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Sistema auditivo

La función de nuestro sistema auditivo es, esencialmente, transformar las variaciones de

presión originadas por la propagación de las ondas sonoras en el aire en impulsos eléctricos

(variaciones de potencial), información que los nervios acústicos transmiten a nuestro

cerebro para la asignación de significados.

Podemos dividir el sistema auditivo en:

• sistema auditivo periférico;

• sistema auditivo central.

Sistema auditivo periférico El sistema auditivo periférico (el

oído) está compuesto por el oído

externo, el oído medio y el oído

interno.

El sistema auditivo periférico

cumple funciones en la percepción

del sonido, esencialmente la

transformación de las variaciones

de presión sonora que llegan al

tímpano en impulsos eléctricos (o

electroquímicos), pero también

desempeña una función importante

en nuestro sentido de equilibrio.

Sistema auditivo periférico.

Oído externo

El oído externo está compuesto por el pabellón, que concentra las ondas sonoras en el

conducto, y el conducto auditivo externo que desemboca en el tímpano.

La ubicación lateral de los pabellones derecho e izquierdo en el ser humano ha hecho casi

innecesaria la capacidad de movimiento de los mismos, a diferencia de lo que sucede en

muchos otros animales que tienen una amplia capacidad de movimiento de los pabellones,

pudiendo enfocarlos en la dirección de proveniencia del sonido. De esta manera se

contribuye a la función del pabellón, que es la de concentrar las ondas sonoras en el

conducto auditivo externo.

La no linealidad de las funciones de transferencia del oído comienzan ya en el pabellón, ya

que por sus características éste tiene una frecuencia de resonancia entre los 4.500 Hz y los

5.000 Hz.

El canal auditivo externo tiene unos 2,7 cm de longitud y un diámetro promedio de 0,7 cm.

Al comportarse como un tubo cerrado en el que oscila una columna de aire, la frecuencia de

resonancia del canal es de alrededor de los 3.200 Hz.

Oído medio

El oído medio está lleno de aire y está compuesto por el tímpano (que separa el oído

externo del oído medio), los osículos (martillo, yunque y estribo, una cadena ósea

denominada así a partir de sus formas) y la trompa de Eustaquio.

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El tímpano es una membrana que es puesta en movimiento por la onda (las variaciones de

presión del aire) que la alcanza. Sólo una parte de la onda que llega al tímpano es

absorbida, la otra es reflejada. Se llama impedancia acústica a esa tendencia del sistema

auditivo a oponerse al pasaje del sonido. Su magnitud depende de la masa y elasticidad del

tímpano y de los osículos y la resistencia friccional que ofrecen.

La parte central del tímpano oscila como un cono asimétrico, al menos para frecuencias

inferiores a los 2.400 Hz. Para frecuencias superiores a la indicada las vibraciones del

tímpano ya no son tan simples, por lo que la transmisión al martillo es menos efectiva.

Los osículos (martillo, yunque y estribo) tienen como función transmitir el movimiento del

tímpano al oído interno a través de la membrana conocida como ventana oval. Dado que el

oído interno está lleno de material linfático, mientras que el oído medio está lleno de aire,

debe resolverse un desajuste de impedancias que se produce siempre que una onda pasa de

un medio gaseoso a uno líquido. En el pasaje del aire al agua en general sólo el 0,1% de la

energía de la onda penetra en el agua, mientras que el 99,9% de la misma es reflejada. En el

caso del oído ello significaría una pérdida de transmisión de unos 30 dB.

El oído interno resuelve este desajuste de impedancias por dos vías complementarias. En

primer lugar la disminución de la superficie en la que se concentra el movimiento. El

tímpano tiene un área promedio de 69 mm2, pero el área vibrante efectiva es de unos 43

mm2. El pie del estribo, que empuja la ventana oval poniendo en movimiento el material

linfático contenido en el oído interno, tiene un área de 3,2 mm2. La presión (fuerza por

unidad de superficie) se incrementa en consecuencia en unas 13,5 veces.

