Narządy zmysłów
Słuch - budowa i działanie
Przedstawisz budowę oraz działanie ucha człowieka.
Omówisz podstawowe zasady higieny słuchu.
Czy wiesz, że ucho to znacznie więcej niż tylko narząd słuchu? Ukryty w nim zmysł równowagi jest w rzeczywistości osobistym akcelerometrem i żyroskopem, który nieustannie kontroluje położenie głowy i ruchy ciała. Choć ten skomplikowany narząd jest właściwy dla wszystkich kręgowców, ucho człowieka i innych ssaków wykazuje najbardziej złożoną budowę i specjalizację funkcji.
Budowa ucha
Ucho człowieka zbudowane jest z trzech części: ucha zewnętrznego, ucha środkowego i ucha wewnętrznego.
Ucho zewnętrzne
Jego podstawowa rola polega na wychwytywaniu fal dźwiękowych z otoczenia. Ponadto pełni funkcję ochronną. W jego skład wchodzi: małżowina uszna, przewód słuchowy zewnętrzny i błona bębenkowa.
Ucho środkowe
Zadaniem ucha środkowego jest wzmacnianie drgań fal dźwiękowych i przekazywanie ich do ucha wewnętrznego. W jego skład wchodzą: jama bębenkowa, kosteczki słuchowe oraz trąbka słuchowa.
Ucho wewnętrzne – błędnik
Ucho wewnętrzne ze względu na swoją skomplikowaną budowę anatomiczną określa się także mianem błędnika. Jest ono umiejscowione w wydrążeniu kości skroniowej i składa się z dwóch części: zewnętrznej, zwanej błędnikiem kostnym oraz wewnętrznej, zwanej błędnikiem błoniastym. Błędnik kostny stanowi jakby nieco powiększony odlew błędnika błoniastego, a ściany obu błędników oddziela szczelinowata przestrzeń wypełniona płynem – perylimfąperylimfą, zwaną także przychłonką.
Błędnik kostny
Błędnik kostny stanowi kostną obudowę błędnika błoniastego. Jest układem jam i kanałów odpowiadających ukształtowaniem elementom błędnika błoniastego. Składa się z trzech kanałów półkolistych ustawionych w stosunku do siebie pod kątem prostym, ślimaka (kanału spiralnego) oraz położonego między tymi strukturami przedsionka.
Błędnik błoniasty
W błędniku błoniastym rozróżnia się trzy przewody półkoliste, tzw. narządy otolitowenarządy otolitowe – woreczekworeczek i łagiewkę oraz przewód ślimakowy, wzdłuż którego położony jest narząd spiralny, zwany także narządem Cortiego.
Przewód ślimakowy
W ślimaku wyróżnia się trzy przylegające do siebie kanały, z których jedynie przewód ślimakowy jest elementem błędnika błoniastego. Powyżej niego znajdują się schody przedsionka, a poniżej schody bębenka — obie te przestrzenie należą do błędnika kostnego. Schody przedsionka są oddzielone od przewodu ślimakowego błoną przedsionkową, a schody bębenka – błoną podstawną.
Przewód ślimakowy, podobnie jak pozostałe elementy błędnika błoniastego, jest wypełniony endolimfą (śródchłonką). Natomiast schody przedsionka i schody bębenka, które łączą się ze sobą na szczycie ślimaka, zawierają perylimfę (przychłonkę). Schody przedsionka docierają do okienka owalnego, natomiast schody bębenka – do okienka okrągłego, na granicy między uchem wewnętrznym a uchem środkowym.
Narząd spiralny (narząd Cortiego)
Narząd spiralny, będący właściwym narządem słuchu, znajduje się w przewodzie ślimakowym, na błonie podstawnej. Stanowi część błędnika błoniastego odpowiedzialną za przekształcanie drgań mechanicznych w impulsy nerwowe. Zbudowany jest z komórek podporowych oraz cylindrycznych komórek słuchowych pokrytych rzęskami na powierzchni skierowanej do wnętrza przewodu ślimakowego. Z rzęskami komórek słuchowych kontaktuje się błona pokrywowa (nakrywkowa).
Przewody półkoliste i narządy otolitowe tworzą aparat przedsionkowy, stanowiący właściwy narząd równowagi, natomiast narząd spiralny (narząd Cortiego) jest właściwym narządem słuchu.
