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Universidade de São Paulo Faculdade 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

Neurofisiologia da Audição - edisciplinas.usp.br · Plano de aula Características das ondas sonoras e espectros audíveis do som Anatomia da orelha e do ouvido: •Externo, médio

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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

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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

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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

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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)

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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

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Características das ondas sonoras: Amplitude

(World Health Organization, 2018)

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Espectros do som audível

• Ser humano: 20 Hz – 20 kHz – Faixa intermediária*

* recém-nascidos

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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

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Espectros do som audível VS. produzido

https://www.youtube.com/watch?v=qNf9nzvnd1k

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Estruturas do sistema auditivo

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Ouvido externo

• Pavilhão

• Concha

• Canal auditivo externo

(Meato acústico)

• Conformação anatômica:

Aumento Seletivo (30-100x) na pressão de ondas de ~ 3kHz

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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%)

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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

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Ouvido interno

Cóclea: do latim, “caracol” Formato de espiralAproximadamente 0,1 cm de largura

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Cóclea

Rampa Média

Rampa Timpânica

Rampa vestibularJanela oval

Janela redonda

Tímpano

Helicotrema

Tímpano

Janela redonda

Janela oval

Membrana basilar

Helicotrema

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Cóclea

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Cóclea e o Órgão de Corti

Órgão de Corti

Células ciliadas

Secção transversal da cóclea

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Órgão de Corti

• Cílios organizados em tamanhos crescentes

• Arranjo bilateral simétrico

• Deslocamento do estereocílio:

Despolarização (menor maior)

Hiperpolarização (menor maior)

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Órgão de Corti

• Cílios organizados em tamanhos crescentes

• Arranjo bilateral simétrico

• Deslocamento do estereocílio:

Despolarização (menor maior)

Hiperpolarização (menor maior)

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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

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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

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Transdução mecâno-elétrica

Rápida repolarização:

• Abertura de canais de K+ dependentes de Ca2+

• Exploração rápida dos diferentes meios iônicos

K+ K+

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Ascendência Central da informação sonora

* Relevância clínica??

• Organização em paralelo bilateral

Integração Espaço-temporal + frequência

Integração Espaço-temporal

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Córtex auditivo

Lobo temporal(Giro temporal superior)

Semelhança com sistema visual e somatosenssensorial

O córtex auditivo contém um Mapa topográfico da cóclea

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Tonotopia do sistema auditivo

• Maiores frequências: base da cóclea

• Menores frequências: extremidade da cóclea

• Especificidade da informação ao longo da via auditiva

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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

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Recapitulando...

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https://www.youtube.com/watch?v=alZDglHEJ60

Recapitulando...

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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