خداوند بلند مرتبه در آیه 38 سوره طور میفرماید:
أَمْ لَهُمْ سُلَّمٌ يَسْتَمِعُونَ فِيهِ ۖ فَلْيَأْتِ مُسْتَمِعُهُمْ بِسُلْطَانٍ مُبِينٍ
یا مگر آنان را نردبانى است که با آن می شنوند پس (اگر چنین است )باید شنونده آنها دلیل قاطع بیاور.
در حلزون گوش سه ساختار به نامهای نردبان دهلیزی (scala vestibuli)-نردبان میانی (scala media)-نردبان صماخی (scala tympani) که نردبان دهلیزی و میانی بوسیله غشاء راینسر و نردبان میانی صماخی بوسیله غشاء قاعده‌ای از یکدیگر جدا شده‌اند.
گوش شامل سه بخش است گوش خارجی شامل کانال شنوایی است.گوش میانی از پرده ی صماخ و استخوانچه ها و شیپور استاش تشکیل شده که ارتباط بین گوش میانی و حلق را برقرار میکند و موجب توازن فشار هوا میشود و گوش داخلی که لابیرنت غشایی داخل لابیرنت استخوانی است. در واقع صدا امواج فشاری است که از فشردگی و عدم فشردگی در هوا ایجاد میشود.
موج فشاری ای که به صدا تعبیر میشود توسط گوش خارجی جمع میشود و به پرده ی صماخ یا tympanic membrane میرود که پرده ای با مساحت 55mm2 است. پرده صماخ فشار امواج هوایی را میگیرد و توسط سیستم استخوانچه ای (چکشی، رکابی، صندانی ) به عنوان اهرم عمل میکنند به دریچه ی بیضی منتقل میکنند.
عصب حلزون که مربوط به شنوایی است vestibulocochlear نام دارد. وستیبول یک اندام دهلیزی است که مربوط به تعادل است و دارای اوتریکول و ساکول
(مربوط به شتاب خطی) و مجاری نیم دایره (مربوط به شتاب زاویه ای هنگام چرخش ) می باشد و کوکلئار یا حلزون مربوط به سیستم شنوایی است. کل لابیرنت غشایی از مایع پر شده است . عمده ی این مایع پری لنف است و از لحاظ محتوا شبیه CSF است. بخش لابیرنت غشایی حلزون در استخوان جمجمه گیر افتاده است 33mmطول دارد و 2.5 دور به دور خود چرخیده و ویژگی آن در قسمت های مختلف فرق میکند.
حسگر سیستم شنوایی یا transducer (مبدل) که ارتعاش را به پیام الکتریکی تبدیل میکند،اندام کورتی است.اندام کورتی در داخل حلزون قرار گرفته و داخل حلزون مایع پری لنف است.
تطبیق مقاومت یا Impedance matching :
ارتعاش موج فشاری در هوا و آب با هم فرق میکند و صدا هنگامی که سرمان در آب است 15 الی 20 دسی بل ضعیف تر است و اگر سیستم استخوانچهای و پرده وجود نداشت صدایی که در محیط میشنیدیم مثل زمانی بود که سرمان زیر آب بود پس ما نیاز داریم که مقاومت هوا و آبی که حسگر ما در آن قرار دارد تطیبق دادهشود تا 20 دسی بل افت شدت اتفاق نیفتد که به آن impedance matching گویند.
این استخواچه ها مانند یک سیستم اهرمی هستند یعنی جابه جایی را به نیرو تبدیل میکنند. نیروی منتقل شده به گوش داخلی به دلیل این استخوانچه ها 1.3 برابر تقویت میشود. علاوه بر این جلوی ورودی حلزون، دریچه ای به نام دریچه بیضی وجود دارد. قاعده استخوان رکابی (stapes) روی دریچه بیضی قرار دارد. اگرهوا به پرده صماخ برخورد کند، این استخوانچه ها تقویتش میکنند و پرده ی بیضی را هل میدهند. مساحت پرده صماخ 55mm2 و مساحت پرده ی بیضی 3.2 mm2 است . این اختلاف 17برابری مساحت مقدار نیرو را 17 برابر افزایش میدهد. حاصل ضرب این اختلاف 17برابری در نسبت 1.3 برابری دستگاه اهرمی باعث میشود که کل نیروی وارد بر مایع حلزون حدود 22 برابر نیروی وارد بر پرده صماخ توسط امواج صوتی باشد.