Por otra parte el martillo y el yunque funcionan como un mecanismo de palanca y la

relación entre ambos brazos de la palanca es de 1,31:1. La ganancia mecánica de este

mecanismo de palanca es entonces de 1,3, lo que hace que el incremento total de la presión

sea de unas 17,4 veces. El valor definitivo va a depender del área real de vibración del

tímpano. Además, los valores pueden ser superiores para frecuencias entre los 2.000 Hz y

los 5.000 Hz, debido a la resonancia del canal auditivo externo y a las frecuencias de

resonancia características de los conos asimétricos, como lo es el tímpano. En general entre

el oído externo y el tímpano se produce una amplificación de entre 5 dB y 10 dB en las

frecuencias comprendidas entre los 2.000 Hz y los 5.000 Hz, lo que contribuye de manera

fundamental para la zona de frecuencias a la que nuestro sistema auditivo es más sensible.

Los músculos en el oído medio (el tensor del tímpano y el stapedius) pueden influir sobre la

transmisión del sonido entre el oído medio y el interno. Como su nombre lo indica, el

tensor del tímpano tensa la membrana timpánica aumentando su rigidez, produciendo en

consecuencia una mayor resistencia a la oscilación al ser alcanzada por las variaciones de

presión del aire.

El stapedius separa el estribo de la ventana oval, reduciendo la eficacia en la transmisión

del movimiento. En general responde como reflejo, en lo que se conoce como reflejo

acústico.

Ambos cumplen una función primordial de protección, especialmente frente a sonidos de

gran intensidad. Lamentablemente la acción de esos músculos no es instantánea de manera

que no protegen a nuestro sistema auditivo ante sonidos repentinos de muy alta intensidad,

como pueden ser los estallidos o impulsos. Por otra parte, se fatigan muy rápidamente de

manera que pierden eficiencia cuando nos encontramos expuestos por largo rato a sonidos

de alta intensidad.

La acción de estos músculos tienen el efecto de un filtro, por cuanto se ofrece una mayor

resistencia a la transmisión de frecuencias menores (más graves), favoreciendo por

consiguiente las frecuencias mayores (más agudas), que suelen ser portadoras de un mayor

contenido de información útil para el ser humano, tanto en el habla como en situaciones de

la vida cotidiana.

También el aire que llena el oído medio es puesto en movimiento por la vibración del

tímpano, de manera que las ondas llegan también al oído interno a través de otra

membrana, la ventana redonda. No obstante la acción del aire sobre la ventana redonda es

mínima en la transmisión de las ondas con respecto a la del estribo sobre la ventana oval.

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De hecho, ambas ventanas suelen moverse en sentidos opuestos, funcionando la ventana

redonda como una suerte de amortiguadora de las ondas producidas dentro del oído interno.

La trompa de Eustaquio comunica con la parte superior de la faringe y por su intermedio

con el aire exterior. Una de sus funciones es mantener un equilibrio de presión a ambos

lados del tímpano.

Oído interno

Si en el oído externo se canaliza la energía acústica y en el oído medio se la transforma en

energía mecánica transmitiéndola -y amplificándola- hasta el oído interno, es en éste en

donde se realiza la definitiva transformación en impulsos eléctricos.

El laberinto óseo es una cavidad en el hueso temporal que contiene el vestíbulo, los canales

semicirculares y la cóclea (o caracol). Dentro del laberinto óseo se encuentra el laberinto

membranoso, compuesto por el sáculo y el utrículo (dentro del vestíbulo), los ductos

semicirculares y el ducto coclear. Este último es el único que cumple una función en la

audición, mientras que los otros se desempeñan en nuestro sentido del equilibrio.

El oído interno está inmerso en un fluido viscoso llamado endolinfa cuando se encuentra en

el laberinto membranoso y perilinfa cuando separa los laberintos óseo y membranoso.

La cóclea (o caracol) es un conducto casi circular enrollado en espiral (de ahí su nombre)

unas 2,75 veces sobre sí mismo, de unos 35 mm de largo y unos 1,5 mm de diámetro como

promedio. El ducto coclear divide a la cóclea en dos secciones, la rampa vestibular y la

rampa timpánica.

Esquema del sistema auditivo periférico con la cóclea desenrollada

La cóclea está dividida a lo largo por la

membrana basilar y la membrana de

Reissner.

En la figura de la derecha vemos el corte de la cóclea.

El movimiento de la membrana basilar

afecta las células ciliares (también llamadas

capilares o pilosas) del órgano de Corti que

al ser estimuladas (deformadas) generan los

impulsos eléctricos que las fibras nerviosas

(nervios acústicos) transmiten al cerebro.

Pueden haber hasta cinco filas de células

ciliares en el órgano de Corti, constando las

más largas de unas 12.000 células en fila.

