Вконтакте Одноклассники Фейсбук Гугл+ Английский Испанский Итальянский Русский Украинский

Реклама

Физиология слухового анализатора. Кохлеарная функция (норма, функции, патология, патофихиология и клиническое значение оценки функции слуха)


Введение в физиологию слухового анализатора

Физиология: Кохлеарная Функция

Спиральная форма улитки позволяет на различных частотах стимулировать определенные участки вдоль спирали. Стимуляция приводит к формированию тонотопической карты, которая позволяет людям воспринимать различные частоты звука. Определенные участки вдоль улитки стимулируются вибрациями, переносимыми внутри жидкости, известной как эндолимфа, которая находится в улитковом канале. Затем вибрации преобразуются в электрические импульсы в кохлеарном канале посредством механической стимуляции волосяных клеток в специальной структуре, известной как орган Корти. Эти нервные импульсы передаются вестибулокохлеарным нервом из улитки в мозг для интерпретации.

Проблемные вопросы физиологии органов слуха

Понимание анатомии улитки имеет важное значение для понимания физиологии слухового анализатора. Кохлеарная трубка образована тремя мембранозными и заполненными жидкостью каналами, которые являются Scala vestibuli (SV наиболее верхний и соединенный с вестибулом), scala media (SM) и scala tympani (ST наиболее нижний и заканчивается на вторичной барабанной перепонке и круглом окне), образуя двух с половиной спиральную структуру. SV и ST заполнены перилимфатической жидкостью, в то время как эндолимфатическая жидкость циркулирует в SM, который включает Кортиев орган, поддерживаемый базилярной мембраной. Слуховые вибрации, передаваемые от барабанной перепонки через косточки в овальное окно, затем перилимфатическая жидкость SV и ST, вызывают вибрацию базилярной мембраны, которая стимулирует орган Корти, который генерирует афферентные сигналы улиткового нерва.

Клеточные основы обеспечения функции слухового анализатора

Волосковые клетки - это специализированные клетки, которые играют важную роль в функции органов слуха. Волосковые клетки находятся внутри Кортиева органа и делятся на внутренние волосковые клетки (IHCs) и наружные волосковые клетки (OHCs). IHCs - это истинные слуховые рецепторные клетки, которые синапсируют с биполярными спиральными ганглиозными нейронами, чтобы посылать афферентные нервные импульсы обратно в мозг через кохлеарный нерв. Актиновые нити соединяют стереоцилии на кончиках Игкс, и механически закрытые калиевые каналы открываются в ответ на вибрацию, приводящую к афферентной кохлеарной нервной сигнализации. Девяносто - 95% спиральных ганглиозных нейронов синапсируют на Игкс. Оставшиеся 5% до 10% от нейронов спирального ганглия иннервируют OHCs. Функция OHCs заключается в увеличении максимальной амплитуды бегущей волны вибрации. Эфферентные нервные волокна от мозгового синапса переходят на Охс и уменьшают их способность усиливать амплитуду колебательной волны.

Развитие органов слуха у животных и человека

Внутреннее ухо эмбриологически развивается из эктодермальных клеток к 4-й неделе беременности. Инвагинация этих клеток образует отичный пузырь, который содержит Дорсальный и вентральный мешочки. Дорсальный мешок образует эндолимфатический проток вместе с вестибулярными структурами, в то время как вентральный мешок удлиняется, чтобы стать улиткой. Улитка образует двух с половиной витковую спираль к 10 неделям беременности и достигает максимальной длины лабиринта к 18 неделям. Орган Корти развивается из сенсорного нейроэпителия внутри улиткового протока. SOX2 является важным транскрипционным фактором, играющим ключевую роль в развитии кохлеарной системы. Было показано, что мутации в SOX2 связаны с нейросенсорной потерей слуха.

