Ear anatomy

• Overview of the ear
• Anatomy of the ear
  • Outer ear
    • Pinna
    • Ear canal
  • Middle ear
    • Tympanic membrane (eardrum)
    • Auditory ossicles and muscles
    • Converting sound wave vibrations into inner ear fluid movement
  • Inner ear
    • Cochlea
    • Chambers of the cochlea
    • Organ of corti
• Physiology of the middle ear
  • Concentration of energy
  • Protection of inner ear
  • Coordinating speech with hearing

• Physiology of the inner ear
  • Cochlea hair cells
  • Role of inner hair cells
  • Role of outer hair cells
  • Other components of cochlea physiology
  • Sound transduction
  • Sensory coding
• Equilibrium: Coordination and balance
  • Saccule and utricle
  • The semicircular canals: Detecting rotational acceleration
• Dysfunctions of the ear
  • Deafness
  • Neural prebycusis
  • Vertigo
  • Meniere’s syndrome
• Treatments for hearing loss
  • Hearing aids
  • Cochlear implants

Overview of the ear

The ear is the sense organ that enables us to hear. Hearing can be defined as the perception of sound energy via the brain and central nervous system. Hearing consists of two components: identification of sounds (what the sound is) and localisation of those sounds (where the sounds are coming from). The ear is divided into three main parts – the outer ear, the middle ear, and the inner ear. The inner ear is filled with fluid. The inner ear also contains the receptors for sound which convert fluid motion into electrical signals known as action potentials that are sent to the brain to enable sound perception. A halláshoz tehát a levegőben terjedő hanghullámokat a belső fül felé kell terelni és a belső fülbe kell továbbítani. A külső és a középfül szerepe a hang továbbítása a belső fülbe. Azáltal, hogy a hangátvitel során felerősítik a hangenergiát, segítenek kompenzálni a hangenergia veszteségét, amely a hanghullámok levegőből vízbe jutásakor természetesen bekövetkezik. A hanghullámok idegi akciós potenciálokká történő átalakítása mellett a belső fül felelős az egyensúlyérzékelésért is, ami az általános egyensúlyi és koordinációs képességeinkkel kapcsolatos.

A fül anatómiája

Külső fül

A külső fül tölcsérként működik, amely a levegő rezgéseit a dobhártyához vezeti. Emellett a hangok lokalizálása is a feladata. A balról vagy jobbról érkező hangok hanglokalizációját kétféleképpen határozzuk meg. Először is, a hanghullám a hanghoz közelebbi fülhöz valamivel korábban jut el, mint a másik fülhöz. Másodszor, a hang kevésbé intenzív, amikor eléri a másik fület, mivel a fej hanggátként működik, és részben megzavarja a hanghullámok terjedését. Mindezeket a jeleket az agy integrálja, hogy meghatározza a hang forrásának helyét. Ezért nehéz lokalizálni a hangot csak egy füllel. A külső fül a fülkagylóból és a hallójáratból áll.

Fülkagyló

A fülkagyló egy kiemelkedő, bőrrel borított lebeny, amely a fej oldalán található, és a fül külsőleg látható része. A fülcimpa kivételével porcok alakítják és támasztják alá. A fülkagyló összegyűjti a hanghullámokat, és a külső hallójáratban a fülkagylón kialakított mintázatokon, az úgynevezett csigavonalakon és mélyedéseken keresztül vezeti le azokat. Alakja részben leárnyékolja a fülhöz hátulról érkező hanghullámokat is, így az ember meg tudja állapítani, hogy egy hang közvetlenül elölről vagy hátulról érkezik-e.

Fülcsatorna

A felnőtteknél a hallójárat nagyjából 3 cm hosszú, és enyhén S alakú. A nyílásánál porc, a hosszának többi részén pedig csont támasztja alá. A bőr béleli a csatornát, és mirigyeket tartalmaz, amelyek váladékot termelnek, amely az elhalt hámsejtekkel keveredve cerument (fülzsír) termel. A cerumen a hallójárat bejáratát őrző finom szőrszálakkal együtt segít megakadályozni, hogy a levegőben lévő részecskék elérjék a hallójárat belső részeit, ahol felhalmozódhatnak vagy megsérülhet a dobhártya, és zavarhatják a hallást. A cerumen általában kiszárad és kihullik a hallójáratból. Néha azonban becsapódhat és zavarhatja a hallást.

