Anatomy of the human ear

Anatomía del oído humano

El sistema auditivo humano es complejo. Tiene tres partes diferenciadas, cada una de las cuales desempeña una función dentro del proceso de captar y transmitir el sonido. El oído externo capta el sonido, el oído medio sirve como acoplamiento acústico para el tímpano, y el oído interno transforma el sonido en señales neurológicas que se transmiten al cerebro, en donde se procesan.

Para entender la anatomía del oído, vamos a seguir el sonido desde que lo capta el oído externo y mientras se transmite a través del oído medio hasta el oído interno. Oído humano En su estado normal, los huesecillos del oído tienen un efecto amplificador que activa el líquido contenido en el oído interno. Al mismo tiempo, los músculos del oído medio pueden ajustar la amplificación y atenuar las oscilaciones. Esto sirve como mecanismo de protección en caso de que el oído reciba una presión sonora excesiva. Sin embargo, en el caso de sucesos impulsivos como una explosión o un estallido, este ajuste es demasiado lento y no evita los daños auditivos.

Anatomía del oído externo

El oído externo está formado por el pabellón auditivo y el conducto auditivo externo, también llamado canal auditivo.


MÁS INFORMACIÓN:
OÍMOS EN 3D

Como ya mencionamos en el artículo Oímos en 3D, el pabellón auditivo desempeña un papel importante a la hora de ubicar las fuentes sonoras externas. Además, su forma de cuerno sirve para canalizar el sonido, proporcionando una transición suave entre el espacio "infinito" que hay alrededor de nuestras cabezas y nuestro conducto auditivo.

El meato acústico externo (también llamado meato auditivo externo) guía el sonido hasta el tímpano, que es una delgada membrana que separa el oído externo del oído medio.

Anatomía del oído medio

El oído medio es una pequeña cámara llena de aire situada entre el oído externo y el oído interno, que cumple una doble misión. Por un lado, alberga un mecanismo formado por tres pequeños huesos —los huesecillos u osículos del oído—, responsables de conectar el tímpano con el oído interno. Esta especie de "caja de cambios" es necesaria porque el oído interno está lleno de líquido y el tímpano por sí solo no es capaz de excitarlo de manera eficaz.

Pero, además, el oído medio se encarga de ecualizar la presión a ambos lados del tímpano o membrana timpánica. Un tímpano sano es completamente estanco al aire e impide el paso de aire del oído externo al oído medio. La diferencia de presión existente entre las dos cámaras hace que el tímpano se mueva hacia el interior y el exterior, exactamente lo que se necesita para captar las rápidas fluctuaciones de presión de las ondas sonoras.

 



Dimensiones del oído externo y amplificación

Haciendo una simplificación acústica, el oído externo funciona como un tubo de resonancia, con el primer máximo de resonancia en torno a 3 kHz; para este valor, la cuarta parte de la longitud de onda del sonido en el aire (10 cm / 4 = 2,5 cm) coincide con la longitud del conducto auditivo. En cambio, la sensibilidad se reduce considerablemente a frecuencias más bajas, para las cuales la longitud de onda es muy grande en comparación con el tamaño del conducto.

La cóclea y la membrana basilar

Cuando se produce una excitación, toda la membrana basilar se pone en movimiento, incluso aunque la excitación consista en un tono puro. Sin embargo, la zona asociada a la frecuencia de la excitación reacciona con más intensidad; es decir, las oscilaciones laterales alcanzan su máximo en torno a esa frecuencia.

Partes del oído externo

Sin embargo, cuando la presión en el oído externo (o sea, la presión atmosférica estática) difiere de la presión dentro del oído medio, se puede producir un problema.

