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Manuel S Malmierca, M.D., Ph.D. University of Salamanca and Institute of Neuroscience
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Manuel S Malmierca, M.D., Ph.D.
University of Salamanca andInstitute of Neuroscience
El sistema auditivoEl sistema auditivo
35 000 a.C., Grubgrabenflöte First musical instrument
Hickmann & Eichmann (eds.) Archaeology of early sound production and tonal scales. Publikationen des Deutschen Archäologischen Institutes, Berlin (2003)
El estímulo sonoro
El estímulo sonoro
El estímulo sonoro: frecuencia e intensidad
El estímulo sonoro: frecuencia e intensidad
Sound and Sound propagation
Wave length
Soundpressure
Amplitude
Wavelength � c = � * � = 330m/s� = Frequency = number of cycles/s =Hz
Pure tones and complex sounds
Periodische Klänge (=Harmonische Klänge) haben eine Tonhöhe!
Zeit aaa
Properties of a sine wave
• Frequency: Cycles per second, or Hertz (Hz). • Phase: angle (degrees).• Amplitude: decibels (dB)
���
����
�
�
���
0
100
10pplog20
IIlog10SPLdB
• Relative
• Logarithmic
• Reference pressure p0 = 2x10-5 Pa
(hearing threshold 1kHz)
Decibel Scale
Measuring Loudness: The decibel scale
• Because the dynamic range of the ear is so great, sound amplitude is expressed on a ratio scale (log 10), not an interval (linear) scale.
• 0 dB corresponds the average human absolute threshold for hearing.
• A 6 dB increase corresponds approximately to a doubling of sound pressure.
El estímulo sonoro: Frecuencia e intensidad
�Far-range sense-- like the visual sense�Signals also invisible events
Essential for communication of animal and men�(speech; Helen Keller: “Being deaf is worse than being blind
blindness isolates from objects, deafness from men.”)
Hearing
La información que llega a los oídosno se puede separar y las ondas individuales se combinan y forman una única onda compleja que llegaal oído.
La información que llega a los oídosno se puede separar y las ondas individuales se combinan y forman una única onda compleja que llegaal oído.
Tonhöhenillusion
Sensibilidad del oído humano a la frecuencia del sonido
Estructura del sistema auditivo periféricoEstructura del sistema auditivo periférico
Estructura del oído externo
Estructura del oído medioEstructura del oído medio
¿Por qué las ondas de sonido simplemente no mueven directamente la membrana de la ventana oval?
¿Por qué las ondas de sonido simplemente no mueven directamente la membrana de la ventana oval?
Function of the Middle Ear
Transformation:
Pressure pArea: Al : As = 17 : 1
Lever deflexion d : lm : li = 1,3 : 1
combined: d / p = 22 : 1
p / d = z * ���Impedance * Frequency
Function of the Middle Ear
Estructura del oído interno: la cóclea
The Inner Ear (Osseous Labyrinth)
Vestibular Nerve
Cochlea
Sacculus
The Cochlea, a three storied Snail-shell
Scala media
Scala tympani
Scala vestibuli
Corti-Organ
StapesIncus
MalleusTympanicmembrane
Oval window
Round window
Travelling wave in the Cochlea
Travelling waveenvelope
Travellingwave(Cord model)
Travelling wave in the Cochlea
Onda de desplazamiento
envolvente
Respuesta de la membrana basilar al sonido: La onda viajera de von Békésy
Low Frequency
Travelling wave in the Cochlea
High Frequency
Travelling wave in the Cochlea
Frequency Analysis in the Cochlea
+
=
The Fourier Analysis:
Is a mathematical method used to breakdown a complex periodical signal into its sinusoidal components
Frequency Analysis
=+
+
Frequency Analysis
440 Hz Fundamental
2 x 440 Hz (880) 2. Harmonic
3 x 440 Hz (1320) 3. Harmonic
440 880 1320Frequency
F Fourier-Spectrum
Am
plitu
de
Fundamental frequency ( 1. Harmonic):
Sine wave with the lowest frequency
Frequency Analysis
Respuesta de la membrana basilar al sonido: La cocleotopía
Estructura del oído interno: la cóclea
Estructura del oído interno: la cócleaEstructura del oído interno: la cóclea
El órgano de Corti: estructuras asociadasEl órgano de Corti: estructuras asociadas
El órgano de Corti: células receptoras
Detalles del órgano de Corti:
IHC OHC
¿Por qué se despolarizan las células ciliadas?
¿Por qué se despolarizan las células ciliadas?
Transducción de las células ciliadas
Reposo Sonido
¿Por qué se despolarizan
las células ciliadas?
¿Por qué se despolarizan las células ciliadas?
¿Para qué sirven las células ciliadas externas?
¿Para qué sirven las células ciliadas externas?
Stimulus propagation Amplification
Inner hair cell Outer hair cells
When depolarize the outer hair cells contract
Sound effect on a outer hair cell
Hearing loss
¿Para qué sirven las células ciliadas externas?
Inervación de las células ciliadas
Nervio auditivo
From Bear Connors and Paradiso: Neuroscience, Exploring the brain
The brain
The human auditory brain
Kiang and Peake (1988)
Auditory cortex
Medial geniculate body (Thalamus)
Inferiorcolliculus
Lateral lemniscus
Superior olive
Spiral ganglion
Cochlea
Ventral cochlear nucleus
Dorsal cochlear nucleus
(Adapted from Bear et al)
The human auditory brain