Képeink újraközlésével kapcsolatos információk

Középfül

A középfül a külső és a belső fül között helyezkedik el. A külső fül hallójáratától a dobhártya (a dobhártya) választja el. A középfül feladata, hogy a dobhártya rezgéseit átadja a belső fül folyadékának. A hangrezgéseknek ezt az átvitelét a középfülön átívelő, mozgó kis csontok, az úgynevezett csontocskák láncolata és a hozzájuk tartozó kis izmok teszik lehetővé.

Timpánhártya (dobhártya)

A dobhártyát általában dobhártyának nevezik, és elválasztja a hallójáratot a középfültől. Átmérője körülbelül 1 cm, és külső felületén enyhén homorú (befelé görbülő). A hangok hatására szabadon rezeg. A membrán erősen beidegzett, ezért nagyon érzékeny a fájdalomra. Ahhoz, hogy a membrán szabadon mozogjon, amikor levegő éri, a nyugalmi légnyomásnak a dobhártya mindkét oldalán azonosnak kell lennie. A membrán külső oldala a hallócsövön keresztül ki van téve a légköri nyomásnak (annak a környezetnek a nyomásának, amelyben találjuk magunkat), így az az üreg, amelyben a membrán található, az úgynevezett tympanikus üreg, folytonos az állkapocs és a mellkas területén lévő sejtekkel. Normális esetben a hallócső lapos és zárt, de a nyelés, az ásítás és a rágás felhúzza a csövet, így a levegő beléphet a tympánüregbe vagy távozhat onnan. A hallócsőnek ez a megnyílása lehetővé teszi, hogy a középfülben lévő légnyomás kiegyenlítődjön a légköri nyomással, így a dobhártya mindkét oldalán a nyomás kiegyenlítődik egymással. A dobhártya egyik oldalán lévő túlzott nyomás tompítja a hallásérzékelést, mivel a dobhártya nem tud szabadon rezegni. Ha a külső nyomás gyorsan változik, például repülés közben, a dobhártya fájdalmasan kidudorodhat, mert ahogy a fülön kívüli nyomás változik, a középfülben lévő nyomás változatlan marad. Az ásítás vagy nyelés ilyenkor megnyitja a hallójáratot, így a dobhártya mindkét oldalán kiegyenlítődik a nyomás, és a dobhártya “visszapattan” a helyére, ami enyhíti a nyomási torzulást. Mivel a hallócső az állkapocs/torok területét köti össze a füllel, lehetővé teszi, hogy a torokfertőzések viszonylag könnyen átterjedjenek a középfülbe. A középfülgyulladás gyakori a gyermekeknél, mivel a hallócsövük a felnőttekhez képest viszonylag rövid. Ez folyadék felhalmozódásához vezet a középfülben, ami nemcsak fájdalmas, hanem megzavarja a hang átvitelét is a középfülben. Ha a fertőzés kezeletlen marad, az állkapocs melletti sejtekből átterjedhet, és agyhártyagyulladást (az agyhártya gyulladása) okozhat. A középfülgyulladás a fülkagylók összeolvadását is okozhatja, ami halláscsökkenést eredményezhet.

A hallócsontok és izmok

A dobhártyaüregben található a test három legkisebb csontja és két legkisebb izma. A csontokat hallócsontoknak is nevezik, és a dobhártyát kötik össze a belsőfüllel. A csontokat a legkülsőtől a legbelső felé haladva malleusnak, incusnak és stapesnek nevezik.