Ucho jako narząd słuchu
Fala dźwiękowa kierowana przez małżowinę uszną, kierowana jest do przewodu słuchowego, a następnie kolejno na błonę bębenkową, kosteczki słuchowe i błonę okienka owalnego. Drgania tej błony wywołują ruch perylimfy wypełniającej ślimak, co prowadzi do drgań błony podstawnej, na której spoczywa narząd spiralny złożony z orzęsionych komórek słuchowych. Ruch błony podstawnej względem błony pokrywowej powoduje zginanie rzęsek komórek słuchowych i depolaryzację ich błony, co prowadzi do powstania impulsów nerwowych.
Orzęsione komórki słuchowe, będące właściwymi receptorami fal dźwiękowych, należą do mechanoreceptorów, czyli receptorów odpowiadających za odbiór bodźców mechanicznych, takich jak ucisk, drgania czy odkształcenie tkanek.
Impulsy nerwowe zostają przekazane nerwem ślimakowym (jedną z gałęzi nerwu przedsionkowo‑ślimakowego) do podkorowych ośrodków słuchu, skąd biegną do ośrodków korowych w płacie skroniowym kory mózgowej, gdzie następuje świadoma percepcjapercepcja dźwięku.
Narysuj schemat przedstawiający drogę przewodzenia fal dźwiękowych w uchu oraz dalszą drogę impulsu nerwowego prowadzącą do powstania wrażenia dźwiękowego w ośrodkowym układzie nerwowym.
Parametry dźwięku
Każdy dźwięk można opisać za pomocą subiektywnych cech, do których zalicza się głośność, wysokość oraz barwę. Za każdą subiektywną cechą dźwięku kryje się określona, obiektywna wielkość fizyczna.
Głośność dźwięku zależy od natężenia fali akustycznej. Chociaż wraz ze wzrostem natężenia fali akustycznej głośność dźwięku wzrasta, to zależność ta nie ma charakteru liniowego. Jednostką opisującą natężenie dźwięku dźwięku jest decybeldecybel. Najniższa wartość natężenia dźwięku, która wywołuje wrażenie słuchowe, wyznacza tzw. próg słyszalnościpróg słyszalności. Próg ten jest inny dla każdego osobnika i zależy od wielu czynników, w tym przede wszystkim od częstotliwości dźwięku. Natomiast najniższa wartość natężenia dźwięku, która wywołuje uczucie bólu u danego osobnika, nosi nazwę progu bólowegoprogu bólowego.
Wysokość dźwięku uzależniona jest z kolei od częstotliwości drgań fal akustycznych. Jednostką miary tej cechy jest herzherz (Hz). Dźwięki o dużej częstotliwości odbierane są jako wysokie, a dźwięki o małej częstotliwości – jako niskie.
Ostatnia z cech dźwięku, tj. barwa, łączy się ściśle ze składem widmowymwidmowym i dynamiką dźwięku. To właśnie dzięki temu parametrowi człowiek jest w stanie odróżnić od siebie dwa dźwięki o tej samej częstotliwości i natężeniu, np. dźwięki pianina i skrzypiec lub głosy różnych osób.
Negatywne skutki działania hałasu
Hałas to dźwięk o nadmiernym natężeniu, który odbierany jest przez organizm jako uciążliwy oraz wywołujący uczucie dyskomfortu. Główne źródła hałasu, na które narażony jest człowiek, związane są z postępem cywilizacyjnym niosącym za sobą wzrost uprzemysłowienia (hałas przemysłowy) oraz rozwój transportu (hałas komunikacyjny). Dodatkowym źródłem hałasu są także duże imprezy kulturalne (koncerty muzyczne), wydarzenia sportowe oraz miejsca grupowej rekreacji (dyskoteki, puby).
Hałas to jeden z czynników środowiskowych uznawanych za zanieczyszczenie, który ma negatywny wpływ na zdrowie człowieka. Długotrwałe i systematyczne działanie dźwiękówdźwięków nawet o średnim natężeniu może nie tylko prowadzić do zaburzeń słuchu, ale także wywoływać niespecyficzne ogólnoustrojowe zaburzenia pozasłuchowe.
Uraz akustyczny to uszkodzenie słuchu będące wynikiem działania dźwięku o dużym natężeniu. Dzieli się go na dwa główne typy: ostry uraz akustyczny (np. w wyniku wybuchu petardy) i przewlekły uraz akustyczny (np. praca w hali produkcyjnej bez odpowiedniego zabezpieczenia). Oba urazy skutkują uszkodzeniami komórek słuchowych i błony bębenkowej, co prowadzi do pogorszenia słyszenia dźwięków o określonej częstotliwości lub całkowitej utraty słuchu. Długotrwały hałas może prowadzić również do metabolicznego wyczerpania komórek słuchowych i ostatecznie do ich apoptozy (programowanej śmierci komórek). Uszkodzenia te są nieodwracalne.
