Tema 5.- Física del oído y la audición 1. El oído y la la audición. audición. 2. El oído oído exte extern rno. o. El oído oído medi medio. o. El oído oído inte intern rno. o. Otol Otolititos os.. Sistema vestibular. vestibular. 3. Procesos Procesos físicos físicos involucrad involucrados os en la la audición. audición. 4. Ley psicofísica psicofísica de Weber-Fe Weber-Fechnet. chnet. Aplicaciones Aplicaciones
El oído y la audición
La generación de sensaciones auditivas es un proceso extraordinariamente extraordinariamente complejo
Etapas básicas: procesado mecánico mecánico de las ondas Captación y procesado Conversión de la señal acústica a impulsos nerviosos nerviosos Procesado neural neural de la información información contenida contenida en los impulsos nerviosos
La captación, captación, procesado procesado mecánico mecánico y la transducció transducción n a impulsos impulsos nerviosos se realiza en el oído.
El procesado procesado neural se realiza en el cerebro.
El oído y la audición
La generación de sensaciones auditivas es un proceso extraordinariamente complejo
Etapas básicas: Captación y procesado mecánico de las ondas Conversión de la señal acústica a impulsos nerviosos Procesado neural de la información contenida en los impulsos nerviosos
La captación, procesado mecánico y la transducción a impulsos nerviosos se realiza en el oído.
El procesado neural se realiza en el cerebro.
Fisiología del sistema auditivo
El oído se divide en 3 zonas: oído externo, medio e interno. Estribo (Adosado a la ventana oval) Yunque Martillo
Canales semicirculares Nervio vestibular
Nervio coclear Cóclea
Pabellón auricular Conducto Auditivo externo Cavidad timpánica Tímpano Ventana redonda
Trompa de Eustaquio
Fisiología del sistema auditivo • Pabellón auricular: • Capta los sonidos • Produce difracción • Útil en la localización
Oído externo: Pabellón auricular y conducto auditivo externo
• Canal auditivo externo: • Conecta con el oído medio • Longitud: 3 cm aprox. • Resonancia: 3-4kHz 25
• Respuesta en frecuencia del oído externo:
) B d ( a10 i c n a n a G0
-10
• Incluyendo el torso, cuello, etc … • Proporciona una ganancia de +20dB entre los 3 y 4 kHz 0.2
0.2
1 2 Frecuencia (kHz)
5
10
Fisiología del sistema auditivo • Pabellón auricular: • Capta los sonidos • Produce difracción • Útil en la localización
Oído externo: Pabellón auricular y conducto auditivo externo
• Canal auditivo externo: • Conecta con el oído medio • Longitud: 3 cm aprox. • Resonancia: 3-4kHz 25
¿Cómo consideraremos el conducto auditivo externo, como un tubo con un lado abierto y otro cerrado, o con los dos lados abiertos?
) B d ( a10 i c n a n a G0
-10
0.2
0.2
1 2 Frecuencia (kHz)
5
10
Física del sistema auditivo
Ejemplo: El canal auditivo externo de un adulo medio es un tubo de 3 cm de longitud y radio de 0.7 cm. Es un tubo abierto por un lado (pabellón auditivo y cerrado por el otro (pabellón timpánico). Obtener la frecuencia fundamental resonante para este tubo. Dato: velocidad del sonido, 344 m/s Solución: Si consideramos el canal auditivo abierto por un lado y cerrado por el otro, la frecuencia fundamental, n=1 es de,
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Si consideramos el canal auditivo abierto por los dos lados, la frecuencia fundamental, n=1 es de, %&& ! *+%% 1 ! $ # ! − 2 " # % # $'
¡las respuestas obtenidas son ligeramente inferior y superior a la respuestas real de un canal timpánico medio!
Fisiología del sistema auditivo
Oído externo: Pabellón auricular y conducto auditivo externo
• La respuesta en frecuencia varía en función del ángulo. • El pabellón auricular, la cabeza y los hombros colorean (modifican) el espectro debido a la difracción (según el ángulo) • Esto este hecho permite la localización en el “plano medio”
¿Qué es el tímpano?
Es
una membrana elástica que convierte las ondas de presión en vibración (ondas mecánicas) que transmite a los huesecillos del oído medio.
