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Universidade de São PauloFaculdade de Medicina de Ribeirão Preto
Fisiologia Humana - RFM 0006
Willian Lazarini Lopes, MSc.
Doutorando em Neurologia/Neurociências
Laboratório de Neurofisiologia e Neuroetologia Experimental, FMRP
Supervisora de Estágio PAE: Profª Dra. Eliane Comoli
Neurofisiologia da Audição
Ribeirão Preto, 2018
Plano de aula
Características das ondas sonoras e espectros audíveis do som
Anatomia da orelha e do ouvido:
• Externo, médio e interno
Transdução mecâno-elétrica do sinal sonoro:
• Células ciliadas e fluxo iônico
Neuroanatomia e integração sensorial da informação:
• Fluxo aferente da informação do nervo auditivo ao córtex auditivo
Características das ondas sonoras
• O que é o som?
São as ondas de pressão gerada pelas moléculas de ar
Propagação 3D camadas de compressão e rarefação do ar
• Principais características: amplitude e frequência
Características das ondas sonoras: frequência
• Frequência é uma grandeza física: número de ciclos (oscilações) em um intervalo de tempo.
• Medida em Hertz (Hz), número de oscilações por segundo
• Baixa frequência sons graves (sons mais baixos)
• Alta frequência sons agudos (sons mais altos)
Características das ondas sonoras: Amplitude
• Amplitude é a medida de magnitude de oscilação de uma onda
• Representa a intensidade sonora: som forte ou fraco
• Menores amplitudes: som fraco
• Maiores amplitudes: som forte
Características das ondas sonoras: Amplitude
(World Health Organization, 2018)
Espectros do som audível
• Ser humano: 20 Hz – 20 kHz – Faixa intermediária*
* recém-nascidos
Espectros do som audível VS. produzido
Sons com efeitos desagradáveis
Sons musicais
Sons produzidos Sons audíveis
• Tamanho das estruturas auditivas:
Menores: melhores ressonadoras para altas frequências
Maiores: melhores ressonadores para baixas frequências
Espectros do som audível VS. produzido
https://www.youtube.com/watch?v=qNf9nzvnd1k
Estruturas do sistema auditivo
Ouvido externo
• Pavilhão
• Concha
• Canal auditivo externo
(Meato acústico)
• Conformação anatômica:
Aumento Seletivo (30-100x) na pressão de ondas de ~ 3kHz
Ouvido médio
• Membrana timpânica
• Martelo
• Bigorna
• Estribo
• Solução do problema da “mudança de impedância”
• Impedância: resistência ao movimento.
• Menor impedância maior impedância
Perda da energia acústica (~99,9%)
Ouvido médio – superando a perda de sinal acústico
• Membrana timpânica aumenta a pressão do som em ~ 200 vezes
Como isso ocorre?
Mecanismo Biomecânico:
Membrana timpânica
Ossículos
Janela oval
Ouvido interno
Cóclea: do latim, “caracol” Formato de espiralAproximadamente 0,1 cm de largura
Cóclea
Rampa Média
Rampa Timpânica
Rampa vestibularJanela oval
Janela redonda
Tímpano
Helicotrema
Tímpano
Janela redonda
Janela oval
Membrana basilar
Helicotrema
Cóclea
Cóclea e o Órgão de Corti
Órgão de Corti
Células ciliadas
Secção transversal da cóclea
Órgão de Corti
• Cílios organizados em tamanhos crescentes
• Arranjo bilateral simétrico
• Deslocamento do estereocílio:
Despolarização (menor maior)
Hiperpolarização (menor maior)
Órgão de Corti
• Cílios organizados em tamanhos crescentes
• Arranjo bilateral simétrico
• Deslocamento do estereocílio:
Despolarização (menor maior)
Hiperpolarização (menor maior)
Transdução mecâno-elétrica do sinal sonoro
• Geração do potencial elétrico: ~10 microssegundos.
• Alterações do diâmetro de um átomo.
• Resoluções nestas ordens de grandeza: restrições de transdução (segundo mensageiro)
Potássio (K+) Endolinfa X Perilinfa
Portanto, como ocorre a transdução do sinal auditivo?
Endolinfa: K++ 80 mV
Céls. ciliadas: - 45 mV
Perilinfa: K+0 mV
∆ -125 mV
Transdução mecâno-elétrica
Papel do íon potássio (K+):
• Abertura de canais de K+
• Entrada de K+ pelo seu gradiente eletroquímico
(difusão) e consequente despolarização celular.
• Abertura de canais de Ca2+ dependentes de voltagem
• Exocitose de neurotransmissores
Endolinfa: K++ 80 mV
Transdução mecâno-elétrica
Rápida repolarização:
• Abertura de canais de K+ dependentes de Ca2+
• Exploração rápida dos diferentes meios iônicos
K+ K+
Ascendência Central da informação sonora
* Relevância clínica??
• Organização em paralelo bilateral
Integração Espaço-temporal + frequência
Integração Espaço-temporal
Córtex auditivo
Lobo temporal(Giro temporal superior)
Semelhança com sistema visual e somatosenssensorial
O córtex auditivo contém um Mapa topográfico da cóclea
Tonotopia do sistema auditivo
• Maiores frequências: base da cóclea
• Menores frequências: extremidade da cóclea
• Especificidade da informação ao longo da via auditiva
Perda auditiva: surdez de condução e sensorioneural
• Exposição aguda à alta intensidade: Rompimento da membrana timpânica;
• Exposição crônica à intensidade moderada: Danificação dos estereocílios;
• Alterações na concentração de K+
Implante coclear
Recapitulando...
https://www.youtube.com/watch?v=alZDglHEJ60
Recapitulando...
Referências bibliográficas
Eric Kandel; James Schwartz; Thomas M. Jessell; Steven Siegelbaum; A.J. Hudspeth.Princípios de Neurociências, McGraw-Hill, 5 ed. 2014.
Dale Purves. Neurociências. Artmed, 4. ed, 2010
https://www.youtube.com/watch?v=alZDglHEJ60
https://www.youtube.com/watch?v=1JE8WduJKV4