Este mecanismo no resulta evidente en la vida cotidiana, pero sí que se experimenta fácilmente cuando viajamos en avión, durante el durante el despegue y el aterrizaje. En esos momentos, la presión ambiental varía rápidamente debido al cambio brusco de altitud. La presión en el oído externo sigue la misma evolución que la presión ambiente en la cabina del avión; en cambio, la presión en el interior del tímpano no cambia. Esta diferencia de presión constante produce una tensión en la membrana del tímpano, que la empuja hacia el interior o hacia el exterior. La persona nota una sensación desagradable y percibe los sonidos de una forma más apagada.

Al tragar saliva, la trompa de Eustaquio se abre durante un instante y, con ello, la presión estática en el interior del tímpano se iguala con la presión del oído externo.

La trompa de Eustaquio, que conecta el oído medio con la garganta, ayuda a ecualizar la presión sonora.

Cuando tragamos, la trompa se abre brevemente, las presiones se igualan y el tímpano vuelve a su posición de reposo. El tímpano recupera entonces su sensibilidad normal y el sonido vuelve a tener todos sus matices. 



Anatomía del oído interno

El oído interno es la parte más compleja del sistema auditivo. Es una cámara llena de líquido y consta de dos elementos: el laberinto vestibular —que forma parte del mecanismo que nos permite mantener el equilibrio del cuerpo— y la cóclea o caracol. En la cóclea se encuentra la membrana basilar y el órgano auditivo de Corti, que se encarga de convertir las ondas sonoras en impulsos nerviosos y las transmite al cerebro. El cerebro, por su parte, se ocupa de interpretar la información.

Cuando una onda sonora penetra en el conducto auditivo, provoca un movimiento oscilante del tímpano. Los huesecillos del oído medio captan esas oscilaciones y las transfieren al líquido a través de la ventana oval, que es una de las dos superficies flexibles existentes entre el oído medio y la cóclea. Cuando se excita esa membrana, se producen ondas en el oído interno, que está lleno de líquido. Las ondas se transmiten a través de la membrana basilar, que se pone en movimiento, al igual que el órgano de Corti.

Ecualización de la presión sonora en la membrana de un micrófono

Para convertir la presión sonora en una señal eléctrica, los micrófonos condensadores de Brüel & Kjaer utilizan una fina membrana, tensa sobre una placa posterior. Entre la membrana y la placa posterior queda un pequeño espacio, y el conjunto forma un condensador.

El sonido incidente mueve la membrana. La variación en la distancia entre la membrana y la placa posterior produce una señal eléctrica proporcional a la presión sonora. La membrana cierra de forma estanca el micrófono por su parte superior; por tanto, cualquier variación en la presión estática ambiental modifica la posición de reposo de la membrana con respecto a la placa posterior.

Presión estática en los micrófonos condensadores

Ya hemos visto que, en el oído, la trompa de Eustaquio resuelve este problema de ecualización. Los micrófonos condensadores utilizan un diseño similar, consistente en un estrecho canal de aire, situado en el lateral o en la parte trasera del micrófono, que se encarga de ecualizar la presión estática en la cavidad interna del micrófono con la del entorno.

El órgano auditivo de Corti contiene miles de pequeñas células ciliadas, que están conectadas al nervio acústico. La membrana basilar tiene distintas áreas más o menos sensibles a las diferentes frecuencias, con un patrón de oscilación bastante complejo. Dentro de cada una de esas áreas, se van activando distintos grupos de células ciliadas según las frecuencias, para enviar impulsos nerviosos al cerebro. Por tanto, el órgano de Corti descompone el sonido en sus componentes espectrales, igual que las gotas de lluvia descomponen la luz del sol en sus colores individuales.

Matthias Scholz
Diseñador de interfaces de usuario
Doctor en Acústica aplicada
Brüel & Kjaer

Esto ha sido algo así como una versión abreviada.

La versión larga es mucho más compleja pero enormemente apasionante y explica el porqué de muchos de los fenómenos asociados a nuestra percepción del sonido.

La desarrollamos en un capítulo aparte: Anatomía del oído humano - Parte 2