Pozasłuchowymi skutkami działania hałasu są zmiany w funkcjonowaniu układów krążenia, pokarmowego, nerwowego i hormonalnego.
Ucho jako narząd równowagi
U człowieka ucho nie tylko służy do odbierania dźwięków, ale także umożliwia zachowanie statycznej (w spoczynku) i dynamicznej (w ruchu) równowagi ciała. Właściwy narząd równowagi stanowi aparat przedsionkowy, który tworzą struktury błędnika błoniastego: trzy przewody półkoliste oraz tzw. narządy otolitowe – woreczek i łagiewka. Wszystkie te struktury są wyposażone w orzęsione komórki zmysłowe (receptorowe). Wygięcie tych rzęsek powoduje powstanie impulsu nerwowego, który niesie informacje o zmianie położenia ciała lub jego części w przestrzeni.
Komórki zmysłowe w narządach otolitowych oraz te znajdujące się w kanałach półkolistych reagują na różne rodzaje ruchów i przyspieszeń. Wyróżnia się dwa rodzaje przyspieszeń: przyspieszenie kątoweprzyspieszenie kątowe, wynikające z ruchu obrotowego, oraz przyspieszenie linioweprzyspieszenie liniowe, będące skutkiem ruchu odbywającego się w linii prostej.
Za odbiór ruchu obrotowego odpowiedzialne są trzy ułożone prostopadle do siebie przewody półkoliste. Przewody w pobliżu swojego połączenia tworzą bańkowate rozszerzenia, tzw. bańki błoniaste, których ściany tworzą grzebienie bańkowe – skupiska orzęsionych komórek receptorowych. Rzęski każdej komórki są zanurzone w galaretowatej substancji, zwanej osklepkiem.
W chwili ruchu obrotowego przepływ endolimfy powoduje przechylenie osklepka i rzęsek komórek receptorowych zgodnie z kierunkiem ruchu płynu, ale w przeciwnym do działającego przyspieszenia. Ruch obrotowy głowy zawsze maksymalnie pobudza komórki receptorowe w przewodzie leżącym w tej samej płaszczyźnie, co płaszczyzna obrotu.
Za wykrywanie ruchu w linii prostej odpowiadają narządy otolitowe. W każdym narządzie otolitowym (łagiewce i woreczku) znajdują się skupiska komórek zmysłowych, tworzące tzw. plamki statyczne. Rzęski komórek zmysłowych łagiewki i woreczka zanurzone są w galaretowatej substancji zwanej błoną kamyczkową, w której zlokalizowane są otolityotolity.
Pod wpływem przyspieszeń liniowych dochodzi do przemieszczania się otolitów i chwilowego odkształcenia rzęsek komórek zmysłowych plamek łagiewki i woreczka, co powoduje albo pobudzenie, albo obniżenie aktywności receptorów aparatu przedsionkowego.
Pobudzone receptory zmysłu równowagi przekazują sygnał o kierunku i wartości działającego przyspieszenia przez nerw przedsionkowy (jedną z gałęzi nerwu przedsionkowo‑ślimakowego) do struktur mózgowia zaangażowanych w koordynację ruchu. Ośrodki te znajdują się w móżdżku oraz w korze mózgowej i kontrolują napięcia w poszczególnych grupach mięśniowych, co ostatecznie powoduje zachowanie równowagi ciała.
Utrzymanie równowagi jest możliwe jedynie wówczas, gdy właściwy narząd równowagi (aparat przedsionkowy) harmonijnie współpracuje z innymi zmysłami, w tym przede wszystkim z narządem wzroku oraz receptorami czucia głębokiegoczucia głębokiego, występującymi w torebkach stawowych, ścięgnach i mięśniach, a także z receptorami czucia powierzchniowegoczucia powierzchniowego, rozmieszczonymi na skórze i receptorami narządu wzroku.
Gdy aparat przedsionkowy rejestruje ruch, ale inne zmysły tego nie potwierdzają (lub odwrotnie), m powstaje choroba lokomocyjna. Jej objawami są m.in. nudności, wymioty i zawroty głowy. Objawy choroby lokomocyjnej można łagodzić poprzez ograniczenie ruchu, skupieniu wzroku na nieruchomych i odległych przedmiotach lub środkami farmakologicznymi.
Przeanalizuj symulację interaktywną o działaniu aparatu przedsionkowego w zależności od rodzaju ruchu. Następnie wykonaj polecenia.