• Malleus: A malleus a dobhártyához kapcsolódik. Van egy nyele, amely a dobhártya belső felületéhez csatlakozik, és egy feje, amely a dobhártyaüreg falán függ.
• Incus: Az incus a dobhártyához közelebbi oldalon a malleushoz, a belső fülhöz közelebbi oldalon pedig a stapeshez kapcsolódik.
• Stapes: A kengyelnek van egy íve és egy talplemeze. Ezt a talplemezt egy gyűrűszerű szövetdarab tartja egy ovális ablaknak nevezett nyílásban, amely a belső fül bejárata.
• Stapedius és Tensor tympani: A stapedius a belső fülnek az az izma, amely a stapesre helyeződik. A tensor tympani a belső fül izma, amely a malleusra helyeződik.

A hanghullámok rezgéseinek átalakítása a belső fül folyadékának mozgására

Amint a dobhártya a léghullámok hatására rezeg, a belső fül csontjainak láncolata ugyanezen a frekvencián mozgásba jön. A mozgás frekvenciája a dobhártyáról áttevődik az ovális ablakra (egy másik szerkezet a fülben), ami azt eredményezi, hogy minden egyes rezgésnél nyomás nehezedik az ovális ablakra. Ez a belső fülfolyadék hullámszerű mozgását eredményezi az eredeti hanghullámmal azonos frekvencián. A folyadék mozgásba hozásához azonban nagyobb nyomás szükséges, így a nyomást fel kell erősíteni. A levegőben terjedő hanghullám nyomásának ez az erősítése a folyadék rezgésbe hozásához a fülkagylóban két mechanizmushoz kapcsolódik. Először is, a dobhártya felülete sokkal nagyobb, mint az ovális ablaké. Ezenkívül a fülkagylók karhatása nagymértékben megnöveli az ovális ablakra ható erőt. Az e mechanizmusok révén keletkező többletnyomás elegendő ahhoz, hogy a fülkagyló folyadékot mozgásba hozza.

Belsőfül

A belső fül az egész fül legmélyebb része, és a csontos labirintusnak nevezett helyen található, amely csontos átjárók labirintusa, amelyet húsos csövek hálózata, a hártyás labirintus bélel. A csontos és a hártyás labirintus között egy folyadékpárna, az úgynevezett perilympha található, míg a hártyás labirintuson belül egy endolympha nevű folyadék található. A belső fülön belül található egy előfülnek nevezett kamra, amely fontos szerepet játszik az egyensúlyérzékelésben. Az egyensúlyt a cikk további részében tárgyaljuk. (Egyensúly – koordináció és egyensúly)

Cochlea

A vestibulumból indul ki a cochlea, amelyet néha a hallás szervének is neveznek, mivel az egész fülnek ez az a része, amely a hangrezgéseket ténylegesen a hallás érzékelésévé alakítja át. A csiga csigaszerű spirál alakú, így a hosszabb csiga egy zárt térben is elfér. A csiga alul kb. 9 mm széles és 5 mm magas, és a modiolusnak nevezett szivacsos csont egy része körül kanyarog. A modiolus olyan alakú, mint egy csavar, amelynek menetei egy spirális platformot alkotnak, amely megtámasztja a csigát, amely húsos és nem képes önmagát megtartani.

A csiga kamrái

A csiga három folyadékkal teli kamrát tartalmaz, amelyeket membránok választanak el egymástól. A felső kamrát, a scala vestibulát, és az alsó kamrát, a scala tympani-t, perilympha tölti ki. A scala tympani-t másodlagos dobhártya fedi. A középső kamra a scala media, vagyis a csigacsatorna. Ezt a perilympha helyett endolimma tölti ki.

Corti-szerv

A corti-szervet egy membrán, az úgynevezett basilaris membrán tartja. Körülbelül borsó nagyságú, és átalakítóként működik, a rezgéseket idegimpulzusokká alakítja. Szőrsejtekkel és támasztósejtekkel rendelkezik. A szőrsejtek apikális felületén hosszú, merev mikrovillák, úgynevezett sztereocíliák találhatók. A mikrovillák finom, szőrszerű struktúrák a sejteken, amelyek segítenek a sejtfelület növelésében. Ezeknek a sztereocíliáknak a tetején egy kocsonyaszerű membrán, a tectorialis membrán található. A Corti-szerv hosszában négy sor szőrsejt kanyarog spirálisan. Ezek közül körülbelül 3500 belső szőrsejt (IHC) található, amelyek mindegyike 50-60 sztereocíliából álló, a rövidtől a magasig osztályozott csoporttal rendelkezik. További 20 000 külső szőrsejt (OHC) található, amelyek három sorban helyezkednek el az IHC-kkel szemben. Minden OHC kb. 100 sztereocíliával rendelkezik, amelyek csúcsa a felettük lévő tectorialis membránba ágyazódik. Ezek a külső szőrsejtek állítják be a csiga válaszát a különböző hangfrekvenciákra, hogy a belső szőrsejtek pontosabban tudjanak működni. Az alábbiakban részletesebben tárgyaljuk azokat az élettani mechanizmusokat, amelyek révén a cochleában lévő szőrsejtek a hallást előidézik. (A belső fül élettana)