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La membrana basilar no llega hasta el

final de la cóclea dejando un espacio para

la intercomunicación del fluido entre la

rampa vestibular y la timpánica, llamado

helicotrema que tiene aproximadamente

unos 0,3 mm2 de superficie.

La membrana basilar se deforma como

producto del movimiento del fluido

linfático dentro de la cóclea. El punto de

mayor amplitud de oscilación de la

membrana basilar varía en función de la

frecuencia del sonido que genera su

movimiento, produciendo así la

información necesaria para nuestra

percepción de la altura del sonido. Las

frecuencias más altas son procesadas en el

sector de la membrana basilar más cercano

al oído medio y las más bajas en su sector

más lejano (cerca del helicotrema). La

cantidad de células ciliares estimuladas

(deformadas) y la magnitud de dicha

deformación determinaría la información

acerca de la intensidad de ese sonido.

Órgano de Corti

Ubicación de la zona de respuesta de frecuencias sobre la membrana basilar

La membrana basilar

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A partir del movimiento de la membrana

basilar que deforma las células ciliares

del órgano de Corti se generarían

patrones característicos de cada sonido

que los nervios acústicos transmiten al

cerebro para su procesamiento.

Transmisión ósea

Además de a través del oído medio (el

tímpano, los osículos), las ondas sonoras

llegan al oído interno directamente por

medio de la oscilación de los huesos del

cráneo.

Ello es fácilmente comprobable si

colocamos un diapasón vibrando sobre

el parietal o sobre el hueso mastoideo

(detrás del pabellón).

Dado que el oído interno se encuentra

inserto en una cavidad del hueso

temporal las oscilaciones del cráneo

hacen entrar en oscilación directamente

el fluido linfático, de una manera que no

está totalmente clara aún. Lo que sí

resulta evidente es que cualquiera de las

dos formas de transmisión de las ondas

es igualmente efectiva, sirviendo la

transmisión ósea como medio alternativo

cuando hay enfermedades en el oído

medio.

La transmisión ósea es también la

responsable de que escuchemos nuestra

voz con un timbre distinto al que lo

escucha el resto de las personas.

Esquema vibratorio de la membrana basilar. El punto de mayor oscilación depende de la

frecuencia.

Sistema auditivo central

El sistema auditivo central está formado por los nervios acústicos y los sectores de nuestro

cerebro dedicados a la audición. Se trata también de la parte de nuestro sistema auditivo de

la que menos se conoce. Esto es consecuencia de nuestro escaso conocimiento del cerebro y

su funcionamiento en general.

A menudo ignorado, el sistema auditivo central es fundamental en nuestra audición, ya que

es allí donde se procesa la información recibida y se le asignan significados a los sonidos

percibidos, ya sea que pertenezcan a la música, al habla u otros.

El nervio auditivo contendría alrededor de 30.000 neuronas y su función principal es la de

transmitir los impulsos eléctricos al cerebro para su procesamiento. Pero también parecen

existir otras vías que conducen impulsos desde el cerebro hasta la cóclea. No se sabe mucho

de estas neuronas descendentes, pero aparentemente servirían para ayudar a una especie de

ajuste de sintonía fina en la selectividad de frecuencia de las células ciliares e incrementar

las diferencias de tiempo, amplitud y frecuencia entre ambos oídos.

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Cerebro

El cerebro es un órgano electroquímico y su conformación actual en el ser humano es el

resultado de transformaciones sufridas a lo largo de millones de años de evolución. No

obstante, es una de las partes del cuerpo humano sobre las cuales más se ignora.

En el cerebro hay miles de millones de neuronas, que son esencialmente similares a todas

las demás células, pero que tienen la particularidad de recibir y transmitir impulsos

eléctricos.

Cada neurona está comunicada con decenas de miles de otras neuronas, conformando todas

ellas una red (redes neurales) de intercomunicación sumamente complicada. Mientras que

ya cuando nacemos poseemos la totalidad de las neuronas, las conexiones entre ellas son el

producto de procesos de aprendizajes. Esta capacidad de cooperar (trabajar en redes) de

millones de pequeñas unidades de procesamiento serían la causa de la alta eficacia y la

potencia en el funcionamiento de nuestro cerebro.