Fisiología del sistema auditivo
Oído medio: Tímpano y cadena de huesecillos
• Tímpano: • Conecta con el oído externo • Tímpano - Canal auditivo • Cadena de huesecillos: • Conecta con el oído interno • Estribo - Ventana oval
• Oído medio: Funciones • Transductor: Variación de presión en el aire a vibración. Adaptación de impedancias • Protección en caso de alta intensidad: • Realiza un control automático de ganancia • “Reflejo timpánico” (mecanismo defensivo ante los ruidos intensos. Se contrae el martillo y el tímpano se tensa)
Física del sistema auditivo
Oído medio: Tímpano y cadena de huesecillos
Modelo Mecánico simplificado
Física del sistema auditivo
Oído medio: Tímpano y cadena de huesecillos
Modelo Mecánico simplificado
O
L1
L2
⃗1 S 1
S 2
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⃗1 ! ⃗ ! 1 ! ! ¿Cómo se evalúa la transmisión de la vibración del tímpano a la ventana oval?
Física del sistema auditivo
Oído medio: Tímpano y cadena de huesecillos
Modelo Mecánico simplificado
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1 1 1 # 1 # ! ' → → ! 1 → - 1 ! 1 ¿Y la presión? ¿Cuánto aumenta?
Física del sistema auditivo
Oído medio: Tímpano y cadena de huesecillos
Modelo Mecánico simplificado
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Fisiología del sistema auditivo
Oído interno: Caracol o Cóclea
Contiene en su interior el órgano de Corti y la membrana basilar.
Conversión
de vibraciones a impulsos del nervio auditivo.
Fisiología del sistema auditivo
Oído interno: Caracol o Cóclea La
membrana basilar tiene un espesor y rigidez variables. Al principio es gruesa y rígida, luego delgada y flexible La rigidez decae de forma exponencial al alejarse de la ventana oval La variación de la rigidez afecta a la velocidad de propagación de las ondas a lo largo de la membrana basilar, lo que provoca que sea selectiva en frecuencia
Fisiología del sistema auditivo
Oído interno: Caracol o Cóclea
El órgano de Corti u órgano espiral está en la rampa coclear o media del oído interno de los mamíferos y compuesto por las células sensoriales auditivas llamadas células ciliadas .
Su cometido es transformar la energía mecánica de las ondas sonoras en energía nerviosa.
Cada órgano de Corti descansa sobre dos fibras o cuerdas de la membrana basilar y consta fundamentalmente de dos pilares que se unen formando un arco llamado arcada de Corti o túnel de Corti .
Mide aproximadamente de 25 a 35 mm
Física del sistema auditivo
Oído interno: Caracol o Cóclea
33000 terminaciones nerviosas en la membrana basilar, transforman la onda de presión a lo largo del canal vestibular y el canal timpánico.
Sonoridad y nivel de intensidad
Ley psicofísica de Weber-Fechnet
La sonoridad es una medida subjetiva de la intensidad con la que un sonido es percibido por el oído humano.
Es
decir, la sonoridad es el atributo que nos permite ordenar sonidos en una escala del de mayor intensidad al de menor intensidad.
La unidad que mide la sonoridad es el fonio.
El fon (o fonio) está definido arbitrariamente como la sonoridad de un sonido senoidal de 1 kHz con un nivel de presión sonora (intensidad) de 0 dB
Para una onda sonora armónica de 1 kHz de frecuencia, 50 fones equivalen a 50 dB.
Ley psicofísica de Weber-Fechnet CURVAS ISOFÓNICAS. Son curvas de igual sonoridad. Estas curvas permiten obtener la relación existente entre la frecuencia y la intensidad (en decibelios) de dos sonidos para que éstos sean percibidos como igual de fuertes, con lo que todos los puntos sobre una misma curva isofónica tienen la misma sonoridad.
Gráfica logarítmica que muestra el intervalo de intensidades audibles en función de la frecuencia. El oído humano es sumamente sensible a frecuencias ligeramente por debajo de 3000 Hz.
Ley psicofísica de Weber-Fechnet Ejercicio: Comprobar que si 0 fon corresponden a una sonoridad con una intensidad de 0 dB con una frecuencia de 1 kHz, también una sonoridad de 0 fon podría corresponder a una sonoridad con una intensidad de 60 dB con una frecuencia de 40 Hz.
Tema 5.- Física del oído y la audición 1. El oído y la audición. 2. El oído externo. El oído medio. El oído interno. Otolitos. Sistema vestibular. 3. Procesos físicos involucrados en la audición. 4. Ley psicofísica de Weber-Fechnet. Aplicaciones
• Oído interno: la cóclea o t n e i m a z a l p s e D
Vibración producida por un tono de 400 Hz
32
24 16 8 0 Distancia a la ventana oval (mm)
