感覺系統/聽覺剖析
聽覺系統剖析
编辑
本節的目的是解釋人類聽覺系統的解剖學。 本章說明了聲音信息在聲音感知過程中進行的序列中聽覺器官的組成。
請注意，“感覺器官組件”的核心信息也可以在維基百科頁面“聽覺系統”(Auditory system)中找到，不包括本文中的延伸和格式等一些更改。 （另見：維基百科 聽覺系統）
聽覺系統感測聲波，即氣壓的變化，並將這些變化轉換成電訊號。然後大腦可以處理、分析和解釋這些訊號。現在，讓我們聚焦在聽覺系統的結構和組成部分。而聽覺系統主要由以下兩部分組成：
- 耳朵
- 聽覺神經系統（中樞聽覺系統）
耳朵
编辑耳朵是聲音第一次處理以及感覺受器的所在地。他由三部分組成：
- 外耳
- 中耳
- 內耳
外耳
编辑功能: 收集聲音能量和放大聲壓。
耳道周圍的軟骨褶皺（外耳道）稱為耳廓，它是耳朵的可見部分。聲波在撞擊耳廓時會被反射和衰減，這些變化提供了額外的信息，有助於大腦確定聲音來自的方向。聲波進入耳道這個簡易管道後，耳道可放大3至12千赫之間的聲音，而在耳道的遠端是鼓膜，它標誌著中耳的開始。
中耳
编辑
功能: 將聲能從空氣傳輸到耳蝸。
穿過耳道的聲波將撞擊鼓膜，這種波動通過一系列骨頭穿過充滿空氣的鼓室（中耳腔）：錘骨、砧骨和鐙骨。這些小骨充當控制桿和打字機，將較低壓的鼓膜聲音振動轉換為另一個較小的膜上的高壓聲音振動，這個膜稱為橢圓窗(oval window)，它是進入內耳耳蝸的兩個開口之一。而第二個開口稱為圓窗(round window)，它允許耳蝸中的液體移動。
錘骨通過柄部與鼓膜連接，而鐙骨通過其足板(footplate)與橢圓窗連接。更高的壓力是必須的，因為橢圓窗之外的內耳包含液體而不是空氣。聲音不會在聽骨鏈上均勻放大，中耳肌肉的鐙骨肌反射有助於保護內耳免受損傷。
中耳仍然包含波形的聲音信息，它在耳蝸中轉化為神經衝動。
內耳
编辑| 耳蝸的結構圖 | 耳蝸的橫截面 | MRI掃描的耳蝸和前庭系統 |
|---|---|---|
 |
 |
|
功能: 將機械波（聲音）轉換為電訊號（神經訊號）。
內耳由耳蝸和幾個非聽覺結構組成，耳蝸是內耳的蝸牛狀部分，它有三個充滿液體的部分：前庭階/前庭管（Scala vestibuli）、蝸管/中管（Scala media）、鼓階/鼓管（Scala tympani）。耳蝸支持由跨越基底膜的壓力驅動的流體波，分離兩個部分（鼓階和蝸管）。基底膜長約3公分，寬0.5至0.04毫米。賴斯納氏膜（前庭膜, Reissner’s membrane）分離前庭階以及蝸管。
引人注目的是蝸管，它含有與內淋巴相似的細胞外液，通常在細胞內部發現。柯蒂氏器位於該通道，並在神經元轉換機械波為電信號。其他兩個部分，鼓階和前庭階，位於其填充有流體稱為外淋巴骨迷宮內。內淋巴（蝸管）和外淋巴（在鼓階和前庭階中）之間的化學差異對於內耳的功能是重要的。
柯蒂氏器
编辑柯蒂氏器形成一條感覺上皮帶，沿著整個耳蝸縱向延伸。柯蒂氏器的毛細胞將流體波轉換成神經信號。十億個神經的旅程從此開始; 從這裡進一步處理導致一系列聽覺反應和感覺。
從耳朵到聽神經系統的過渡
编辑
毛細胞
编辑毛細胞是柱狀細胞，每個細胞頂部有一束100-200個特化纖毛。這些纖毛是聽覺的機械傳感器。較短的那些被稱為毛細胞靜纖毛，而每個毛細胞束末端最長的一個則是動纖毛。動纖毛的位置決定了方向，即引起最大毛細胞激發的偏轉方向。輕輕地放在最長的纖毛頂上的是覆膜，它隨著聲音的每個循環來回移動，使纖毛傾斜並允許電流進入毛細胞。
到目前為止，毛細胞的功能尚未完全建立。目前，毛細胞功能的知識允許在聽力喪失的情況下通過耳蝸植入物替換細胞。然而，對毛細胞功能的更多研究有一天甚至可能使細胞得以修復。目前的模型是纖毛通過“尖端連接”彼此連接，“尖端連接”是將一個纖毛的尖端連接到另一個纖毛的結構。拉伸和壓縮，尖端連接然後打開離子通道並在毛細胞中產生受體電位。請注意，100奈米的偏差已經引發了90％的完整受體電位。
神經元
编辑神經系統區分攜帶朝向中樞神經系統的信息的神經纖維和攜帶信息離開中樞神經系統的神經纖維：
- 傳入神經元 (也是感覺神經元或受體神經元) 攜帶從受體（感覺器官）朝向中樞神經系統的神經衝動
- 傳出神經元 (也是運動神經元或效應神經元) 將神經衝動從中樞神經系統帶到效應器，如肌肉或腺體（以及內耳的纖毛細胞）
傳入神經元支配耳蝸內毛細胞，在突觸處神經遞質谷氨酸將來自毛細胞的信號傳遞給初級聽覺神經元的樹突。
耳蝸中的內毛細胞遠少於傳入神經纖維。 神經樹突屬於聽神經的神經元，後者又與前庭神經結合形成前庭神經，或第八腦神經。
從大腦到耳蝸的傳出投射也在聲音的感知中起作用。 傳出的突觸發生在外毛細胞和內傳發細胞下的傳入（朝向大腦）樹突。
聽覺神經系統
编辑現在以電信號的形式重新編碼的聲音信息沿著聽覺神經（聽神經，前庭神經，第八腦神經）傳播，通過諸如耳蝸核和腦幹的上橄欖複合體和下丘的中間站。 中腦，在每個航路點進一步處理。 信息最終到達丘腦，並從那里傳遞到皮層。 在人腦中，初級聽覺皮層位於顳葉。
初級聽覺皮層
编辑初級聽覺皮層是第一個接受聽覺輸入的大腦皮層區域。
聲音的感知與右後顳葉顳上迴（STG）相關。 顳葉顳上迴包含大腦的幾個重要結構，包括布羅德曼分區（Brodmann area）區域41和42，標記初級聽覺皮層的位置，皮質區域負責聲音的基本特徵感覺，如音高和節奏。
聽覺區域位於大腦顳葉內，稱為韋尼克氏區（Wernicke's area）或區域22.該區域靠近側腦溝，是處理聲信號的重要區域，因此它們可以是 區分為語音，音樂或噪音。