Acustica 02

Perché sentiamo

L'orecchio come trasduttore

Un trasduttore è un sistema o un congegno capace di trasportare l'energia da un punto a un altro eventualmente passando attraverso vari stadi di trasformazione.
Se ragionate su questa definizione, vi accorgerete che la nostra vita è piena di trasduttori: dalla manopola di accelerazione della moto che trasforma un moto rotatorio in lineare per aprire la valvola della miscela, a quella che regola il gas in un fornello (stessa trasformazione), al freno della bicicletta, al tasto di un pianoforte, fino alle cose più complesse come la TV o l'impianto stereo in cui un'onda elettrica viene trasformata in segnale video e/o audio.
Anche l'orecchio è un trasduttore: il sistema timpano - catena degli ossicini, trasporta la vibrazione dell'onda audio dall'aria all'orecchio interno, trasformando l'onda acustica in una serie di onde nel liquido contenuto nella coclea. Un partocolare organo contenuto in quest'ultima, trasforma, poi, l'energia meccanica (onde nel liquido) in impulsi elettrici che vengono inviati al cervello tramite il nervo acustico.

orecchio 1orecchio 2orecchio 3
  1. Condotto uditivo
  2. Timpano
  3. Martello
  4. Incudine
  5. Staffa
  6. Finestra ovale
  7. Tromba di Eustachio
  8. Chiocciola o coclea (contiene l'Organo del Corti)
  9. Nervo acustico

1,2 = Orecchio esterno
3,4,5,6,7 = Orecchio medio
8,9 = Orecchio interno (labirinto membranoso)

E' noto che il suono si propaga in un mezzo per onde di compressione e rarefazione; limitando il discorso al mezzo aereo, i mammiferi hanno messo a punto un sistema atto a captare (orecchio esterno) e a trasmettere (orecchio medio) tali vibrazioni all'organo dell'udito vero e proprio, la coclea (orecchio interno), ove tali segnali vengono trasformati in segnali elettrici che, tramite le vie acustiche, raggiungono la corteccia cerebrale uditiva ove vengono percepiti, e quindi interpretati tali segnali.
Il padiglione uditivo ed il condotto uditivo esterno costituiscono nel loro insieme un canale aereo atto a raccogliere le onde acustiche ed a convogliarle sulla membrana timpanica che chiude il condotto uditivo stesso. Si tratta di una membrana dotata di grande flessibilità ed elasticità che viene quindi fatta facilmente vibrare dalle onde acustiche.
Sulla faccia interna della membrana timpanica è fissato un sistema di leve (la catena degli ossicini: martello, incudine, staffa) che consente di trasmettere le vibrazioni del timpano fino alla finestra ovale, e da questa all'organo dell'udito propriamente detto (l'organo del Corti) che risiede su una parte della coclea detta membrana basilare.
La chiocciola (o coclea) è un condotto osseo avvolto a spirale che descrive due giri e mezzo di spira.  Essa contiene e protegge la parte membranosa cioè il condotto cocleare.  Una particolare differenziazione dell'epitelio di rivestimento del condotto cocleare dà luogo all'organo del Corti.
Tra gli elementi costitutivi dell'organo del Corti si distinguono le cellule sensoriali che sono di due tipi: cellule acustiche esterne e cellule acustiche interne. E' a livello di tali cellule che avviene la trasduzione cioè la trasformazione dell'energia meccanica vibratoria, trasmessa dalla membrana del timpano, dalla catena degli ossicini e dai liquidi labirintici, in energia elettrica che si propaga attraverso i filuzzi nervosi che si dipartono dall'organo del Corti e che vanno a costituire il nervo acustico che trasporta quindi la sensazione sonora all'encefalo.

Ecco una breve dimostrazione di cui sopra viaggiando dentro l'orecchio (cortesia Opticon Inc.):

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Per schematizzare possiamo dire che
  1. il suono si propaga attraverso l'aria,
  2. colpisce la membrana del timpano che si muove
  3. trasmettendo il movimento alla catena degli ossicini.
  4. L'ultimo di questi, la staffa, comprime la finestra ovale,
  5. trasmettendo il movimento al liquido endolinfatico del labirinto membranoso.
  6. Il movimento del liquido si propaga all'interno della chiocciola
  7. stimolando la membrana basilare su cui si trovano le cellule acustiche dell'organo del Corti
  8. e da cui parte lo stimolo nervoso che attraverso i filuzzi nervosi che vanno a costituire il nervo acustico
  9. si propaga fino all'encefalo e viene percepito in maniera cosciente.