) tính bằng Watt/cm2. Đơn vị của cường độ sóng âm là bel = 10-6 Watt/cm2. Tính cường độ là decibel (Db). Cường độ âm yếu hoặc mạnh quá thì cũng không nghe được, mạnh quá sẽ gây cảm giác đau tai, có khi rách màng nhĩ.

Âm sắc: (timbre) là âm thanh phát ra do nhiều nguồn khác nhau như khi chơi nhạc: tiếng sáo, kèn, violon..., cho nhiều âm sắc khác nhau. Nhờ âm sắc khác nhau đó mà người ta có thể phân biệt được giọng nói của người quen hay lạ. Nhờ âm sắc khác nhau mà người ta chọn loại nhạc cụ mà mình ưa thích và cũng nhờ nhiều loại nhạc cụ có âm sắc khác nhau mà có thể biểu diễn hoà nhạc.

Cường độ một số âm thường gặp và tiếng ồn

Đường dẫn truyền âm thanh và cơ chế dẫn truyền:

Dẫn truyền tiếng động bằng con đường bình thường:

Khi sóng âm lọt vào tai thì nó rung màng nhĩ, cán búa bị rung nên đập vào xương đe, xương đe thúc vào xương bàn đạp, xương bàn đạp đạp vào cửa sổ bầu dục. Cửa sổ bầu dục bị rung với tần số giống như của màng nhĩ và âm thanh sẽ được dẫn truyền trong chất dịch nằm trong vịn tiền đình làm rung màng Reissner và màng đáy gây biến đổi điện thế ở tế bào Corti và theo dây thần kinh ốc tai vào trung ương ở thuỳ thái dương (hình 4).

Như vậy sóng âm được truyền đi qua 4 giai đoạn:

Giai đoạn 1: sóng âm chuyển động trong không khí đến màng nhĩ làm rung màng nhĩ, làm cho cán búa bị rung.

Giai đoạn 2: Sóng âm biến thành lực cơ học làm cho hệ xương con ở tai giữa hoạt động như một đòn bẩy, lực này đạp vào cửa sổ bầu dục.

Giai đoạn 3: Từ cửa sổ bầu dục, sóng âm di chuyển trong chất dịch ở vịn tiền đình làm rung màng reissner và màng đáy gây kích thích tế bào Corti.

Giai đoạn 4: tế bào Corti bị kích thích, khử cực và gây xung động điện dẫn truyền trong dây thần kinh ốc tai đến trung ương thính giác cả hai bán cầu não. Các trung tâm thính giác này sẽ nhận được âm thanh.

Dẫn truyền tiếng động bằng đường xương:

Nếu dùng âm thoa gõ vào vật cứng xong cắm vào đầu, trong khi đó tai đã bịt kín vẫn nghe được tiếng rung của âm thoa.

Đặt đồng hồ đeo tay (loại đồng hồ có tiếng kêu) vào giữa các răng cửa và ngậm mồm, bịt tai, cũng nghe được tiếng tích tắc của đồng hồ. Hoặc ngậm miệng, bịt tai, cắn hai hàm răng vào nhau cũng nghe được tiếng kêu của răng va nhau.

Điều nói trên được giải thích là tiếng động dẫn truyền trong chất rắn (xương), truyền vào chất dịch ở vịn tiền đình và dẫn truyền tiếp theo cơ chế nói trên. Dĩ nhiên người ta không dùng con đường này để nghe, mà có giá trị chẩn đoán nguyên nhân điếc.

Hình. Đường dẫn truyền âm thanh.

Các nguyên nhân điếc:

Điếc bẩm sinh: điếc này thường kèm theo câm gọi là câm điếc. Nguyên nhân là tật ống tai ngoài, màng nhĩ quá dày, hệ xương con không hoạt động, cơ quan Corti không phát triển, vùng thính giác ở vỏ não không phát triển hoặc bị tổn thương bẩm sinh.

Điếc mắc phải: nếu điếc xảy ra chậm, khi trẻ đã biết nói nhiều thì không câm. Nguyên nhân do thủng màng nhĩ lớn, hệ xương con bị dính hoặc bị huỷ hoại do viêm tai giữa. Đa số trường hợp này không hồi phục phải dùng máy nghe.

Điếc thần kinh: thường do thuốc gây độc hại thần kinh ốc tai như steptomycin trong điều trị lao lâu ngày, dùng quinin liều cao trong sốt rét kéo dài... lúc đầu chỉ ù tai sau đó lãng tai, cuối cùng bị điếc, ngừng thuốc ngay có thể hồi phục, nếu không sẽ bị điếc không hồi phục.

Điếc già: tế bào Corti kém hoạt động hoặc vùng thính giác vỏ não bị thoái hoá cũng là loại điếc thần kinh do già nua.

Người ta có thể dùng máy xác định khả năng nghe để phát hiện điếc bằng cách cho đối tượng nghe những âm thanh đơn ở nhiều tần số khác nhau nhờ một tai nghe gắn vào máy. Cường độ ngưỡng của mỗi tần số được xác định và ghi lên biểu đồ, so sánh số với biểu đồ chuẩn của người bình thường. Máy đo thính giác có thể đo được mức độ điếc và hình ảnh các loại âm nghe được.