Функция слухового анализатора

Улитка отвечает за фазу слуховой трансдукции, которая происходит во внутреннем ухе. Тонотопическая карта, созданная спиралью улитки, позволяет людям интерпретировать огромное количество различных звуков одновременно с помощью вибраций, переносимых от перилимфы к эндолимфе в улитковом канале. Анатомия улитки позволяет ей эффективно переносить вибрации, которые в конечном счете преобразуются в электрические импульсы и интерпретируются слуховой корой головного мозга.

Механизм работы слухового анализатора

Процесс слуховой трансдукции начинается с того, что звуковые волны проникают во внешний слуховой проход и ударяются о барабанную перепонку, вызывая вибрацию. Затем эти вибрации передаются в среднее ухо по костной цепи, состоящей из молоточка, наковальни и стрелы. Ножная пластина стремени соприкасается с овальным окном поршневым движением,которое приводит к передаче вибраций жидкости, называемой перилимфой, внутри улитки. Вибрации распространяются вверх по улитке к вершине через полую костную трубку, известную как вестибулярный аппарат скалы. Затем вибрации распространяются от вершины вниз к основанию через другую полую костяную трубку, называемую барабанной перепонкой scala. В конце барабана скала вибрации внутри перилимфы смещают круглое окно. Кохлеарный проток находится между вестибулярным и барабанным отделами скалы. Это еще одна полая костяная трубка, содержащая жидкость, известную как эндолимфа, которая имеет более высокий положительный потенциал, чем окружающая ее перилимфа.

Этот положительный потенциал является результатом высокой концентрации ионов калия и низкой концентрации ионов натрия по сравнению с окружающей перилимфой. Мембрана Рейсснера поддерживает различия в концентрации ионов между эндолимфой и перилимфой. Мембрана Рейсснера отделяет вестибулы scala от кохлеарного протока и stria vascularis, специализированных клеток, выстилающих боковую стенку кохлеарного протока. Структура, отделяющая барабанную перепонку от улиткового протока, известна как базилярная мембрана. Базилярная мембрана содержит специализированную структуру, известную как орган Корти, который играет ключевую роль в слуховой трансдукции. Разница в ширине и толщине базилярной мембраны между основанием и вершиной улитки (БМ узкая у основания и широкая у вершины), позволяет воспринимать звуки с широким частотным диапазоном (20-20 000 Гц). Вибрации, проходящие через перилимфу в преддверии скалы, проходят через мембрану Рейсснера и попадают в эндолимфу улиткового протока, в конечном итоге вибрируя Кортиев орган. Кортив орган содержит волосковые клетки, которые реагируют на вибрацию, задевая своими стереоцилиями неподвижную структуру, называемую текториальной мембраной. Результатом изгиба волосковых клеток против текториальной мембраны является деполяризация прикрепленных нервных волокон. Частота вибрации, проходящей через перилимфу, будет соответствовать области вдоль улитки, которая максимально стимулируется. Это позволяет интерпретировать различные частоты звука на основе тонотопической области вдоль улитки (высокие частоты у основания и низкие частоты ближе к вершине), которая наиболее резонирует с вибрацией.

Тестирование органов слуха

Тестирование слухового анализатора проводится для определения того, участвует ли улитка или связанные с ней структуры в потере слуха, включает тесты Ринне и Вебера. Эти тесты выполняются с помощью камертона частотой 512 Гц, чтобы определить, является ли причина потери слуха проводящей или нейросенсорной. Этиология кондуктивной тугоухости включает в себя больше механических дисфункций, присутствующих в среднем ухе, таких как уплотнение серы, средний отит и повреждение косточек или барабанной перепонки. Нейросенсорная тугоухость включает в себя повреждение специализированной нервной системы, которая составляет внутреннее ухо и включает улитку или нервы, выходящие из улитки.

Тест Вебера выполняется ударом по камертону частотой 512 Гц и помещением его в центр головки. Затем пациента спрашивают, является ли звук латерализированным для одного или обоих ушей. Звук латерализуется в дисфункциональное ухо с кондуктивной потерей слуха и правильно функционирующее ухо с нейросенсорной потерей слуха.

