Hallás és egyensúlyérzékelés

Az előadások a következő témára: "Hallás és egyensúlyérzékelés"— Előadás másolata:

1 Hallás és egyensúlyérzékelés

2 A hallás A hangfrekvenciájú levegőrezgések észlelése és feldolgozása
Faj fennmaradását biztosítja (veszélyre való figyelmeztetés, ragadozót a prédára) Fajon belüli kommunikációt Ember – társadalomba való beilleszkedés

3 Akusztikai alapfogalmak
Hangfrekvencia – Hz Hagmagasság érzetét kelti Ember Hz hangrezgésekre érzékeny Hz közötti tartomány a legérzékenyebb- emberi beszéd érzékelése Denevér - emberi fül által hallható frekvenciatartomány fölött van - ultrahang

4 Akusztikai alapfogalmak
Hangintenzitás – a legkisebb és legnagyobb nyomású pont közötti nyomáskülönbség Amplitúdó jellemzi Logaritmikus skálán fejezhető ki referencia-intenzitásra vonatkoztatva – dB Po=20µPa dB SPL (sound pressure level)=20 log Pn/20µPa Ember dB tartományban képes a hangok érzékelésére nagyobb nyomás fájdalmat vált ki

5 A decibel-skála Bizonyos elemei: 0: hallásküszöb 10: normál légzés
60: kétszemélyes beszélgetés 80: porszívó 100: földalatti zaj 120: légcsavaros repülőgép felszálláskor 160: szélcsatorna 80 felett: veszélyes tartomány 110 felett: tartós fennállás esetén halláskárosodás 130 felett: fájdalmas

6 A külső fül Részei: Fülkagyló Hallójárat: egy hajlított cső
Dobhártya: egy ovális hártya, ami mozgást végez

7 A középfül Nyomáskiegyenlítés – fülkürt
A dobhártyát követően: egy kamra, benne 3 csontocska: Kalapács (malleus) Üllő (incus) Kengyel (stapes) Ovális ablak A három csontocska szerepe: a közegváltás miatti dB-veszteség korrigálása (kb. 30 dB) –impedencia illesztés Nyomáskiegyenlítés – fülkürt

8 A belső fül A félkörös ívjáratok A csiga
Feladatuk: a testtartás és az egyensúly megőrzése A csiga ebben speciális receptorok vannak, melyek a hangokat közvetítik összecsavart, folyadékkal teli

9 A csiga Részei: alap, csúcs, és a benne levő járatok

10 A hang vezetése a receptorokhoz
Légvezetés –hallócsontocskák révén Csontvezetés –koponya csontjain

11 Légvezetés Akusztikus impedencia illesztés (rezgés során a levegő részecskéi könnyen, a folyadék részecskéi nehezebben mozdíthatók el, a levegő impedenciája kisebb mint a folyadéké). Hiányában a hangrezgések visszaverődnének Illesztés –hallócsontocskák láncolata Emelőként működnek Kalapács nyele az emelő hosszabb szára Üllő nyúlványa az emelő rövidebb szára Rezgés erősödik –1,3x csontocskák szintjén Hangullámok koncentrálása – a dobhártya a kengyel talpának a 17x A kengyel talpára eső nyomáshullám 22x a dobhártyára érkezőnek

12 Csontvezetés Védőszerep Erőteljes hangok
Tensor timpani –befelé húzza a kalapács nyelét Stapedius – kengyelt távolítja el az ovális ablaktól Csontvezetés Kiabálás – suttogásként hallatszik Saját hangok felismerését teszi lehetővé Vizsgálata: rezgő hangvillát helyezünk a külső hallójárat elé majd a csecsnyúlványra (Weber próba), a hangvilla rezgését a vizsgált személy hangként érzékeli.

13 A csiga működése frekvenciaanalizáló
Helyi elv- tonotópia- Helmholtz 19.sz A csiga alapi része magas hangokra érzékeny A csiga csúcsa mély hangokra Vándorló hullám – membrana basilaris kilengése okozza – Békésy György A hártya geometriája és szerkezete határozza meg, hogy hol maximális a vándorló hullám okozta kitérés

14 Vándorló hullám Az alaphártya hangolása sokkal jelentősebb mint Békésy gondolta Adott frekvencián az alaphártyának csak nagyon kis része tér ki Zenei hangok – külön kilengési maximum Alaphang Felharmonikus (alaphang többszöröse)

15 A Corti-féle szerv szerkezete

16 Belső szőrsejtek -3500, egy sorban
Külső szőrsejtek Kb darab 3, 4 vagy 5 sorban helyezkednek el Henger alakúak Csak ezek érintkeznek a fedőhártyával

17 Mechanotranszdukció a szőrsejtekben
Belső sejtek- afferens rostok 90% Külső sejtek – főleg efferens rostokat kapnak, erősítő funkciójuk van Mindkettőben a mechanikai energia elektromos jellé alakul

