Sistema Sensorial

Biofísica da Audição

Biofísica – Vet. 2019 - FCAV/UNESP

“Falar pelos cotovelos....”

“Ouvir” pelos joelhos...

O que vamos estudar?

Modelo – ouvido humano / associação a animais

Características do som

Características do aparelho auditivo

Mecanismo da audição

SENTIDO DA AUDIÇÃO

FINALIDADE – Percepção do som

• Detectar predadores, presas e perigo

• Comunicação acústica intra e inter específica

• Sobrevivência

Vantagens DesvantagensPropaga-se a longas distâncias Denuncia a localização do emissor

Ambientes com pouca ou nenhuma iluminação

Intensidade cai com a distância

Altamente modulável (frequência, intensidade e duração)

Em ambiente ruidoso a eficácia diminui

Contorna objetos Vocalização precisa ser mantida para que a informação continue a existir

SENTIDO DA AUDIÇÃO

Som ➔ propagação de energia mecânica em meio material,

sob forma de movimento ondulatório.

As ondas sonoras são produzidas pela deformação de um

meio.

Para a propagação das ondas sonoras necessitamos de um

meio material, líquido, sólido ou gasoso.

Propagação:

no ar➔ 340 m/s

na água➔ 1460 m/s

em meio sólido➔ variável

Vácuo - nula

Temperatura

Pressão

Umidade

Ondas sonoras

Fonte sonora

Diapasão – som puro

• Comprimento de onda (λ)

• Frequência / altura (Hz):

• Mede nº ciclos por segundo

• Indica sons agudos e graves

• Amplitude / intensidade (dB):

• Mede a altura dos picos

da onda

• Indica sons altos e baixos

Características do som

Amplitude

Bel (intensidade)

Frequência

Hz (altura)

flauta

clarineta

oboé

saxofone

Timbre

“Qualidade” do som

Diferenciação dos sons

dos instrumentos

musicais

Ex: nota tocada por um

PIANO e por um VIOLINO,

(nota com mesma altura e

mesma freqüência)

Características sonoras

muito distintas

Homem ➔ 20 a 20.000 Hz (1400 frequências)

Frequências abaixo de 20 Hz - infra-sônicas.

Frequências acima de 20000 Hz - ultra-sônicas

Animais ➔ infrasons e ultrasons

Faixa de audição de alguns seres vivos

Decibel / hertz

Ouvido humano

Fonte: http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/ondas2/ondas2.html

• Linha superior:limiar da dor

• Linha inferior: limiar da audibilidade

O caminho do som

ANATOMIA DO

OUVIDO HUMANO

❖ Ouvido externo

❖ Ouvido médio

❖ Ouvido interno

Ouvido externo

Pavilhão auricular (Orelha)

➔ capta e canaliza as

ondas para o meato

auditivo e tímpano

Meato (canal) auditivo➔

serve como proteção e

como amplificador de

pressão

Função da orelhaOrientação do som

Ressonância

Para escutar basta uma

orelha, mas para localizar

a fonte sonora, é

necessário o par.

Neurônios individuais na área

auditiva respondem à estímulos

sonoros com localizações distintas

no espaço

Sons à esquerda ou à direita

excitam neurônios em diferentes

posições ao longo do córtex

auditivo

Ouvido

geralmente pouco

desenvolvido

✓ Não apresentam pavilhão

auditivo com abertura externa

do canal auditivo

✓ Sons são transmitidos por

vibrações dos ossos do

maxilar e do crânio

Répteis

Aves

Anfíbios

Peixes

EM ANFÍBIOS...

Machos ➔ membrana timpânica possui tamanho superior

ao diâmetro do globo ocular

Fêmeas ➔ tamanho corresponde àquele do globo ocular

OUVIDO MÉDIO

Tímpano

Ossículos auditivos

Martelo

Bigorna

Estribo

Músculos

Tensor do tímpano

e Estapédio

Trompa de Eustáquio

OUVIDO MÉDIO

Tímpano

Ouvido médio

• Ossículos auditivos

Martelo

Bigorna

Estribo

Amplificação do

som para o ouvido

interno

• Músculos

Tensor do tímpano

Estapédio

• Contração reflexa

• Proteção contra

ruídos altos

Ouvido médio

OUVIDO MÉDIO

OUVIDO MÉDIO E INTERNO

Faringites

Otites

Tuba auditiva

OUVIDO MÉDIO

Trompa de Eustáquio

• Equilíbrio da pressão interna e

atmosférica

OUVIDO MÉDIO E INTERNO

Função do ouvido médio➔ transmissão da vibração da

membrana timpânica até a porta de entrada do ouvido

interno (janela oval)

➔ transmissão ocorre entre meios com propriedades

distintas

Assim:

Ouvido médio atua como um transformador acústico

Meio Aéreo

(Ouvido externo)