Physiology of the inner ear a középfül

Energiakoncentráció

A középfülben lévő hallócsontok feladata, hogy a rezgő dobhártya energiáját koncentrálják, hogy az ovális ablaknál egységnyi területre vetítve nagyobb erőt fejtsenek ki, a korábban leírtak szerint.

A belső fül védelme

Ezeken kívül a hallócsontok és a hozzájuk tartozó izmok védelmi funkciót is ellátnak. Hangos zajra válaszul a tensor tympani befelé húzza és megfeszíti a dobhártyát. Ezzel egyidejűleg a stapedius csökkenti a kengyel mozgását. Az izmok e műveleteit együttesen tympanikus reflexnek nevezzük. Ez a reflex tompítja a rezgések átvitelét a dobhártyáról az ovális ablakba. Úgy gondolják, hogy a tympanikus reflex evolúciós alkalmazkodás a hangos, de lassan felépülő zajok, például a mennydörgés elleni védelem érdekében. Mivel azonban körülbelül 40 ms késleltetéssel működik, nem elég gyors ahhoz, hogy megvédje a belső fület az olyan hirtelen hangos zajoktól, mint a lövések. Nem védi megfelelően a fület az olyan tartós hangos zajoktól sem, mint a gyári zajok vagy a hangos zene. Ezek a zajok visszafordíthatatlanul károsíthatják a belső fülben lévő szőrsejtek sztereocíliáit, ami halláskárosodáshoz vezethet.

A beszéd és a hallás összehangolása

A középfül izmai a beszéd és a hallás összehangolásában is segítenek, hogy a saját beszédünk hangja ne legyen olyan hangos, hogy károsítsa a belső fülünket, és elnyomja a más forrásból származó halk vagy magas hangokat. Amikor éppen beszélni készülünk, az agy jelzi a középfül izmainak, hogy húzódjanak össze, és a saját hangunk hangjával összehangolva tompítsák a hallásérzékelést. Ez teszi lehetővé, hogy másokat halljunk, miközben mi magunk beszélünk.

A belső fül élettana

A csigahártya szőrsejtjei

Mint korábban említettük, a csigahártya az a szerv, amely lehetővé teszi a hangérzékelést. A csiga fiziológiája a belső és a külső csiga szőrsejtjeinek működése körül forog. Magukon a sejteken kívül a csiga számos más összetevője is hozzájárul a hallás képességéhez.

A belső szőrsejtek szerepe

A belső szőrsejtek a hang mechanikai erejét (a csiga folyadék rezgését) a hallás elektromos impulzusaivá (az agyba hallási üzeneteket küldő akciós potenciálokká) alakítják át. Kommunikálnak az agyba vezető hallóideget alkotó idegrostokkal. Amikor a neurotranszmitterek (a sejtek által ingerekre válaszul felszabaduló vegyi anyagok) felszabadulásának sebessége megnő ezekből a szőrsejtekből, az idegrostok tüzelési sebessége is megnő. Ez akkor következik be, amikor a szőrsejtek feszültsége pozitívabbá válik. Ezzel szemben, amikor a szőrsejtek feszültsége negatívabbá válik, a szőrsejtek kevesebb neurotranszmittert bocsátanak ki, és az idegrostok tüzelési sebessége csökken.

