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Biologia · 术语表

什么是 A cóclea?

Definição 18.5 Biologia universitária — 3.º ano · 第 18 章 — Sistemas Sensoriais

O som é uma onda de pressão; o problema do ouvido é detectar variações de pressão de algumas dezenas de micropascais no ar e separá-las por frequência. O tímpano e os três ossículos do ouvido médio concentram a força dos 55 mm255\,\mathrm{mm}^{2} da membrana nos 3 mm23\,\mathrm{mm}^{2} da janela oval, elevando a pressão umas vinte vezes — o casamento de impedâncias entre o ar e o líquido do ouvido interno, sem o qual a maior parte do som se refletiria. Dentro da cóclea, um tubo enrolado de 35 mm35\,\mathrm{mm} de comprimento, a onda de pressão percorre a membrana basilar, que é estreita e rígida na base e larga e frouxa no ápice; cada frequência faz a membrana vibrar mais num lugar — as frequências altas perto da base, as baixas perto do ápice — um mapa tonotópico que o encéfalo lê como altura do som. Sobre a membrana ficam as células ciliadas: 35003500 células ciliadas internas numa única fileira, cada uma coroada por um tufo de estereocílios unidos ponta a ponta por finas ligações de ponta; curvar o tufo em direção ao seu cílio mais alto estira as ligações e abre canais de cátions em microssegundos, sem segundo mensageiro algum, e o potássio entra vindo da endolinfa, cuja composição incomum e cujo potencial de +80 mV+80\,\mathrm{mV} dão uma força motriz de 150 mV150\,\mathrm{mV}. As células ciliadas internas sinalizam ao nervo auditivo; as 12 00012\,000 células ciliadas externas, movidas pelo mesmo movimento, se contraem e se alongam com o som por meio da proteína motora prestina e bombeiam energia de volta à vibração da membrana — um amplificador que afina a sintonia cem vezes e é o que falha na maioria das surdezes. A intensidade é medida em decibéis: L=10log⁡10(I/I0)L = 10\log_{10} (I/I_{0}), com I0=1×10−12 W/m2I_{0} = 1 \times 10^{-12}\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2} o limiar da audição; o ouvido funciona ao longo de 120 dB120\,\mathrm{dB}, um trilhão de vezes em intensidade.

À esquerda: a cóclea desenrolada — a membrana basilar passa de rígida a frouxa, e cada frequência tem seu pico em seu próprio lugar. À direita: um tufo de cílios, cujas ligações de ponta abrem mecanicamente os canais de transdução quando o tufo é curvado.
À esquerda: a cóclea desenrolada — a membrana basilar passa de rígida a frouxa, e cada frequência tem seu pico em seu próprio lugar. À direita: um tufo de cílios, cujas ligações de ponta abrem mecanicamente os canais de transdução quando o tufo é curvado.
O órgão de Corti visto de cima: três fileiras de células ciliadas externas com tufos em V, uma fileira de células ciliadas internas. As ligações de ponta de cada tufo abrem os canais; as células externas amplificam, as internas relatam.
O órgão de Corti visto de cima: três fileiras de células ciliadas externas com tufos em V, uma fileira de células ciliadas internas. As ligações de ponta de cada tufo abrem os canais; as células externas amplificam, as internas relatam.

示例

Exemplo 18.6 (Os números do ouvido)

No limiar da audição a membrana basilar se move cerca de 0.1 nm0.1\,\mathrm{nm} e a amplitude de pressão é de 20 µPa20\,\text{µ}\mathrm{Pa}, dois bilionésimos da atmosférica; a 120 dB120\,\mathrm{dB} a pressão é um milhão de vezes maior e o movimento da membrana, de dezenas de nanômetros. Um ouvido jovem escuta de 20 Hz20\,\mathrm{Hz} a 20 kHz20\,\mathrm{kHz} e separa tons distantes 0.3 %0.3\,\% entre si, com a discriminação do código de lugar afinada pelas células ciliadas externas. As 30 00030\,000 fibras do nervo auditivo disparam em compasso com a onda de pressão até cerca de 4 kHz4\,\mathrm{kHz} (travamento de fase), carregando temporização com precisão de dezenas de microssegundos, a partir da qual o encéfalo calcula a direção de um som pela diferença de chegada aos dois ouvidos — de apenas 10 µs10\,\text{µ}\mathrm{s}. Os órgãos do equilíbrio usam as mesmas células ciliadas: nos canais semicirculares a inércia do líquido as curva quando a cabeça gira (aceleração angular), e nos órgãos otolíticos uma camada de cristais de carbonato de cálcio as carrega com a gravidade e a aceleração linear.

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