18 Endolimfa és a szőrsejtek között kb 150 mV elektromos potenciálkülönbség van
Szőrsejtek csúcsi részén tip-link- a csillók egységes nyalábként működnek Ioncsatornák nyitása/zárása Szőrsejtek csúcsán mechano-szenzitív kation-csatornák Csillók elhajlása a nagyobb csilló felé nyítja a kationcsatornákat Depolarizáció- AP az afferens rostokban

19 Külső szőrsejtek erősítő funkciója
Nyugalomban érintik a fedőhártyát (m. tectoria), a belsők nem M. basilaris kilengése → sztereociliumok elhajlanak → depolarizáció → alakváltozás (megrövidülés) Sejthártyában levő presztin, anioncsatornákhoz hasonló szerkezet A vakon végződő pórusban mozgó anion a feszültségérzékelő Depolarizáció során az anion a citoplazma felé mozog → a sejt megrövidül Hiperpolarizáció során ellentétes változás következik be A megrövidülés növeli a passzív vándorló hullám maximumát, élesebbé válik a m. basilaris kilengése →belső szőrsejtek sztereociliumai elhajlanak →depolarizáció A belső szőrsejtek ingerküszöbe dB-lel magasabb mint a külsőké (suttogásnál nem éri el a belsők ingerküszöbét) A fiziológiás hallásküszöb → erősítő funkció eredménye Nagyon érzékenyek az ipari zajra

20 Belső szőrsejtek Depolarizáció hatására feszültségfüggő Ca2+ csatornák nyílnak→ glutamát felszabadulás →Corti dúc sejtjeinek afferens nyúlványaira tevődik át Egy hallósejthez - 10 afferens rost érkezik Egy afferens rost csak egy szőrsejttel szinaptizál hallósejt, afferens rost-karakterisztikus frekvenciára válaszolnak Azt a frekvenciát jelenti melyet a legkisebb nyomásszinten kell alkalmazni ahhoz, hogy mérhető AP jöjjön létre az afferens rostban Az alaphártya és a külső szőrsejtek működésére vezethető vissza

21 Idegrostok és az alaphártya hangolási görbéje
A hangintenzitás növelésével a karakterisztikus frekvencia fölötti és alatti frekvenciák is aktiválódást váltanak ki A hangolási görbe keskeny része a külső sejtek működését tükrözi Külső szőrsejtek sérülésekor szélesebb és laposabb AP frekvencia sorozata az afferens rostokban nyomásintenzitástól függ – frekvenciakód A nagyobb intenzitású hangok több afferens rost ingerlését váltják ki- populációkód

22 A csigajárat működésének efferens szabályozása
Laterális olajka- laterális olivocochleáris köteg a belső szőrsejtek transzmitterleadásának gátlásával a hallóideg rostjainak érzékenységét állítják át Frekvenciatartományok kiemelése a környező frekvenciákból???? Nem bizonyított. Mediális olajka- mediális olivocochleáris köteg A külső szőrsejtek erősítő működését gátolják Frekvenciafüggő – jelentéktelen zajok kiszűrése és az érdekes zajok kiemelése (kontrasztnövelés) Túl erős hangoktól való védelem –feltételezés!!! Efferens kontrol - acetilkolin, dopamin Ca2+aktivált K+ csatornák -hiperpolarizáció

23 Hallópálya • párhuzamos felszálló pályák, tonotópia – minden szinten
nucleus cochlearis - mindig azonos oldali (féloldali süketség) 2. lemniscus lateralis / oliva superior - részben kereszteződve -hangforrás lokalizációja 3. colliculus inferior - hallással kapcsolatos reflexek központja - irányhallásban fontos - nem auditív területekre is küld információt 4. thalamus: corpus geniculatum mediale - tonotópiás vetület -más szenzoros rendszerekből is kap bemenetet 5. agykéreg: Br 41-42, temporális lebeny, Silvius árok mélye

24 A hallóidegen szállított jelzések már az első szinapszis után II felszálló pályákon haladnak
Frekvencia Ampitúdómoduláció Binaurális jelleg Monoaurális jelleg Tonotópia – egymás melletti akusztikus frekvenciák a csiga szomszédos helyeiről származnak és egymás melletti rostokon haladnak

25 A nyúltagyi hallómag- nucleus cohlearis ventralis
Monoaurális Anteroventrális szubdivizió -tonotópia Ingerületi mintázat hasonló a primer sejtekéhez Itt már érvényesül a széli gátlás A sejtek spontán aktivitását gátolja a karakterisztikus frekvenciájukhoz közeli frekvencia megszólaltatása Más populáció megszakítja a primer rostok által indukált folyamatos ingerületleadást Posteroventralis szubdivizió Idegsejtek egy része az ingerület kezdetére reagál ha folyamatos megszünteti a leadást –rövid ideig ható ingerekre válaszolnak

