Mecánica de la audición y cómo el cerebro procesa el sonido

Introducción

¿Sabías dónde están los huesos más pequeños de tu cuerpo? No están en los dedos de las manos y los pies; en realidad están en tu oído y forman parte del complicado mecanismo que permite a nuestros oídos convertir las vibraciones en el aire en los sonidos que escuchamos.

Ondas sonoras

El sonido está formado por moléculas que vibran en patrones llamados ondas . Cuando golpeo un tambor, la superficie vibrante del tambor perturba el aire en patrones que, una vez que llegan a mi oído, pueden interpretarse como un sonido. A diferencia de la luz, que puede viajar en el vacío a través del espacio, las ondas sonoras necesitan material para viajar, necesitan algún tipo de materia para perturbar.

Frecuencia

Las ondas sonoras que son más cortas llegan a nuestros oídos en una sucesión más rápida; se dice que tienen una frecuencia más alta . La frecuencia está relacionada con la idea de tono en la música, o la relativa altura o baja de un sonido dado. Cuando una cantante de ópera alcanza una C alta, está produciendo ondas sonoras que son muy cortas y de alta frecuencia. Cuando una tuba toca un C bajo, sus ondas sonoras son mucho más largas y con una frecuencia más baja.

Volumen

La sonoridad está relacionada con otra característica de la onda de sonido, llamada amplitud . La amplitud es básicamente el tamaño o la altura de la onda de sonido. Cuanto más grande es la ola, más fuerte es el sonido. Es posible que haya escuchado el término decibelio ; esa es una escala, como grados para la temperatura, para decir qué tan fuerte es algo. Sin embargo, a diferencia de los grados, la escala de decibelios es logarítmica. Esto significa que si un sonido es 10 decibeles más fuerte que otro, en realidad es diez veces más fuerte. Una conversación de 60 decibelios es diez veces más fuerte que una lluvia de 50 decibelios; un concierto de rock de 110 decibelios es diez veces más fuerte que una moto de nieve de 100 decibelios. Una cortadora de césped de 90 decibelios es 100 veces más ruidosa que una aspiradora de 70 decibelios, diez veces diez. La escala comienza en el umbral de la audición humana, por lo que cero decibeles representa el punto en el que un sonido se vuelve tan silencioso que los humanos no pueden detectarlo. La exposición prolongada a ruidos superiores a 85 decibeles puede causar pérdida de audición, ya sea al dañar físicamente el oído o dañar los nervios que transmiten señales al cerebro.

Interpretación de dónde proviene el sonido

¿Sabes cómo cuando escuchas un ruido, normalmente puedes saber de dónde viene? Esto se debe a que tenemos dos orejas, separadas a ambos lados de la cabeza. Esto significa que si un sonido proviene de la izquierda, llega al oído izquierdo antes que al derecho. Si bien la diferencia de tiempo puede ser muy pequeña, su cerebro lo interpreta automáticamente para ayudarlo a determinar de dónde proviene el sonido.

Partes del oído involucradas en la audición

Procesamiento de sonido

Ahora que hemos aprendido sobre el sonido, echemos un vistazo a cómo el oído procesa el sonido y lo convierte en señales que pueden ser interpretadas por el cerebro. El sonido ingresa primero al oído y reverbera alrededor del pabellón auricular , o pliegues de cartílago en la parte más externa del oído. Luego viaja por el canal auditivo, que amplifica el sonido hasta que llega al tímpano . El tímpano descansa contra los huesecillos , que son esos huesos diminutos de los que hablábamos al principio. Hay tres y ayudan a transformar el sonido de vibraciones en el aire a vibraciones en el fluido dentro de la cóclea cercana . La cóclea se parece a una concha marina retorcida; está lleno de líquido y con pequeñas células ciliadas que sostienen haces decilios , pequeñas fibras que pueden detectar vibraciones en el fluido. Estas células ciliadas envían impulsos nerviosos a las neuronas cercanas. Estas señales luego viajan por el nervio auditivo hasta el cerebro. Hay muchas partes del oído que recordar, así que me gusta usar una especie de acrónimo mezquino para recordarlas: si no sabe cómo funciona la audición, salga de Our Cool Crowd . Pabellón auricular, tímpano, huesecillos, cóclea, cilios . Este es el orden en que las ondas sonoras entran en el oído y se procesan; Por favor, sal de nuestra multitud genial.

Tono

Hay algunas teorías sobre cómo este mecanismo transmite una sensación de tono. La teoría de la frecuencia de la audición dice que las neuronas unidas a los cilios se dispararán al mismo ritmo que la frecuencia del sonido que ingresa al oído; por lo que se disparan más rápidamente para un sonido de tono más alto con una longitud de onda corta y más lentamente para un sonido de tono más bajo con una longitud de onda más larga. Ésta es una teoría elegante, pero problemática cuando se trata de sonidos de tonos más altos; las neuronas en realidad no pueden disparar lo suficientemente rápido para igualar las frecuencias de algunos sonidos agudos que los humanos definitivamente pueden detectar. Otra teoría, llamada teoría del lugar de la audición, soluciona este problema proponiendo que diferentes partes de la cóclea reaccionan a diferentes frecuencias de sonido. Por lo tanto, más neuronas que se disparan desde la apertura de la cóclea indicarían un tono más alto, y más neuronas que se disparan desde el extremo de la cóclea indicarían un tono más bajo.

Resumen

Así que hemos aprendido que el sonido viaja en ondas y nuestros oídos procesan las vibraciones que estas ondas crean y las convierten en lo que escuchamos como ruido. Los sonidos de tonos más altos tienen longitudes de onda más cortas con frecuencias más altas, mientras que los sonidos de tonos más bajos tienen longitudes de onda más largas y frecuencias más bajas. Nuestros oídos transmiten esta información ya sea disparando más neuronas para sonidos de tonos más altos o disparando neuronas desde diferentes lugares dentro del oído, dependiendo del tono. Los ruidos fuertes pueden dañar los oídos, y la ubicación de nuestros oídos permite saber de dónde provienen los sonidos.

Objetivos de la lección

Al final de esta lección, podrá:

• Explica cómo funcionan las ondas sonoras.
• Definir frecuencia
• Comprender cómo las ondas sonoras influyen en el volumen.
• Conoce cómo procesa el sonido el cerebro
• Recuerda cómo podemos averiguar la dirección de un sonido.
• Recuerde cómo las diferentes teorías plantean la hipótesis de la mecánica de diferentes tonos en los oídos.