Biofísica da Audição

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- A audição envolve um sistema mecânico, transdução 
sensorial (transformação da onda sonora/mecânica em 
sinal elétrico/energia) e integração e processamento no 
córtex auditivo; 
- É o órgão receptor das ondas sonoras e é dividida em: 
- Formada pelo PAVILHÃO AURICULAR/AURÍCULA e o 
MEATO ACÚSTICO EXTERNO; 
A MEMBRANA TIMPÂNICA separa a orelha externa da 
orelha média. Possui formato de cone, é 
semitransparente e se comunica com o cabo do martelo. 
Ela vibra quando o som passa e, consequentemente, faz 
vibrar o cabo do martelo. Como os ossículos são 
interligados, a onda sonora é transmitida até ser 
percebida pela cóclea na orelha interna. Apresenta uma 
parte flácida e uma parte tensa (não é totalmente 
esticada), ajudando no processo de ressonância ao 
ampliar as frequências de ressonância da membrana; 
 
 
 
- Possui os 3 ossículos (MARTELO, BIGORNA e ESTRIBO) 
responsáveis pela amplificação das ondas sonoras; 
- A orelha média se comunica com a nasofaringe a partir 
da TUBA AUDITIVA, cuja abertura e fechamento 
possibilita o controle de pressão da orelha média junto à 
pressão atmosférica, equalizando-as de forma a garantir 
que as mudanças de pressão não interfiram 
negativamente na vibração da membrana timpânica (uma 
vibração adequada requer pressões interna e 
atmosférica iguais); 
A base do estribo está em contato com a JANELA OVAL 
(a qual separa a orelha média da orelha interna). A 
JANELA REDONDA também separa esses 
compartimentos, apresentando uma membrana entre a 
orelha média e a cóclea; 
- Apresenta a CÓCLEA com as CÉLULAS CILIADAS 
especializadas em captar as ondas sonoras e 
transformá-las em sinal elétrico (transdução); 
- A cóclea é uma estrutura óssea localizada na parte 
petrosa do osso temporal, cujo interior abriga uma 
membrana que forma o DUCTO COCLEAR. Com um corte 
transversal, observamos 3 escalas ou rampas: 
VESTIBULAR, MÉDIA e TIMPÂNICA (vestibular e timpânica 
se comunicam pela HELICOTREMA). As escalas vestibular 
e média são separadas pela MEMBRANA DE 
REISSNER/VESTIBULAR, enquanto as escalas média e 
timpânica são separadas pela MEMBRANA BASILAR, na 
qual localiza-se o ÓRGÃO DE CORTI com as CÉLULAS 
CILIADAS (receptores sensoriais); 
- Com a chegada da onda sonora, há a geração de um 
movimento de ida e volta, fazendo com que o líquido 
presente na cóclea se movimente e, consequentemente, 
a membrana basilar e os cílios das células ciliadas se 
movimentam, provocando a transdução sensorial; 
- Nas escalas vestibular e timpânica, existe a PERILINFA 
(líquido de composição similar ao líquido extracelular), já na 
escalada média, existe a ENDOLINFA (líquido rico em 
potássio). Como as células ciliadas estão sendo banhadas 
pela endolinfa, quando há o movimento dos cílios, ocorre 
a abertura de canais que permitem a entrada de 
potássio, levando à despolarização dessas células; 
 
 
Caminho das ondas sonoras; 
- Uma vez propagada a informação, as células ciliadas 
liberam neurotransmissores que irão disparar potencial 
de ação no nervo vestibulococlear, cujas fibras nervosas 
levam a informação ao sistema nervoso central; 
- VIA NEURAL DO SNC RESPONSÁVEL PELA AUDIÇÃO: 
chegando ao nível ponte-bulbo, a informação é levada aos 
NÚCLEOS COCLEARES DO BULBO, depois para o NÚCLEO 
OLIVAR SUPERIOR DA PONTE, segue para o 
MESENCÉFALO, o TÁLAMO e, finalmente, o CÓRTEX 
CEREBRAL (no giro temporal superior); 
 
- Um indivíduo com bloqueio em qualquer uma dessas vias 
apresentará surdez central, diferente da surdez 
periférica, onde a lesão está situada no aparelho auditivo 
em si; 
- A orelha externa atua como pré-amplificador: como a 
onda sonora passa de um meio de menor densidade para 
um meio de maior densidade (ar dos ouvidos externo e 
médio para o líquido presente no ouvido interno), a 
intensidade da onda aumenta e, para isso, ela precisa ser 
amplificada (evitar a perda de energia); 
 
