Consejos prácticos para medir bien
En este Blog escribimos tips y recomendaciones para que te sea más fácil medir correctamente.

¿Cómo capta el sonido el oído humano?

martes, noviembre 06, 2018
       
   

Nuestro oído es un sistema complejo compuesto por tres partes fundamentales que nos permiten escuchar: el oído externo, medio e interno. Te explicamos las funciones que cada uno desempeñan.

 

 

El oído humano es un sistema complejo que consiste en tres partes distintas, cada una con un papel específico en el proceso de adquisición y análisis del sonido.

El oído externo recolecta el sonido, el oído interno transfiere estas vibraciones a señales neurológicas que pueden ser procesadas por el cerebro, y el oído medio brinda el acoplamiento entre ellas. Considerando este punto, seguimos el sonido a través del oído hacia las puntas de las células pilosas, donde las vibraciones se transforman en señales neurológicas. Lo que sucede entonces es el material para un capítulo posterior.


Los osículos

En su estado normal, los osículos tienen un efecto amplificador para excitar eficientemente el líquido interno en el oído interno. Sin embargo, los músculos en el oído medio pueden cambiar esto, para en realidad atenuar las oscilaciones, de esta manera provee un mecanismo protector en caso de presión de sonido excesiva. Sin embargo, el ajuste es muy lento para protegerlo en contra de eventos impulsivos como explosiones.

El oído medio

El oído medio es una cámara pequeña llena de aire entre el oído externo e interno. El propósito de esta cámara es doble. Primero, contiene un mecanismo de tres huesos, llamados osículos auditivos, conectando el tímpano y el oído interno. Este mecanismo similar a una caja de engranajes es necesario, ya que el oído interno está lleno de un fluido, lo que hace que la excitación directa por el tímpano sea ineficiente.

En segundo lugar, se necesita el oído medio para igualar la presión a través del tímpano. Un tímpano sano es completamente hermético, evitando el flujo de aire desde el oído externo hacia el oído medio. La diferencia de presión entre las dos cámaras mueve la membrana hacia adentro y hacia afuera, que es exactamente lo que se necesita para captar las rápidas fluctuaciones de la presión del sonido.


Las dimensiones y ampliación del oído externo

El oído externo es especialmente sensible a frecuencias entre 1 y 5 kHz. No por casualidad, este intervalo es importante para la comunicación, ya que 3 kHz es la frecuencia alrededor de la cual nuestra audición es más sensible. Acústicamente, el oído externo funciona como un resonador de tubo, con la primera resonancia más fuerte alrededor de 3 kHz, donde un cuarto de onda de sonido en el aire (10 cm / 4 = 2,5 cm) se ajusta a la longitud del canal auditivo. En contraste, la sensibilidad cae significativamente a frecuencias más bajas donde las longitudes de onda son más grandes en comparación con el tamaño del oído.


Caracol con la membrana basilar

La membrana basilar se pondrá en movimiento, incluso con un tono puro. Sin embargo, el área asociada con la frecuencia reaccionará más; es decir, las oscilaciones laterales alcanzarán su punto máximo alrededor de esta sección.

Sin embargo, un problema puede ocurrir cuando la presión atmosférica (estática) en el oído externo difiere de la presión interna del oído medio.

Este mecanismo no es tan evidente en la vida cotidiana, pero se experimenta fácilmente durante el despegue y el aterrizaje en un avión, donde la presión ambiental cambia significativamente debido al cambio en la altitud. La presión en el oído externo sigue la presión ambiental en el avión, mientras que la presión en el interior del tímpano se mantiene sin cambios. La diferencia de presión constante aplica una tensión previa a la membrana, empujándola hacia adentro o hacia afuera, lo que da una sensación desagradable y hace que el sonido se perciba más opaco.

 

  Cuando tragamos, la trompa de eustaquio se abre brevemente causando que la presión estática en el interior del tímpano se iguale a la del oído externo.

La trompa de eustaquio, que conecta el oído medio a la garganta, ayuda a igualar esta presión. Cuando tragamos, el tubo se abre brevemente causando que la presión estática en el interior del tímpano se iguale a la del oído externo, reajustando el tímpano a su posición neutral. El tímpano tendrá su sensibilidad normal y el sonido será brillante de nuevo.

