L’anatomia del sistema uditivo periferico è rappresentata da un insieme di strutture molto complesse (padiglione auricolare, membrana del timpano, catena degli ossicini, coclea) il cui compito è la trasformazione dello stimolo sonoro in un segnale fisiologico in grado di essere trasmesso alle aree uditive del sistema nervoso centrale per essere analizzato e interpretato. Il sistema uditivo periferico effettua, pertanto, un’iniziale trasformazione del segnale sonoro al fine di renderlo compatibile con i processi di elaborazione del sistema nervoso centrale.
Prima di addentrarci nel meraviglioso viaggio del suono, è necessario una breve disamina su quelli che sono i fenomeni acustici, le onde sonore e la psicoacustica.
I fenomeni acustici sono generalmente studiati sotto due diversi punti di vista: il primo, prettamente fisico, studia la generazione delle onde sonore, le caratteristiche e le modalità di propagazione, nonché la loro rilevazione mediante specifici ricevitori; il secondo, detto psicoacustica esamina le relazioni che intercorrono tra le grandezze fisiche che caratterizzano i vari suoni e la sensazione uditiva generata nell'orecchio umano.
L'acustica studia le sensazioni prodotte nell'orecchio umano dalle oscillazioni che si propagano in un mezzo elastico, in genere l'aria, e che provengono da uno o più corpi in vibrazione. Tali onde viaggiano nell'aria ad una velocità di 340 m/s.
Il tono più basso che l'orecchio umano può apprezzare ha una frequenza di circa 20 Hertz (Hz) mentre il suono più acuto si aggira sui 20.000 Hz (per Hz si intende il numero di vibrazioni compiute dalla sorgente sonora nell'unità di tempo). Più alto è il numero di Hz più acuto è il suono percepito.
La soglia di udibilità di un certo suono è la minima quantità di pressione sonora espressa in decibel (dB) capace di indurre una sensazione uditiva in un soggetto (in una persona che ci sente bene – normoacusia - corrisponde a zero dB circa).
L'orecchio umano è in grado di udire suoni le cui pressioni acustiche variano in una gamma di valori molto vasta estendendosi fino a circa 140 dB, considerata la soglia del dolore. Al di sotto della soglia di dolore è situata la soglia di fastidio, tendenzialmente uniforme per tutte le frequenze, che si colloca intorno a 105-110 dB.
La psicoacustica è l’analisi della percezione uditiva umana dei suoni ovvero, lo studio di come le onde sonore vengono percepite e convertite in idee, pensieri, emozioni, musica, rumori ecc. Infatti, tutto ciò che viene udito, non è solamente una conseguenza di carattere fisiologico legata alla struttura del nostro orecchio, ma comporta anche l’integrazione di diversi sistemi e apparati presenti nel nostro cervello che donano, ad ogni suono, l’interpretazione finale con implicazioni, comunicazionali, sociali, psicologiche ed emozionali. Per esempio un brano musicale può commuovere una persona e, contemporaneamente, essere totalmente indifferente per un'altra.
Che cosa accade, quindi, quando sentiamo un suono?
In generale, l’onda sonora, generata da una sorgente (es. voce, strumento musicale, traffico cittadino ecc.), viene raccolta dal padiglione auricolare e, tramite il condotto uditivo esterno, convogliata verso la membrana timpanica. La membrana, vibrando, trasmette il suo movimento al martello, questo all'incudine e l'incudine alla staffa; la staffa si approfonda nella finestra ovale. Gli spostamenti della staffa sono trasmessi alla perilinfa del vestibolo.
Le onde sonore possono però propagarsi all'orecchio interno anche per vibrazione dell'aria contenuta nel cavo del timpano, o per vibrazione in toto delle formazioni ossee che circondano la coclea. Questo fatto spiega come la distruzione della catena degli ossicini, nel corso di interventi chirurgici o in seguito a processi patologici, pur determinando una grave ipoacusia (calo dell’udito), non abolisca del tutto la percezione dei suoni.
In sostanza il sistema timpano-ossiculare svolge la funzione di trasmettere alla perilinfa dell'orecchio interno le vibrazioni sonore, ma è capace anche di aumentarne l’intensità, agendo come un trasformatore di pressione secondo il principio del "pistone idraulico". Se le onde sonore agissero direttamente sulla membrana della finestra ovale e quindi sui liquidi della chiocciola, vi sarebbe una perdita di trasmissione di circa 30 dB. Nell'organo uditivo normale oltre il 90% dell'energia sonora dello stimolo è invece trasmessa alla coclea grazie al sistema timpano-ossiculare che riesce a compensare la perdita di energia meccanica, poiché ha una larga superficie d'ingresso, la membrana timpanica (60 mm quadrati), ed una piccola superficie d'uscita, la platina della staffa (3 mm quadrati).
Il movimento della platina della staffa nel labirinto mette in movimento (vibrazione) la perilinfa, l’endolinfa e, conseguentemente, l’organo del Corti con le cellule acustiche. Nel dettaglio, i movimenti trasmessi all'endolinfa dalle vibrazioni della membrana di Reissner, si trasmettono alla membrana tectoria la quale, essendo a contatto con le ciglia delle cellule acustiche, provoca spostamenti a carico di esse, generando così stimolazioni delle fibre nervose che sono in giunzione con gli elementi ciliati in questo modo eccitati. I suoni ad alta frequenza mettono in vibrazione la parte basale della membrana, mentre i suoni a bassa frequenza provocano la vibrazione della sua parte apicale.
L'eccitazione delle cellule acustiche conduce alla liberazione di mediatori chimici nella giunzione citoneurale ed alla comparsa del potenziale d'azione nelle fibre del nervo cocleare. L'ottavo paio dei nervi encefalici è composto da due parti distinte: il nervo vestibolare e il nervo cocleare. Il nervo vestibolare trasporta stimoli correlati con la gravità e l'accelerazione lineare ed angolare e perciò connessi con il senso dell'equilibrio. Il nervo cocleare trasmette ai centri corticali stimoli acustici raccolti dai protoneuroni del ganglio del Corti che, dopo diverse stazioni intermedie, condurrà lo stimolo nelle aree acustiche corticali (41 e 42) nel lobo temporale del cervello dove saranno analizzati, elaborati e tradotti in sensazioni uditive. Risulta pertanto chiaro che la capacità di rilevare le onde sonore, veicolarle al nostro cervello ai fini di una corretta interpretazione necessaria a scopi comunicazionali e sociali, dipende strettamente da una buona funzionalità del sistema uditivo. Un fenomeno da studiare riguardo alle funzioni dell'orecchio umano è quello dell'ascolto selettivo.
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