Na poniższej symulacji przedstawiono pobudzenie receptorów aparatu przedsionkowego w zależności od rodzaju ruchu. Wybierz rodzaj ruchu, aby zobaczyć, jak wpływa on na pobudzenie receptorów.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DAKNPTKGX
Zapoznaj się z opisem symulacji, w której przedstawiono pobudzenie receptorów aparatu przedsionkowego w zależności od rodzaju ruchu:
Materiał interaktywny dotyczący pobudzenia receptorów układu przedsionkowego. Pierwszy kadr symulacji interaktywnej przedstawia model aparatu przedsionkowego – wycinek przewodu słuchowego wraz z łagiewką w kształcie zbliżonym do kuli z częścią potrzebną do muszli ślimaka oraz odchodzącymi od nich łączącymi się przewodami półkolistymi. W prawym górnym rogu znajduje się prostokątna fotografia z napisem: Ruch liniowy. Na zdjęciu jest dwóch mężczyzn jadących samochodem. Jeden z nich prowadzi auto, jadą drogą asfaltową. Po kliknięciu na zdjęcie na panelu głównym ukazany jest ruch łagiewki oraz procesy zachodzące w plamce statycznej. Na pierwszym planie widoczne są komórki zmysłowe. Komórki te mają podłużny kształt. Zakończone są rzęskami. Każda z widocznych pięciu komórek zmysłowych ma po cztery rzęski. Znajdują się one w półprzezroczystej błonie kamyczkowej. Nad komórkami zmysłowymi znajdują się zwarte struktury niebieskich, nieregularnych kamyczków błędnikowych. W trakcie ruchu liniowego rzęski wraz z kamyczkami błędnikowymi poruszają się w lewo i w prawo. Łagiewka porusza się w tej samej linii - przesuwa się w lewo i w prawo. Łagiewka ma kulistą postać, połączona jest z półkolistymi kanałami. Na drugim, niewielkim zdjęciu w prawym dolnym rogu znajduje się chłopiec huśtający się na huśtawce, a pod spodem widnieje napis: Ruch wahadłowy. Po kliknięciu na fotografię widać, co dzieje się z łagiewką oraz grzebieniem bańkowym. Rysunek przedstawia grzebień bańkowy oraz komórki zmysłowe umieszczone w endolimfie, których rzęski o wydłużonym kształcie, znajdują się w osklepku. Osklepek ma kształt bańki zanurzonej w endolimfie. Podczas ruchu wahadłowego osklepek wraz z rzęskami kołysze się na boki. Łagiewka jest połączona z przewodem półkolistym tylnym, bocznym i przednim. Na przewodzie półkolistym przednim jest pionowa strzałka z grotem skierowanym ku górze i w dół. Na przewodzie półkolistym tylnym znajduje się pozioma strzałka z grotami skierowanymi w lewą i w prawą stronę.
Podsumowanie
Ucho dzieli się na ucho zewnętrzne, środkowe i wewnętrzne.
Ucho zewnętrzne: małżowina uszna i przewód słuchowy zewnętrzny – zbiera i kieruje fale dźwiękowe do błony bębenkowej.
Ucho środkowe: jama bębenkowa z trzema kosteczkami słuchowymi – młoteczkiem, kowadełkiem i strzemiączkiem – które wzmacniają i przekazują drgania do okienka owalnego.
Ucho wewnętrzne: błędnik, w którym znajduje się ślimak (narząd słuchu) oraz aparat przedsionkowy, na który składają się kanały półkoliste, woreczek i łagiewka (narząd równowagi).
Droga słuchowa: Fale dźwiękowe → drgania błony bębenkowej → kosteczki słuchowe → płyn w przewodzie ślimakowym → pobudzenie komórek z rzęskami w narządzie spiralnym → impuls nerwowy w nerwie słuchowym → ośrodek słuchu w mózgu (płat skroniowy).
Receptory równowagi stanowią orzęsione komórki receptorowe w aparacie przedsionkowym. Reagują na przyspieszenie kątowe (komórki receptorowe w kanałach półkolistych) i liniowe (komórki receptorowe w woreczku i łagiewce), informując mózg o położeniu ciała i jego części w przestrzeni.
W zachowaniu równowagi poza aparatem przedsionkowym uczestniczą również receptory czucia głębokiego i powierzchniowego, receptory narządu wzroku.
Nadmierna ekspozycja organizmu na hałas ma niekorzystny wpływ nie tylko na narząd słuchu, ale także na funkcjonowanie licznych narządów wewnętrznych.
Ćwiczenia utrwalające
Wróć do polecenia na stronie „Na dobry początek” i dopisz brakujące definicje. Pamiętaj, żeby nie kopiować słownika, ale wyjaśnić każde słowo kluczowe w miarę możliwości swoimi słowami.