El oído interno

El oído interno es el elemento más complejo en la cadena. Es una cámara llena de fluido y consiste en dos partes: el laberinto vestibular, el cual funciona como parte del mecanismo del equilibrio del cuerpo, y el caracol, que contiene la membrana basilar y el órgano de Corti, un elemento sensorial que convierte el sonido en impulsivos nerviosos para que nuestro cerebro pueda procesar la información.

El sonido que se ha canalizado hacia el canal auditivo pondrá en movimiento el tímpano. Los osículos auditivos en el oído medio recogen estas oscilaciones y las transfieren al líquido a través de la ventana oval, una de las dos superficies flexibles entre la cóclea (caracol) y el oído medio. La activación de esta membrana genera ondas en el oído interno lleno de líquido, que viajan a lo largo de la membrana basilar, lo que lo pone en movimiento al órgano de Corti.


La ecualización de la presión estática en micrófonos condensadores

Para convertir la presión del sonido en una señal eléctrica, los micrófonos condensadores de Brüel & Kjaer usan un diafragma delicado y presionado a través de un contraplato con un espacio muy estrecho entre ellos, formando un capacitor. El sonido infringido desvía el diagrama, y la variación en la distancia del contraplato produce una señal eléctrica proporcional a la presión del sonido.

El diafragma sella el micrófono en la parte superior para que una variación en la presión ambiental estática cambie la posición neutral del diafragma con respecto a la placa posterior. El oído resuelve este problema con la trompa de Eustaquio, y los micrófonos condensadores usan un diseño similar. Un canal de aire estrecho a lado o en la parte posterior del micrófono asegura que la presión estática de la cavidad interna se iguale con el ambiente.

Este órgano contiene miles de células ciliadas pilosas, que están conectadas al nervio acústico. El patrón de oscilación de la membrana basilar es bastante complejo, con diferentes áreas estimuladas más o menos por diferentes frecuencias. Para cada una de estas áreas, un grupo diferente de células pilosas serán activadas y enviarán impulsos a través de los nervios al cerebro. De este modo, el órgano de Corti separa el sonido en sus componentes espectrales, similares a las gotas de lluvia que separan la luz solar en colores individuales.

Referencia: Brüel & Kjaer, Waves Articles. "Anatomy of the human ear" [documento en línea https://www.bksv.com/en/about/waves/WavesArticles/2018/Anatomy-of-the-human-ear acceso: octubre de 2018].

 

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El oído humano es un sistema complejo que consiste en tres partes distintas, cada una con un papel específico en el proceso de adquisición y análisis del sonido.

El oído externo recolecta el sonido, el oído interno transfiere estas vibraciones a señales neurológicas que pueden ser procesadas por el cerebro, y el oído medio brinda el acoplamiento entre ellas. Considerando este punto, seguimos el sonido a través del oído hacia las puntas de las células pilosas, donde las vibraciones se transforman en señales neurológicas. Lo que sucede entonces es el material para un capítulo posterior.


Los osículos

En su estado normal, los osículos tienen un efecto amplificador para excitar eficientemente el líquido interno en el oído interno. Sin embargo, los músculos en el oído medio pueden cambiar esto, para en realidad atenuar las oscilaciones, de esta manera provee un mecanismo protector en caso de presión de sonido excesiva. Sin embargo, el ajuste es muy lento para protegerlo en contra de eventos impulsivos como explosiones.

El oído medio

El oído medio es una cámara pequeña llena de aire entre el oído externo e interno. El propósito de esta cámara es doble. Primero, contiene un mecanismo de tres huesos, llamados osículos auditivos, conectando el tímpano y el oído interno. Este mecanismo similar a una caja de engranajes es necesario, ya que el oído interno está lleno de un fluido, lo que hace que la excitación directa por el tímpano sea ineficiente.

En segundo lugar, se necesita el oído medio para igualar la presión a través del tímpano. Un tímpano sano es completamente hermético, evitando el flujo de aire desde el oído externo hacia el oído medio. La diferencia de presión entre las dos cámaras mueve la membrana hacia adentro y hacia afuera, que es exactamente lo que se necesita para captar las rápidas fluctuaciones de la presión del sonido.


