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