Oído medio

Las ondas sonoras captadas por el oído externo hacen vibrar el tímpano, que moviliza la cadena de huesecillos del oído medio.
Por la platina del estribo, aplicada sobre la ventana oval, la vibración se transmite a la pérylymphe coclear.

Esquema del oído medio

El tímpano (4), vestigio branquial, separa el conducto auditivo externo de la cavidad del oído medio que está conectada con la cavidad oral por la trompa de Eustaquio (6). La ventana oval, sobre la que se apoya la base del estribo (3), y la ventana redonda (5), separan el oído medio del oído interno. La cadena de huesecillos incluye el martillo (1), el yunque (2) y el estribo (3): permite la relación entre el tímpano y la ventana oval. La relación de superficies entre ambos (> 20 / 1) permite una amplificación que asegura la transferencia de presiones acústicas entre el medio aéreo y el medio líquido del oído interno. El oído medio puede ser considerado como un adaptador de impedancia, sin el cual una gran parte de la energía acústica se perdería.

Tímpano

M. Mondain

Photo du tympan humain (in situ) On aperçoit par transparence les osselets, en particulier le marteau qui vient s'appliquer jusqu'au centre de la membrane tympanique.

Imagen a microscopía electrónica de barrido de la membrana timpánica del cobaya. La membrana timpánica, con el mango del martillo anclado en su centro, puede observarse desde el oído medio. Esta muestra ha sido dañada ligeramente durante la disección.

Reflejo osicular (estapedial)

Cuando un sonido fuerte es detectado por la cóclea (> 80 dB) la información se transmite a los núcleos del tronco cerebral. Un arco reflejo neural controla la contracción de estos músculos (en el humano sólo se contrae el músculo del estribo). Esta contracción incrementa a rigidez de la cadena osicular, lo que limita su amplitud de desplazamiento para las frecuencias bajas y medias (<2000 Hz) lo que conlleva una reducción de la energía transmitida al oído interno. Por el contrario, este reflejo no protege al oído en los estímulos de frecuencias altas.

- (1) Martillo  - (2) Ligamento del martillo  - (3) Yunque  - (4) Ligamento de yunque  - (5) Músculo del estribo  - (6) Platina del estribo  - (7) Tímpano  - (8) Trompa de Eustaquio  - (9) Músculo del martillo  - (10) Nervio cuerda del tímpano seccionado

Esta visión interna de la cavidad del oído medio permite comprender cómo la cadena de huesecillos puede ser movilizadA por control reflejo de los músculos del martillo (9) y del estribo (5). Este reflejo osicular reduce la función de transferencia entre el oído externo y la cóclea. Este reflejo proteje a la cóclea de las sobreestimulaciones sonoras... pero dentro de unos límites:

• tiene fatiga : dejando sin protección al oído cuando se trata de ruídos de larga duración;
• se pone en funcionamiento sólo para las frecuencias garves (no muy por encima de 1 kHz);
• no actúa, o lo hace demasiado tarde (latencia del reflejo = 30 ms) cuando el estímulo se debe a ruidos impulsivos (explosiones, armas de fuego, petardos, fuegos artificiales, trompetillas, etc.).

Otra función del reflejo osicular, que se desencadena por la vocalización, es la de atenuar la percepción de la propia voz: esto es especialmente importante para los cantantes.

Funcionamiento del oído medio

El oído medio transmite la energía sonora del tímpano al oído interno, llevando a cabo una adaptación de impedancias entre un medio aéreo y un medio líquido.

Si las vibraciones del aire se aplicasen directamente a los líquidos del oído interno, el 99,9% de la energía acústica se perdería por reflexión en la interfase aire-líquido (- 30 dB).

El oído medio es un amplificador de presión. De esta forma se "recupera" la energía acústica disponible en el medio aéreo y aumenta la amplitud de los estímulos mecano-acústicos en el oído interno.

Gracias a la relación de superficies (~ 20) entre el tímpano (S1 = 0,6 cm2) y la platina del estribo (S2 = 0,03 cm2), y a la relación de palancas (el eje de la cadena osicular pasa cerca de la articulación martillo / yunque, pero los dos "brazos" de esta cadena tienen longitudes distintas) (D1/D2 ~ 1,3), la amplificación de la presión teórica alcanza un factor x 26 (aprox. 28 dB ).

¡Advertencia! Este apoximación debe utilizarse con precaución pues, por sus propiedades mecánicas, el comportamiento y la "eficacia" del oído medio varían enormemente con la frecuencia (F).

De hecho, el funcionamiento del oído medio (como el de cualquier sistema mecánico) depende de la fricción (R) de las articulaciones, la masa (M) de la cadena de huesecillos, y de la rigidez (K) de las membranas, de los ligamentos, de los volúmenes aéreos ...

 Para saber más: Revisar la física acústica

Función de transferencia del oído medio

Los fenómenos descritos anteriormente son evidentes cuando se considera la función de transferencia del oído medio, es decir, la relación compleja (amplitud y fase) existente entre la presión acústica en la entrada del oído interno (PV : en la perilinfa de la base de la rampa vestibular) y la presión acústica delante del tímpano (Pt): Pv / PT. Thay que tener en cuenta que, por otra parte, en las bajas frecuencias la presión a la entrada de la cóclea (PV) tiene un avance de fase de 90° en relación con a presión delante del tímpano (Pt). Esto significa que la señal de entrada de la cóclea: presión acústica en la perilinfa en la base de la escala vestibular (PV) es una función de la velocidad del estribo (ve): Pv = Zc • ve.

NOTA. En el rango de frecuencias audibles, la impedancia de entrada de la cóclea (ZC) es puramente de resistencia (R). No hay ningún componente equivalente a una masa (M) o a una rigidez (K). Esta característica tiene consecuencias muy importantes sobre el umbral de sensibilidad auditiva en función de la frecuencia y en la sensibilidad de la cóclea al ruido.

En los seres humanos, la amplificación máxima no exceda de 20 dB ... y varía mucho dependiendo de la frecuencia: 13 dB a 200 Hz, 20 dB a 1000 Hz, 12 dB a 8000 Hz ....

Se desprenden dos conclusiones:

• el oído externo y oído medio son los que, dependiendo de la cantidad de energía acústica transmitida para cada frecuencia, "modelan" la curva de los umbrales de sensibilidad auditiva.
• El oído interno es un detector en el que el umbral es constante en función de la frecuencia en casi la totalidad del rango audible (aproximadamente 1.10-18 W en el ser humano)!

Umbrales de sensibilidad auditiva

La forma de la curva de los umbrales de sensibilidad auditiva (para el ser humano ver el trazo continuo) es comparable a la de la función de transferencia globale del oído externo y del oído medio (en línea de puntos). Esto es válido para todos los mamíferos.