Las dimensiones y ampliación del oído externo

El oído externo es especialmente sensible a frecuencias entre 1 y 5 kHz. No por casualidad, este intervalo es importante para la comunicación, ya que 3 kHz es la frecuencia alrededor de la cual nuestra audición es más sensible. Acústicamente, el oído externo funciona como un resonador de tubo, con la primera resonancia más fuerte alrededor de 3 kHz, donde un cuarto de onda de sonido en el aire (10 cm / 4 = 2,5 cm) se ajusta a la longitud del canal auditivo. En contraste, la sensibilidad cae significativamente a frecuencias más bajas donde las longitudes de onda son más grandes en comparación con el tamaño del oído.


Caracol con la membrana basilar

La membrana basilar se pondrá en movimiento, incluso con un tono puro. Sin embargo, el área asociada con la frecuencia reaccionará más; es decir, las oscilaciones laterales alcanzarán su punto máximo alrededor de esta sección.

Sin embargo, un problema puede ocurrir cuando la presión atmosférica (estática) en el oído externo difiere de la presión interna del oído medio.

Este mecanismo no es tan evidente en la vida cotidiana, pero se experimenta fácilmente durante el despegue y el aterrizaje en un avión, donde la presión ambiental cambia significativamente debido al cambio en la altitud. La presión en el oído externo sigue la presión ambiental en el avión, mientras que la presión en el interior del tímpano se mantiene sin cambios. La diferencia de presión constante aplica una tensión previa a la membrana, empujándola hacia adentro o hacia afuera, lo que da una sensación desagradable y hace que el sonido se perciba más opaco.

 

  Cuando tragamos, la trompa de eustaquio se abre brevemente causando que la presión estática en el interior del tímpano se iguale a la del oído externo.

La trompa de eustaquio, que conecta el oído medio a la garganta, ayuda a igualar esta presión. Cuando tragamos, el tubo se abre brevemente causando que la presión estática en el interior del tímpano se iguale a la del oído externo, reajustando el tímpano a su posición neutral. El tímpano tendrá su sensibilidad normal y el sonido será brillante de nuevo.

El oído interno

El oído interno es el elemento más complejo en la cadena. Es una cámara llena de fluido y consiste en dos partes: el laberinto vestibular, el cual funciona como parte del mecanismo del equilibrio del cuerpo, y el caracol, que contiene la membrana basilar y el órgano de Corti, un elemento sensorial que convierte el sonido en impulsivos nerviosos para que nuestro cerebro pueda procesar la información.

El sonido que se ha canalizado hacia el canal auditivo pondrá en movimiento el tímpano. Los osículos auditivos en el oído medio recogen estas oscilaciones y las transfieren al líquido a través de la ventana oval, una de las dos superficies flexibles entre la cóclea (caracol) y el oído medio. La activación de esta membrana genera ondas en el oído interno lleno de líquido, que viajan a lo largo de la membrana basilar, lo que lo pone en movimiento al órgano de Corti.


La ecualización de la presión estática en micrófonos condensadores

Para convertir la presión del sonido en una señal eléctrica, los micrófonos condensadores de Brüel & Kjaer usan un diafragma delicado y presionado a través de un contraplato con un espacio muy estrecho entre ellos, formando un capacitor. El sonido infringido desvía el diagrama, y la variación en la distancia del contraplato produce una señal eléctrica proporcional a la presión del sonido.

El diafragma sella el micrófono en la parte superior para que una variación en la presión ambiental estática cambie la posición neutral del diafragma con respecto a la placa posterior. El oído resuelve este problema con la trompa de Eustaquio, y los micrófonos condensadores usan un diseño similar. Un canal de aire estrecho a lado o en la parte posterior del micrófono asegura que la presión estática de la cavidad interna se iguale con el ambiente.

Este órgano contiene miles de células ciliadas pilosas, que están conectadas al nervio acústico. El patrón de oscilación de la membrana basilar es bastante complejo, con diferentes áreas estimuladas más o menos por diferentes frecuencias. Para cada una de estas áreas, un grupo diferente de células pilosas serán activadas y enviarán impulsos a través de los nervios al cerebro. De este modo, el órgano de Corti separa el sonido en sus componentes espectrales, similares a las gotas de lluvia que separan la luz solar en colores individuales.

Referencia: Brüel & Kjaer, Waves Articles. "Anatomy of the human ear" [documento en línea https://www.bksv.com/en/about/waves/WavesArticles/2018/Anatomy-of-the-human-ear acceso: octubre de 2018].

 

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