A külső szőrsejtek szerepe

A belső szőrsejtekkel ellentétben a külső szőrsejtek nem jelzik az agynak a beérkező hangokat. Ehelyett aktívan és gyorsan megnyúlnak a sejtmembrán feszültségének változására válaszul. Ezt a viselkedést elektromotilitásnak nevezzük. Amikor a külső szőrsejtek megnyúlnak, a bazilláris membrán mozgása felerősödik. Úgy gondolják, hogy a bazilláris membránnak ez a módosulása javítja és hangolja a belső szőrsejtek stimulációját. A külső szőrsejtek tehát fokozzák a belső szőrsejtek receptorait, növelve a hangintenzitásra való érzékenységüket, és nagymértékben megkülönböztetővé téve őket a különböző hangmagasságok között.

A cochleáris fiziológia egyéb összetevői

A belső és külső szőrsejtek aktivitását a cochleán belül számos egyéb összetevő teszi lehetővé. Ezek legfontosabb összetevői a következők:

Bazilláris membrán

A hallócsontok rezgése, ahogyan azt korábban leírtuk, végül láncreakciók sorozatán keresztül a bazilláris membrán rezgéséhez vezet, amelyen a szőrsejtek nyugszanak. A hallócsontok rezgése során a kengyel gyorsan befelé és kifelé rezeg, ami a baziláris membrán lefelé és felfelé, valamint a másodlagos dobhártya kifelé és befelé történő rezgéséhez vezet. Ez másodpercenként akár 20 000-szer is megtörténhet.

Endolimfa

A belső szőrsejtek megfelelő működéséhez a sztereocíliák hegyét endolimfában kell fürdetni, amelynek kivételesen magas a káliumion (K+) koncentrációja, ami erős elektrokémiai gradienst (nagy feszültségkülönbséget) hoz létre a szőrsejt csúcsától a bázisáig. Ez az elektrokémiai gradiens biztosítja az energiát, amely lehetővé teszi a szőrsejt működését. A sztereocíliák és az endolimfa közötti kölcsönhatást a továbbiakban tárgyaljuk. (Stereocíliák)

Tektoriális membrán

A külső szőrsejtek sztereocíliáinak csúcsa a tektoriális membránba ágyazódik, míg a belső szőrsejtek sztereocíliái nagyon közel kerülnek a membránhoz. A tectorialis membrán egy modiolus nevű szerkezethez van rögzítve, amely viszonylag mozdulatlanul tartja, miközben a basilaris membrán és a szőrsejtek rezegnek. A bazilláris membrán rezgése ezért a szőrsejtek nyíródását okozza a tectorialis membránnal szemben, a szőrsejtek sztereocíliáit előre-hátra hajlítva.

Stereocíliák

A belső szőrsejtek minden egyes sztereocíliájának tetején egy fehérje mechanikusan kapuzott ioncsatornaként működik. Ezenkívül van egy finom, nyúlós fehérjefonal, az úgynevezett csúcskapcsolat, amely rugóként nyúlik az egyik sztereocílium ioncsatornájától a mellette lévő streocílium oldalára. Az egyes belső szőrsejteken a sztereocíliák magassága fokozatosan növekszik, így a legmagasabbak kivételével mindegyiknek vannak csúcskapcsolatai, amelyek a mellettük lévő magasabb sztereocíliákhoz vezetnek. Amikor egy magasabb sztereocílium elhajlik egy rövidebbtől, meghúzza a csúcskapcsolatot, így a rövid sztereocílium ioncsatornája megnyílik. A sztereocíliákat fürdető endolimfában nagyon magas a K+ -ionok koncentrációja, így amikor a csatorna megnyílik, gyors K+ -áramlás indul meg minden egyes szőrsejtbe. Ezáltal a szőrsejt feszültsége pozitívvá válik, amikor a csatorna nyitva van. Amikor a sztereocíliát a másik irányba hajlítjuk, a csatorna bezárul, és a sejt feszültsége negatívvá válik. Amikor a sejtfeszültség pozitív, a belső szőrsejtek neurotranszmittert bocsátanak ki, amely stimulálja a szőrsejt tövében lévő érzékelőidegeket. Ez akciós potenciálok keletkezéséhez vezet a csigaidegben.