Meio Líquido

(Ouvido interno)

Vibração do estribo é

amplificada por mais de 20

vezes

AÇÃO DE

ALAVANCA

Transmissão mecânica do som – ouvido médio

Ouvido interno (dupla função)

audição

equilíbrio

OUVIDO INTERNO

CÓCLEA

17 a 26,5 milímetros

Em humanos

CÓCLEA ESTENDIDA

CÓCLEA

Secção transversal

perilinfa

endolinfa

CÓCLEA

Órgão de Corti

O órgão de Corti se estende da base ao ápice da cóclea

Órgão de Corti

formado por células ciliadas

No homem adulto:

Quatro fileiras de células ciliadas

❖ 1 interna

❖ 3 externas

Estereocílios

MEMBRANA

TECTORIAL

4000 células

TRANSDUÇÃO SENSORIAL

Potencial Bifásico

CÉLULAS CILIADAS DO ÓRGÃO DE

CORTI

CÉLULA CILIADA

DO

ÓRGÃO DE CORTI

Resumindo...

Sistema Auditivo

Fonte: Purves et al., Vida A ciência da Biologia. 6a. Ed. Artmed editora, 2002

Sistema Auditivo

Fonte: Purves et al., Vida A ciência da Biologia. 6a. Ed. Artmed editora, 2002.

https://www.facebook.com/uzairyousaff/videos/747248268710210/

Diferença entre os sons – percepção da frequência

som

agudo

Base da

cóclea

som

grave

Ápice da

cóclea

Percepção da altura de um som (FREQUÊNCIA)

Som Agudo

Som Grave

Cada freqüência sonora vibra em uma porção diferente da cóclea:

✓ Sons de alta frequência: células ciliares da

BASE da cóclea são estimuladas encéfalo

interpreta como SONS AGUDOS

✓ Sons de média frequência: células ciliares da

PORÇÃO MÉDIA da cóclea são estimuladas

encéfalo interpreta como SONS DE ALTURA

INTERMEDIÁRIA

✓ Sons de baixa frequência: células ciliares do

ÁPICE da cóclea são estimuladas encéfalo

interpreta como SONS GRAVES

Mapa tonotópico

Som Fraco

Som Forte

Percepção da intensidade de um som (AMPLITUDE)

Grau de intensidade do som estimulação das células ciliares:

✓ Células ciliares são pouco estimuladas

✓ Células ciliares são intensamente

estimuladas

PERDA DE AUDIÇÃO

❖Presbicusia➔ envelhecimento natural do ouvido

❖Exposição prolongada em níveis superiores a 90 dB

Presbicusia é menos pronunciada em mulheres do que

nos homens

Curiosidade:

PERDA DE AUDIÇÃO

Causas

Otites: externa, média e interna (ácaros, bactérias, fungos)

Obstrução: exsudatos, restos celulares

Surdez mecânica e neurológica

• Cães de pelos longos no meato e orelhas pendulares

Surdez congênita hereditária – ligada a genes responsáveis pela pigmentação

• Cães e gatos – mais comum

• Cães malhados de preto e branco, dourados (pele e pelagem)

• Gatos brancos

Expressão do gene suprime melanócitos afeta a cóclea, com degeneração e

morte das células pilosas

http://noticias.uol.com.br/saude/ultimas-noticias/redacao/2016/06/14/curte-musica-atual-geracao-de-

adolescentes-podera-ter-surdez-precoce.htm

Estudo da FM-USP: Metade dos adolescentes entre 11 e 17 anos relataram

zumbido; também foi observada redução da tolerância a níveis elevados

de som.

Zumbido: lesão temporária ou definitiva das células ciliadas ou de suas

sinapses com o nervo coclear.

Ouvido interno - Equilíbrio

• Sistema auditivo → cóclea

• Sistema vestibular (equilíbrio) → canais semicirculares,

utrículo e sáculo

Audição / Órgãos do equilíbrio

Em ambos os sistemas:

✓ Células ciliadas detectam movimento

Sistema auditivo

✓ ondas sonoras causam movimento do líquido da cóclea

Sistema vestibular

✓ deslocamento da cabeça causa movimento do líquido dos órgãos

vestibulares

Estímulos –

Movimentos de aceleração

Movimentos circular e rotatório

Labirinto ou sistema vestibular

Sentido do equilíbrio

CÉLULAS CILIADAS

Os otólitos são mais densos que os tecidos e quando a cabeça se

move ocorre deformação dos cílios na direção do movimento

Encéfalo monitora continuamente a posição da cabeça no espaço

Utrículo e o Sáculo

Rotação da cabeça provoca a movimentação relativa da endolinfa, movimentando

a CÚPULA e mudando o Vm das células ciliadas

Encéfalo analisa a posição exata da cabeça durante movimentos de rotação

Canais Semicirculares