聽覺原理與聽損原因

聽覺原理

因為想更了解聽覺原理
就找了些資料研究一下
試著弄清楚耳朵各部位的中英文名稱及功能：

耳(Ear) (維基百科 English 中文 )
The Auditory Periphery

外耳 (Outer Ear) (台灣Wiki)
耳殼或耳廓(ㄎㄨㄛˋ)(auricle/auricula/pinna)收集聲音(空氣分子的波動)
經過耳道/外耳道(ear canal/external auditory meatus/external acoustic meatus/EAM)
傳送到中耳

Diagram from Wikipedia by Lars Chittka; Axel Brockmann - Perception Space—The Final Frontier, A PLoS Biology Vol. 3, No. 4, e137 doi:10.1371/journal.pbio.0030137 (Fig. 1A/Large version), vectorised by Inductiveload, CC BY 2.5, Link

中耳(Middle Ear) (台灣Wiki)
耳膜或鼓膜(eardrum/tympanic membrane)會因為聲波而振動
耳膜後方的空間是鼓室(tympanic cavity/cavum tympani)是充滿空氣的空間(air-filled cavity)
裡面有由三塊聽小骨組成的聽骨鏈/三小聽骨(ossicles/auditory ossicles)

三小聽骨中，與耳膜連接的是槌骨(malleus/hammer)
槌骨與砧(ㄓㄣ)骨(incus/anvil)相連
砧骨再將振動傳導至鐙(ㄉㄥˋ)骨(stapes或stirrup)
其中鐙骨是人體中最小的骨頭
而鐙骨連接了耳蝸的卵圓窗(oval window)

以中文記憶聽骨名稱可用口訣：槌砧鐙

中文部首分別是：木、石、金
(可參考影片0:45起)

三小聽骨中間的砧骨猶如支點

將聲音以「槓桿原理」的「機械能」位移方式傳遞至耳蝸

聽骨受到兩種聽骨肌所控制

由於耳膜面積較卵圓窗大

聲波在中耳是從大面積到小面積的傳播

因此傳到耳蝸的能量也有集中和放大的效果

Photo from Wikipedia by Anatomist90 - Own work, CC BY-SA 3.0, Link

連接中耳與咽喉的管道稱為
歐氏管/耳咽管/聽管/咽鼓管(Eustachian tube/auditory tube/pharyngotympanic tube)

內耳(Inner Ear) (台灣Wiki)
內耳因結構複雜，又稱為耳迷路(labyrinth of the ear)
其中形狀長得很特別的器官，稱為骨迷路(bony labyrinth/osseous labyrinth/otic capsule)

骨迷路是由緻密骨質構成，分成三部分：
- 半規管(semicircular canals)/骨半規管(bony semicircular canals)
- 前庭(vestibule)
- 耳蝸(cochlea)

半規管及前庭和平衡有關，耳蝸則與聽覺相關

耳蝸裡面的構造很複雜
目前比較懂的部分如下

耳蝸裡面的液體會因聽骨的振動而流動
裡面的基底膜(basilar membrane)
其上有長出靜纖毛(stereocilia)的毛細胞(hair cell)/感覺細胞(sensory cell)
接觸於上方的覆膜(tectorial membrane)
當液體在耳蝸裡流動時
毛細胞會轉換成有電位變化的神經信號
透過連接在後面的聽覺神經/耳蝸神經(auditory/acoustic/cochlear nerve)傳送至大腦

毛細胞可分為：
內毛細胞(inner hair cell, IHC) - 主要負責將聲波轉換至聽神經訊號
外毛細胞(outer hair cell, OHC) - 聲音的放大控制

聽損原因

大多數人聽力下降

是由於耳蝸內的毛細胞受損
而形成感覺神經性聽損(Sensorineural hearing loss, SNHL) (維基百科 English 中文 )

更詳細的SNHL及其他種類的聽損原因
以後再整理

由於毛細胞無法修復
耳蝸中負責某段聲音頻率的毛細胞一但受損
聽神經便無法正常傳遞出應有的聽覺神經信號

大多數的聽力下降皆是由負責高音的耳蝸外圈(base底部)開始受損
逐漸向負責低音的耳蝸中心(apex頂部)的方向移動
因此大多的聽損通常是由高頻往中低頻下降

聽損程度較低時，助聽器可將較不敏銳的音頻放大
若毛細胞受損嚴重，則需要使用植入耳蝸的人工電子耳電極來刺激耳蝸神經

相關線上課程

2013年MIT OpenCourseWare(開放式課程) Sensory Systems
可汗學院Advanced Nervous System Physiology課程

相關資料

你聽到了嗎? 從生物物理角度探討神乎其技的耳蝸(清大電機系劉奕汶教授)
聽覺生理淺說
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