Hangtranszdukció

A hangenergiának olyan idegi jellé történő átalakítását, amelyet az agy hangérzékelésként értelmez, a fent leírtak szerint, hangtranszdukciónak nevezzük. Az alábbi ábra összefoglalja ezt a folyamatot:

Érzékszervi kódolás

Hangos vs. halk hangok

A Corti-szerv lehetővé teszi számunkra a különböző hangerősségek megkülönböztetését. A hangos hangok erőteljesebb rezgéseket keltenek a Corti-szervben, ezáltal nagyobb számú szőrsejtet gerjesztenek a baziláris membrán nagyobb területén. Ez azt eredményezi, hogy a cochlea idegben nagy gyakorisággal indulnak be akciós potenciálok. A Corti-szerv széles területéről származó intenzív aktivitást a cochlea idegrostjaiban ezért az agy érzékeli, és hangos hangként értelmezi. A lágy hangok érzékelésére fordítva történik.

Magas és mély hangok

A baziláris membrán lehetővé teszi számunkra a magas és mély hangok megkülönböztetését. A membránt különböző hosszúságú, rövid, merev rostok hálózzák be. Az alsó végén a baziláris membrán rögzül, keskeny és merev. A felső végén azonban nem rögzített, szélesebb és rugalmasabb. A baziláris hártya egyik területének rezgése rezgéshullámot indít el a hártya hosszában és vissza. Ezt nevezik állóhullámnak, és olyan, mintha egy húrt az egyik végén megpengetnénk, ami hullámrezgést okoz (mint a gitáron). Az állóhullám csúcsamplitúdója alacsony frekvenciájú hangok esetén a felső végéhez közel, magasabb frekvenciájú hangok esetén pedig az alsó végéhez közel van. Amikor az agy főként a felső végén lévő belső szőrsejtektől kap jeleket, akkor ezt a hangot mély hangként értelmezi. Hasonlóképpen, amikor az agy főként a belső szőrsejtek alsó végén lévő jeleket fogadja, a hangot magas hangként értelmezi. A mindennapi élet valóságában a beszéd, a zene és más mindennapi hangok nem tiszta hangok. Ehelyett összetett rezgésmintákat hoznak létre a baziláris membránban, amelyeket az agynak dekódolnia és értelmeznie kell.

Egyensúly: Koordináció és egyensúly

Bár úgy gondolunk a fülre, mint a hallás érzékszervére, eredetileg nem erre a célra fejlődött ki. Ehelyett eredetileg a koordinációra és az egyensúlyra való alkalmazkodás volt, amit együttesen egyensúlyérzéknek nevezünk. A gerincesek csak később fejlesztették ki a fülcsigát, a középfül struktúráit és ebből következően a fül hallási funkcióját. Az embernél a fül azon részei, amelyek az egyensúlyérzéket lehetővé teszik, a vestibuláris apparátus (vagy vestibulum). Ez a három félkörös csatornából, valamint a két kamrából – a sacculából és az utrikulából – áll. Az egyensúlyérzéknek két összetevője van. Az egyik a statikus egyensúlyérzék, amely a fej irányának érzékelésére utal, amikor a test nem mozog. A második a dinamikus egyensúly, amely a mozgás vagy a gyorsulás érzékelésére utal. A gyorsulás viszont felosztható lineáris gyorsulásra, amely a sebesség (gyorsaság) változását jelenti egyenes vonalban, és szöggyorsulásra, amely a fej forgási sebességének változását jelenti. A saccula és az utricle a statikus egyensúlyt és a lineáris gyorsulást érzékeli, míg a félkörös csatornák csak a szöggyorsulást.

