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Sistema Sensorial
Biofísica da Audição
Biofísica – Bio 2019 - FCAV/UNESP
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
Fêmeas só maturam seus óvulos na presença de machos cantores
co-específicos
Alytes muletensis
SENTIDO DA AUDIÇÃO
FINALIDADE – Som
Vantagens
• Propaga-se a longas distâncias
• Ambientes com pouca ou nenhuma iluminação
• Altamente modulável (frequência, intensidade, duração)
• Contorna objetos
Desvantagens
• Denuncia a localização do emissor
• Intensidade cai com a distância
• Em ambiente ruidoso, perde a eficácia
• Vocalização precisa ser mantida para que a informação permaneça
Som ➔ propagação de energia mecânica em meio
material, sob forma de movimento ondulatório. Ondas
de compressão e rarefação do meio (ondas sonoras)
Propagação:
no ar ➔ 340 m/s
na água ➔ 1460 m/s
em meio sólido ➔ variável
Vácuo - nula
Temperatura
Pressão
Umidade
Varia de acordo com:
Fonte sonora
Diapasão – som puro
Ondas sonoras
• 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)
Amplitude
Bel (intensidade)
Faixas / limite
Homem ➔ 20 a 20.000 Hz (1400 frequências)
Frequências abaixo de 20 Hz - infrassônicas
Frequências acima de 20000 Hz - ultrassônicas
Animais ➔ infrassons e ultrassons
Frequência
Hz (altura)
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
Alguns “falam” pelos cotovelos...
Outros “ouvem” pelos joelhos...
Anatomia do ouvido nos animais é bastante
diversificada
O caminho do som
ANATOMIA DO OUVIDO
HUMANO
❖ Ouvido externo
❖ Ouvido médio
❖ Ouvido interno
Ouvido canino
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
ANFÍBIOS...
Machos ➔ membrana timpânica - tamanho superior ao
diâmetro do globo ocular
Fêmeas ➔ tamanho corresponde ao 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
Janela oval e janela redonda
OUVIDO MÉDIO E INTERNO
Faringites
OtitesTuba auditiva
Trompa de Eustáquio
• Equilíbrio da pressão interna
e atmosférica
OUVIDO MÉDIO E INTERNO
Ouvido médio ➔ transmissão da vibração da membrana
timpânica até a janela oval
➔ Faz a transmissão 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
Rampa vestibular
Rampa média
Rampa timpânica
CÓCLEA
Órgão de Corti
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
Inseridos na
membrana
tectorial
4000 células
Órgão de Corti
Localizado sobre a membrana
basilar
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
Fonte: Purves et al., Vida A ciência da Biologia. 6a. Ed. Artmed editora, 2002.
Sistema Auditivo
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 frequência 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 que 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
ÓRGÃOS DE 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 derotação
Canais Semicirculares
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