- O canal auditivo (meato acústico externo) atua como um 
tubo acústico fechado: nesses tubos, as variações de 
pressão na extremidade selada são maiores do que as 
que ocorrem na extremidade aberta, pois ali a onda 
sonora não encontra liberdade para promover os 
movimentos de expansão ou de compressão do ar. Por 
essa razão, durante a chegada de uma onda sonora ao 
meato auditivo, existe um gradiente de pressão entre o 
ar que está próximo à membrana do tímpano e o contido 
na entrada do meato; 
 
A frequência de ressonância (f) é igual à razão da velocidade do 
som (v) por quatro vezes o comprimento do tubo (L); 
 
Diferença de pressão entre a abertura do meato acústico 
externo e uma região próxima à membrana timpânica: a 
impedância é mínima (a onda sonora entra em ressonância com a 
membrana e ela vibra com amplitude máxima) em torno de 
3400Hz; 
- Um dos problemas fundamentais do aparelho auditivo é 
transmitir as ondas sonoras do ar para o líquido do ouvido 
interno, permitindo assim que se processe a transdução 
de energia mecânica em elétrica. A grande diferença de 
densidade entre esses dois meios (ar e água) representa 
uma grande barreira à propagação do som. A maior parte 
da energia de uma onda sonora que trafega no ar é 
refletida, quando essa onda encontra a superfície de 
separação ar-água. Apenas 0,1% da energia incidente 
sofre refração. Dessa forma, a primeira tarefa do 
ouvido é permitir que a energia da onda sonora chegue 
até a cóclea com um mínimo de perda; 
- A vibração da membrana timpânica amplifica a onda e 
existe um ganho mecânico promovido por ela (a 
membrana possui uma área cerca de 17x maior do que a 
janela oval) em conjunto com a cadeia de ossículos do 
ouvido médio, o qual também realiza a tarefa de igualar 
as pressões dos lados interno e externo da membrana 
timpânica; 
- O martelo e a bigorna atuam como um sistema de 
alavancas, promovendo um ganho mecânico igual a 1,3: 
força aplicada pelo estribo sobre a janela oval é 30% 
maior do que aquela que a membrana timpânica aplica 
sobre o martelo; 
- O ouvido médio consegue realizar o casamento de 
impedâncias (equalização de resistências, permitindo o 
movimento dos ossículos e o deslocamento da janela oval) 
entre os ouvidos externo e interno, graças à amplificação 
da força recebida pelo martelo, mas também por causa 
da diferença entre as áreas da membrana timpânica e 
da janela oval; 
 
A área vibrátil do tímpano é de 13 a 16 vezes maior do que a área 
da janela oval. Como a força chega na janela oval 1,3 vezes mais 
intensa do que aquela que é aplicada sobre a membrana timpânica, 
então o ganho total de pressão (Gt) sobre a janela oval será igual 
ao ganho mecânico promovido pela cadeia de ossículos multiplicado 
pela relação entre as áreas das duas membranas. Os cálculos 
mostram que a pressão exercida sobre a janela oval é de 17 a 21 
vezes mais intensa do que aquela que o som aplica sobre a 
membrana timpânica. Esse ganho de pressão é fundamental para 
que a onda sonora possa passar do meio aéreo para o líquido; 
REFLEXO DE ATENUAÇÃO: os MM. TENSOR DO TÍMPANO 
e ESTAPÉDIO, quando se contraem, comprimem os 
ossículos, aumentando a rigidez da cadeia, deformando o 
tímpano e a janela oval para dentro do ouvido médio. O 
sistema, tornado mais rígido, além de transmitir com 
menor ganho a energia sonora, desloca sua frequência 
de ressonância para sons mais agudos, atenuando os sons 
graves. Consequentemente, a ativação desses músculos 
protege o ouvido interno de sons graves e fortes; 
- Todo movimento da membrana basilar numa direção 
perpendicular ao seu plano (para cima e para baixo) 
promove o aparecimento de esforços que fazem a 
membrana tectorial deslizar numa direção longitudinal à 
ela (para a direita e para a esquerda). Ao se mover, a 
membrana tectorial estira e comprime os cílios das 
células ciliadas internas e externas, provocando a sua 
excitação e o aparecimento de impulsos elétricos que se 
propagam pelos filetes nervosos; 
- A membrana tectorial também move o QUINOCÍLIO (cílio 
mais comprido), o qual abre canais, promovendo o influxode potássio e, consequentemente, a despolarização das 
células e a liberação de glutamato (neurotransmissor); 
 
- Na cóclea, pela disposição das fibras da membrana 
basilar, já existe uma discriminação das frequências das 
ondas sonoras: ela é mais estreita na base e mais larga 
no ápice (helicotrema), sugerindo que vibra de modo 
variável conforme a altura do som recebido. Assim, sons 
agudos ressoariam na base da membrana, enquanto sons 
graves deveriam fazer a membrana basilar vibrar mais 
amplamente, mais próximo da região apical;