Saccula és utricle

A saccula és az utricle egyaránt tartalmaz egy kis szőrsejtfoltot és az azt támogató sejteket, amelyeket együttesen makulának nevezünk. A saccula falán függőlegesen fekvő makulát macula sacculi-nak, míg az utricle padlóján vízszintesen fekvő makulát macula utriculi-nak nevezzük. A makula minden egyes szőrsejtje körülbelül 40-70 sztereocíliával (a szőrsejteken található, mechanikai ingereket érzékelő struktúrák), valamint egy valódi ciliummal (egy farokszerű sejtnyúlvány), az úgynevezett kinocíliával rendelkezik. A sztereocíliák és a kinocílium csúcsai egy kocsonyaszerű membránba, az úgynevezett otholith membránba ágyazódnak. Ezt a membránt szemcsék nehezítik, amelyeket otolitoknak nevezünk. Az otolitok növelik a membrán sűrűségét és tehetetlenségét, segítve a gravitáció és a mozgás érzékelését.

A fej dőlésének érzékelése

A fej vízszintes dőlését a macula utriculi, míg a fej függőleges dőlését a macula sacculi érzékeli. Amikor a fej függőlegesen áll, az otolithikus membrán közvetlenül a szőrsejtekre nehezedik, így az ingerlés minimálisra csökken. Amikor azonban a fej megdől, a membrán súlya meghajlítja a sztereocíliákat, és így stimulálja a szőrsejteket. A fej bármilyen irányultsága a két fül utriculusainak és sacculáinak kombinált ingerlését okozza. A fej általános tájolását az agy úgy értelmezi, hogy a két szerv bemeneteit összehasonlítja egymással, valamint a szemekből és a nyak nyújtási receptoraiból származó egyéb bemenetekkel.

A lineáris gyorsulás érzékelése

Amikor álló helyzet után előrefelé kezdünk mozogni, a macula utriculi nehéz fülkagylóhártyája rövid időre lemarad a többi szövettől. Amikor megállunk a mozgásban, a makula is megáll, de az otolithikus membrán egy pillanatra tovább mozog, előre hajlítva a sztereocíliákat. A szőrsejtek ezt az ingerlési mintát idegjelekké alakítják, amelyeket az agyba továbbítanak értelmezésre. Ez azt eredményezi, hogy az agy értelmezi a lineáris sebesség változását (azaz érzékeli a lineáris gyorsulást). Ha álló helyzet után felfelé kezdünk mozogni (például felfelé megyünk egy liftben), a függőleges macula sacculi otolithikus membránja rövid időre lemarad, és lehúzza a szőrsejteket. Ha megállunk a mozgásban, az otolithikus membrán egy pillanatra tovább mozog, és felfelé hajlítja a szőrsejteket. Az agy tehát jeleket kap a macula sacculiból, így képes értelmezni a függőleges gyorsulást.

A félkörös csatornák: A forgási gyorsulás érzékelése

A három félkörös csatorna mindegyike egy-egy félkörös csatornát tartalmaz. Ezek együttesen érzékelik a forgási gyorsulást. Két csatorna függőlegesen, egymásra merőlegesen helyezkedik el. A harmadik csatorna a vízszintes síkhoz képest körülbelül 30 fokos szögben helyezkedik el. A három csatorna különböző irányultsága miatt különböző csatornák stimulálódnak attól függően, hogy a fej milyen síkban forog. A fejet lehet oldalról oldalra fordítani (pl. “nem” gesztus), fel-le (pl. “igen” gesztus), vagy oldalról oldalra billenteni (pl. a füleket egyenként a vállakhoz érintve). Az összes félkörös csatornát egy endolimfának nevezett folyadék tölti ki. Minden csatorna a méhszájpadba nyílik, és egyik végén egy tágult zsák van, amelyet ampullának nevezünk. Az ampulla belsejében szőrsejtek és azok támasztó sejtjei találhatók. Ezeket crista ampullarisnak nevezzük. A crista ampullarisból az ampulla tetejéig egy kocsonyaszerű hártya, a cupula húzódik. A szőrsejtek sztereocíliái a cupulába ágyazódnak. Ahogy a fej forog, a csatorna forog, de a benne lévő endolimma lemarad. Az endolimfa így a cupulára nyomódik, ami a sztereocíliák elhajlását okozza, és így stimulálja a szőrsejteket. Azonban 25-30 másodperc folyamatos forgás után az endolimfa utoléri a csatorna mozgását, és a szőrsejtek stimulálása megszűnik.

