Resumo sobre o Sistema Auditivo Humano

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1 Universidade Federal de Minas Gerais Pampulha Ciências da Computação Resumo sobre o Sistema Auditivo Humano Trabalho apresentado à disciplina Processamento Digital de Som e Vídeo Leonel Fonseca Ivo Agosto/2010

2 Sistema Auditivo Humano Anatomia O órgão de audição humano é o ouvido, o qual divide-se em três partes: os ouvidos interno, médio e externo. A figura abaixo ilustra a composição do SAH. O ouvido externo é composto pelo pavilhão auditivo (ou orelha) e pelo canal auditivo externo, que possui cerca de 2,5 cm. A função do ouvido externo é captar os sons do ambiente (energia sonora) e levá-los ao ouvido médio. O ouvido médio, por sua vez, é a parte localizada entre o tímpano e cóclea, sendo composto por três ossículos: bigorna, estribo e martelo. A função desses ossículos é a de converter mecanicamente as vibrações do tímpano em ondas de pressão que são amplificadas no fluido da cóclea, dessa forma convertendo a energia sonora captada pelo ouvido externo em energia mecânica. O tímpano conecta-se ao martelo, que se conecta com a bigorna, que por fim conecta-se ao estribo, responsável por introduzir ondas de pressão no ouvido interno. Os ossículos auditivos também podem reduzir a pressão sonora (o ouvido interno é muito sensível à estimulação exagerada), desconectando-se com certos músculos. O ouvido médio está também ligado ao exterior através de um canal para a nasofaringe chamado trompa de Eustáquio. Essa ligação permite controlar o equilíbrio das pressões nas duas faces do tímpano. Já o ouvido interno é composto pela cóclea e pelo aparato vestibular, como mostrado na figura abaixo. Quando o osso estribo move, a janela oval move com ele. No outro lado da janela oval está a cóclea, um canal em forma de caracol preenchido por líquidos em que as vibrações que chegam a ela são transformadas em ondas de compressão. Essas ondas ativam o órgão de Corti (que contém cerca de 23 mil célular ciliadas, responsáveis pela audição e que convergem no nervo acústico), o qual é responsável pela transformação das ondas de compressão em impulsos nervosos que são enviados ao cérebro para serem interpretados.

3 A figura abaixo mostra a série de transformações de energia relacionadas à nossa audição. Propriedades do Som A parte do ouvido humano responsável pela distinção das diferentes frequências é a membrana basilar, localizada dentro da cóclea. Essa membrana vibra de acordo com a frequência do som captado, fazendo com que os cílios das células sensoriais se movimentem contra a membrana tectórial, gerando assim o potencial de ação neuronal. A figura abaixo mostra a parte interna da cóclea, mostrando as membranas e cílios citados.

4 É interessante notar que sons de diferentes frequências atingem diferentes regiões da cóclea. A figura abaixo mostra a relação de distância entre o estribo e a frequência do som. Pela figura pode-se perceber que os sons de mais alta frequência atingem regiões mais próximas da base da cóclea, frequências intermediárias atingem regiões intermediárias e baixas frequências causam ativação máxima da membrana basilar próxima ao fim da cóclea. Essas diferentes distâncias são o que denomina-se princípio da localização, pois é através dos diferentes locais que são estimulados dentro da via coclear que é possível detectar quais são as freqüências sonoras que recebemos. O método principal utilizado pelo sistema nervoso para identificar diferentes freqüências sonoras é determinar as posições ao longo da membrana basilar que são mais estimuladas. Ainda é possível observar na figura que todas as freqüências abaixo de 200 Hz atingem a extremidade distal ou final da membrana basilar, o que difículta entender como se consegue distinguir freqüências sonoras baixas, na faixa de 20 a 200Hz. Entretanto, sabe-se que sons com freqüências baixas podem causar salvas de impulsos sincronizados nas mesmas freqüências. Essas salvas são transmitidas aos núcleos cocleares do encéfalo e estes são capazes de distinguir as diferentes freqüências

5 recebidas. Isso é reforçado pelo motivo de que quando é destruída a membrana basilar da cóclea, onde é detectada a maioria das freqüências, não é eliminada a discriminação dos sons de freqüência mais baixa. Esta outra forma de detectar freqüências mais baixas é denominada de princípio de freqüência ou de rajada. Quanto à intensidade do som, pelo menos três maneiras são utilizadas para sua percepção. A primeira, é que à medida que o som fica mais alto, aumentam também as vibrações da membrana basilar e das células ciliadas, aumentando o ritmo de excitação das terminações nervosas. A segunda, é que à medida que a amplitude da vibração aumenta, mais células ciliadas são estimuladas, causando uma somação espacial dos impulsos, ou seja, transmissão por muitas fibras nervosas e não por apenas algumas. A terceira, é que as células ciliadas externas não recebem estimulação significativa enquanto a amplitude da vibração da membrana basilar não atinja alta intensidade, sendo que essa estimulação pode informar ao sistema nervoso que o som está alto. Referências

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