26 Felső olajkakomplex működése – oliva superior
Két neuroncsoport – két csiga összehasonlítása, hangforrás térbeli helyzete Mediális olivamag – szűk frekvenciatartományra érzékeny sejteket tartalmaz -a kétoldali ingerületek időbeli különbségének megfelelően adnak le ingert Egyik fülből leadott ingerre, vagy szimultán beérkező ingerre a leadási frekvencia kisebb mint ha a két ingerület között meghatározott különbség van Laterális olivamag+corpus trapezoideum mediális A neuronok akkor aktiválódnak ha az azonos oldali intenzitás nagyobb mint az ellenkező oldali Sérülése-lokalizáció megszüntetése

27 Elsődleges hallókéreg
Oszlopos szerveződésű, egy-egy oszlop neuronjainak azonos karakterisztikus frekvenciája van Alternálva helyezkednek el olyan oszlopok amelyekben az azonos és ellenkező oldalról származó ingerületek egymást erősítik, azokkal amelyekben az ingerületek egymást kioltják Féloldali sérülés nem befolyásolja a hangmagasság érzékelését De a lokalizációt megakadályozza Emberben vízszintes sík mentén (egy fül nem elég) idő és intenzitás különbség Denevér, bagoly hangforrás lokalizáció fejlettebb (vízszintes és függőleges tengely mentén) Időkülönbség 10 µs Fülkagyló aszimetrikus elhelyezkedése

28

29 Denevérek tájékozódása
CF- állandó frekvencia – tárgy megközelítésnek sebességére utal – Doppler féle ferekvencia tolódás FM- változó frekv.- távolság és nagyság meghatározása

30 Az egyensúlyozás élettana
Tájékoztatja a KI a fej térbeli helyzetéről lineáris gyorsulásáról szöggyorsulásról Izomtónus szabályozása, testtartás megőrzése, kijavítása, tekintet irányítása Receptorok- Félkörös ívjáratban – ampuláris taraj -szöggyorsulás érzékelők Tömlőcske, zsákocska falában- érzőfolt (otolitszerv) –egyenes vonalú gyorsulás, fej helyzete

31 Félkörös ívjáratok működése
Oldalsó ívjárat - vízszintes síkban (a fej hátradöntésekor kerül vízszintes síkba) Elülső és hátsó ívjárat -függőleges Végükön ampulla, belül endolimfa Ampulláris taraj – szőrsejtek, támasztósejtek, cupula A fej elfordulásakor a szöggyorsulás kezdeti szakaszában az endolimfa tehetetlensége következtében az érzőtarajok ellentétes irányba térnek ki sejtek Szőrsejtek kitérnek- egyik oldalon depolarizáció, másik oldalon hiperpolarizáció, AP fokozódás v. csökkenés Endolimfa együtt mozog az ívjárattal, sejtek kitérése megszűnik, AP visszaáll a kezdeti állapotra Fej elfordulása befejeződött, az endolimfa tehetetlensége következtében az ellenkező irányba mozog → szőrsejtek az előzővel ellentétes irányba térnek ki → MP ellenkező irányú változása Endolimfa áramlásának megszűnésével áll helyre a kezdeti AP

32 Ívjáratok párként működnek
Jobb és bal oldalsó Bal oldali elülső + jobb oldali hátulsó Bal oldali hátulsó + jobb oldali elülső A pár egyik tagjában jelentkező AP frekvencia fokozódás a pár másik tagjában AP csökke-nésével jár Együttesen a fej bármely irányú elmozdulását érzékelik Tekintet beállítását szolgálják

33 Érzőfoltok -macula Egyes sejtekben az otolitok elmozdulása depolarizációt vagy hiperpolarizációt vált ki → AP változást vált ki Izomtónus eloszlása, testtartás szabályozását szolgálják Tömlőcskében vízszintes, zsákocskában függőleges helyzetű Sűrűségük a víz kétszerese A kristályok az aktuális gravitációs erőnek megfelelően változtatják helyzetüket és húzást gyakorolnak egyes szőrsejtek csillóira Csillók orientációja változó Orientációt mutató csillók a tömlőcskében a sztriolához (képzeletbeli görbe vonal ) közelebb , a zsákocskában pedig távolabb helyezkednek el –meghatározza az ingerlési mintázatot

34 Vesztibuláris pálya Scarpa dúc – egy oldalon 20 000 idegsejt
Afferens rostok a vesztibuláris magvakban végződnek Külső – macula, ampulla Felső- ampulla Alsó - macula Belső – ampulla Testtartási és szemmozgási reflexek – kisagy, retikuláris állomány, szemmozgató tudatidegek mozgató magva, gerincvelő mozgató neuronjai Tudatosuló és reflexválaszok szervezésében fontos szerepet játszik az ellenoldali vesztibuláris magvakhoz szallított információknak is Egyoldali információ kiesés- kóros szemmozgások, szédülés, hányinger