A fül működési zavarai

Süketség

A süketség a hallás elvesztésére utal, amely lehet átmeneti vagy tartós, részleges vagy teljes.

Konduktív süketség

A konduktív süketség akkor fordul elő, amikor a hanghullámok nem megfelelően jutnak át a fül külső és középső részén, hogy mozgásba hozzák a belső fülben lévő folyadékot. A lehetséges okok közé tartoznak:

• A hallójárat fizikai elzáródása fülzsírral
• Dobhártyarepedés
• középfülgyulladás és a vele járó folyadékgyülem
• A gégecsontok mozgásának korlátozása, a kengyelcsont és az ovális ablak közötti csontos összenövések miatt

Szenzorineurális süketség

Szenzorineurális süketségben a hanghullámok eljutnak a belső fülbe, de nem alakulnak át olyan idegjelekké, amelyeket az agy hangként értelmezne. A hiba lehet a Corti-szervben vagy a hallóidegekben, ritkán pedig az agy egyes pályáiban és részeiben.

Neurális prebycusis

A részleges halláscsökkenés egyik leggyakoribb oka a neurális prebycusis. Ez egy progresszív, korral járó folyamat, amely az idő múlásával következik be, ahogy a szőrsejtek a használat során “elhasználódnak”. Még a hétköznapi, modern kori hangoknak való kitettség is hosszú időn keresztül végül károsíthatja a szőrsejteket. Egy felnőtt átlagosan 65 éves korára a csigahártya szőrsejtjeinek több mint 40%-át elveszíti. Azok a szőrsejtek, amelyek a nagyfrekvenciás hangokat dolgozzák fel, a legveszélyeztetettebbek a pusztulásra.

Szédülés

A szédülés az egyensúly hiányában jelentkező forgás érzését jelenti – más szóval a szédülést. Szédülést okozhatnak vírusfertőzések, bizonyos gyógyszerek és daganatok, például akusztikus neuróma. A szédülés normálisan is előállhat az egyéneknél a félkörös csatornák túlzott ingerlése révén. Egyes egyéneknél a hallójáratok túlzott ingerlése is okozhat mozgásbetegséget (autóbetegség, légibetegség, tengeribetegség).

Meniere-szindróma

A Meniere-szindróma a belső fül betegsége, amely a hallást és az egyensúlyérzéket egyaránt érinti. A betegek kezdetben szédülés és fülzúgás (fülcsengés) epizódjait tapasztalják, később pedig alacsony frekvenciájú halláscsökkenés alakul ki. Az okok a csigában lévő, a felesleges endolimfát elvezető csatorna elzáródásához kapcsolódnak. A csatorna elzáródása az endolimphatikus nyomás növekedését és a hártyás labirintus duzzanatát okozza, amelyben a belső fül szőrsejtjei helyezkednek el.

A halláscsökkenés kezelése

Hallókészülékek

A hallókészülékek hasznosak lehetnek a vezetéses süketség kezelésében, de kevésbé előnyösek a szenzorineurális süketség esetében. Ezek növelik a levegőben terjedő hangok intenzitását, és módosíthatják a hangspektrumot, hogy megfeleljenek a páciens halláscsökkenésének sajátos mintázatának a magasabb vagy alacsonyabb frekvenciákon. A receptorsejt-idegpálya rendszernek azonban továbbra is épnek és működőképesnek kell lennie ahhoz, hogy a hangot érzékelni lehessen, ezért a hallókészülékek szenzorineurális süketség esetén használhatatlanok.

Cochleáris implantátumok

A közelmúltban váltak elérhetővé a cochleáris implantátumok. Az implantátumok olyan elektronikus eszközök, amelyeket sebészi úton ültetnek be. A hangjeleket elektromos jelekké alakítják át, amelyek közvetlenül képesek stimulálni a hallóideget, így megkerülve a hibás cochlea rendszert. A cochleáris implantátumok nem képesek helyreállítani a normál hallást, de lehetővé teszik, hogy a recipiensek felismerjék a hangokat. A siker a telefoncsörgés hallásától kezdve a telefonbeszélgetések folytatásáig terjedhet.