A partir de la deformación de las células ciliares en el órgano de Corti y a través de los

nervios acústicos, el cerebro recibe patrones que contienen la información característica de

cada sonido y los compara con otros almacenados en la memoria (la experiencia pasada) a

efectos de identificarlos. Aparentemente, si el patrón recibido difiere de los patrones

almacenados, el cerebro intentaría igualmente adaptarlo a alguno de los conocidos, al que

más se le parezca. Esto es notable por ejemplo en la percepción de series armónicas. Si

recibimos un número determinado de frecuencias aisladas, nuestro cerebro intentará

relacionarlas, identificándolas como parte de una serie armónica (aún cuando no lo sean),

generando incluso la percepción de la altura determinada por su frecuencia fundamental,

aunque ésta no esté físicamente presente y aunque la membrana basilar no esté oscilando en

el punto correspondiente a dicha frecuencia.

La memoria es una de las funciones más importantes de nuestro cerebro. Cada hecho a ser

almacenado en la memoria es separado en partes y se guarda de manera asociativa

(modelos asociativos) en diferentes conjuntos de neuronas interconectadas entre sí, de

manera que su ubicación física está distribuida a lo largo de diversas partes de nuestro

cerebro.

Si el patrón recibido no existe y no es posible encontrar alguno que se le parezca, el cerebro

tendrá la opción de desecharlo o de almacenarlo (funciones de las memorias de corto,

mediano y largo plazo) convirtiéndolo en un nuevo patrón de comparación.

Aparentemente existirían en el cerebro al menos tres niveles diferenciados de

procesamiento de los datos que transmiten los nervios acústicos. En un primer nivel el

cerebro identificaría el lugar de procedencia del sonido (asociación de lugar, localización).

En un segundo nivel el cerebro identificaría el sonido propiamente dicho, es decir, sus

características tímbricas. Recién en un nivel posterior se determinarían las propiedades

temporales de los sonidos, es decir su valor funcional a partir de su ubicación en el tiempo

y su relación con otros sonidos que lo preceden y lo suceden, hecho de particular

importancia en sistemas acústicos de comunicación como el habla (la lengua hablada) o la

música.

Hemisferios cerebrales

El cerebro está dividido en los hemisferios derecho e izquierdo. Por alguna razón no

totalmente aclarada los nervios se cruzan en la médula espinal de manera que cada

hemisferio del cerebro controla esencialmente el lado opuesto del cuerpo. Cada hemisferio

se especializa en la realización de funciones determinadas. Todo parecería indicar que en el

hemisferio izquierdo se localizan los centros que controlan el lenguaje y las funciones

lógicas, mientras que en el derecho se concentran aquellas funciones no verbales, las

actividades artísticas y las funciones emotivas.

De igual manera cada uno de los hemisferios cumple funciones diferenciadas en el

procesamiento de los sonidos recibidos. El cerebro es capaz de distinguir las características

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estructurales de los sonidos y, básicamente, el predominio de uno u otro hemisferio

depende precisamente de la estructura de dicho sonido.

En el caso de la música el procesamiento se llevaría a cabo en el hemisferio derecho. Sin

embargo, hay quienes afirman que esto sólo sería cierto en el caso de los individuos que no

son músicos. Las personas con formación y entrenamiento musical, al tener la capacidad de

acceder al fenómeno musical desde un punto de vista más analítico, procesarían esta

información en el hemisferio izquierdo, que es el que se especializa en las funciones del

razonamiento lógico.

Por otra parte, experimentos realizados han mostrado que la especialización de uno u otro

hemisferio cerebral en determinadas funciones, como por ejemplo la percepción,

procesamiento y asignación de significados a sonidos específicos, guardaría una relación

directa con la lengua materna de cada individuo.

Hemisferio izquierdo Hemisferio derecho

Consonantes explosivas Vocales tenidas

Atributos fonológicos, sintaxis Atributos estereotipados, rima en poesía,

contaxis o remise

Comprensión del habla Entonación del habla, sonidos ambientales y

de animales

Lenguaje Contenido emocional del habla

Análisis de sonidos sin sentido en el habla Altura, timbre, tonalidad, armonía

Texto hablado (contenido verbal)

Texto cantado (contenido musical y

fonético)

Ritmo, secuencias melódicas de corto plazo Memoria holística

Memoria verbal Memoria tonal

Listado comparativo de la especialización hemisférica en las tareas auditivas (basado en Bradshaw y

Nettleton, 1981)