Следующий шаг - выполнить тест Ринне, ударив по камертону частотой 512 Гц и поместив его на сосцевидный отросток каждого уха. Пациент получает указание указать, когда звук больше не слышен, в какой момент камертон перемещается в слуховой проход, и пациент получает указание повторить процесс. Нормальная слуховая функция будет иметь соотношение времени костной и воздушной проводимости 2:1. Если потеря слуха является кондуктивной, то костная проводимость слышится дольше или равна воздушной проводимости. Если потеря слуха является нейросенсорной, то воздушная проводимость слышится дольше, чем костная, но меньше, чем нормальное соотношение 2:1.

Патофизиология органов слуха

Существует много этиологий потери слуха, которые возникают из-за дисфункции любой части слухового трансдукционного пути. Этиологии, характерные для кохлеарной дисфункции, включают шумовое повреждение и болезнь Меньера.

Повреждение шумом происходит во время кратковременного или длительного воздействия чрезвычайно громкого шума. Воздействие звуков в 85 децибел и более в течение восьми часов может привести к необратимому повреждению кохлеарной системы. Повреждение, связанное с громким шумом, разрушает волосковые клетки в улитке. Потеря волосяных клеток приводит к неспособности стимулировать афферентные нервы и, следовательно, к неспособности слышать звук различных частот.

Болезнь Меньера обусловлена эндолимфатический гидропс. Это происходит, когда объем эндолимфатической жидкости в кохлеарном протоке увеличивается, вызывая вздутие. Этиология болезни Меньера включает в себя нарушение регуляции аквапориновых каналов и осмотическое неравновесие, связанное с выработкой эндолимфы из перилимфы через мембрану Рейсснера и stria vascularis.

Клиническое значение дисфункции слухового анализатора

С клинической точки зрения дисфункция оганов слуха будет проявляться потерей слуха. Кохлеарная дисфункция должна быть включена в дифференциальный диагноз для любого пациента с потерей слуха.

Литература по кохлеарной функции

  1. Hudspeth AJ. SnapShot: Auditory transduction. Neuron. 2013 Oct 16;80(2):536.e1.
  2. Yoshioka T, Sakakibara M. Physical aspects of sensory transduction on seeing, hearing and smelling. Biophysics (Nagoya-shi). 2013;9:183-91.
  3. Lim R, Brichta AM. Anatomical and physiological development of the human inner ear. Hear. Res. 2016 Aug;338:9-21.
  4. Pujol R, Lavigne-Rebillard M, Uziel A. Development of the human cochlea. Acta Otolaryngol Suppl. 1991;482:7-12; discussion 13.
  5. Pepermans E, Petit C. The tip-link molecular complex of the auditory mechano-electrical transduction machinery. Hear. Res. 2015 Dec;330(Pt A):10-7.
  6. Recanzone GH. Perception of auditory signals. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2011 Apr;1224:96-108.
  7. Brown MR, Kaczmarek LK. Potassium channel modulation and auditory processing. Hear. Res. 2011 Sep;279(1-2):32-42.
  8. Huizing EH. The early descriptions of the so-called tuning fork tests of Weber and Rinne. I. The "Weber test" and its first description by Schmalz. ORL J. Otorhinolaryngol. Relat. Spec. 1973;35(5):278-82.
  9. Ziemer C. [Tuning fork study in deafness. Thus function Rinne and Weber tests]. MMW Fortschr Med. 2006 Apr 13;148(15):18.
  10. Foster CA, Breeze RE. Endolymphatic hydrops in Ménière's disease: cause, consequence, or epiphenomenon? Otol. Neurotol. 2013 Sep;34(7):1210-4.
  11. Pender DJ. Endolymphatic hydrops and Ménière's disease: a lesion meta-analysis. J Laryngol Otol. 2014 Oct;128(10):859-65.

^Наверх

Полезно знать