اسخوانچه های گوش یکسری عضله دارند (Stapedius muscle,tensor tympani) که در هنگام مواجهه با اصوات بلند به صورت رفلکسی منقبض شده و استخوانچه رکابی را کشیده و نمیگذارد که به پرده بیضی فشار وارد کند در نتیجه سیستم استخوانچه ای صدا را خوب منتقل نمیکند. وظیفه دیگر این دو عضله کاهش حساسیت شنوایی در هنگامی که سر و صدای محیط زیاد است و میخواهیم تمرکز کنیم و همچنین در هنگام تکلم خود شخص میباشد. در گوش داخلی حلزون وجود دارد که از یک لابیرنت غشایی تشکیل شده و در درون لابیرنت استخوانی قرار دارد. اگر ساختار حلزون را که سیستم اصلی شنوایی ماست باز کنیم، یک لوله ی 33 میلی متری ایجاد میشود که داخل آن سه لوله ی دیگر وجود دارد که Scala یا نردبان نامیده میشوند:
( scala tympaniنردبان صماخی)_( scala mediaنردبان میانی)_( scala vestibuleنردبان دهلیزی)
نردبان میانی و دهلیزی توسط یک غشاء به اسم رایسنر(Reissner’s membrane)که فقط یک لایه سلول دارد، از هم جدا شده اند. همچنین نردبان صماخی و میانی توسط یک 2 غشای ضخیم تر و چندلایه به نام غشای پایه (Basilar membrane) از هم جدا شده اند. بر روی سطح غشای پایه، اندام کرتی(Organ of corti) که حسگر سیستم شنوایی است قرار دارد درون نردبان دهلیزی و صماخی پری لنف جریان دارد و منشاء آن CSFاست که از فضای زیر عنکبوتیه به لابیرنت غشایی می آید. درون نردبان میانی مایع اندولنف
جریان دارد که برخلاف پری لنف غنی از+𝐾 است. منشأ اندولنف از یک لایه سلولی اپیتلیال تخصص یافته به نام
( Stria vascularis نوار عروقی) است که در خارجی ترین قسمت نردبان میانی قرار دارد.مقدار+𝐾 اندولنف آنقدر زیاد است که اختلاف ولتاژ +80 میلی ولت بین اندولنف و سلولهای اندام کرتی ایجاد میشود. همچنین خود سلول معمولا -70 میلی ولت ولتاژ دارد که در اینجا ولتاژ حدود 150 شکل می گیرد که به آن پتانسیل داخل حلزون می گوییم. ساختار غشای پایه از قاعده تا نوک حلزون متفاوت است. قسمتی که در آن حلزون به استخوان جمجمه وصل است قاعده(ابتدا) نام دارد. لایه فیبری غشای پایه که اندام کرتی روی آن قرار دارد، در قاعده (یعنی جایی که استخوان مدیولوس و یا دریچه بیضی قرار دارد) قطور و کوتاه است (طول آن حدود 40میکرون است و ضخامت در حد نانومتر) و هر چه به سمت apexمی رویم ،ضخامتش 100 برابر کاهش و طولش 12برابر افزایش میبابد.
منظور از transducerاندام کرتی (سلول مویی) و منظور از طیف سنج فرکانسی غشای پایه است.
از آنجایی که موج فشاری از بین نمیرود و همچنین دور تا دور حلزون استخوان است ،موج فشاری از طریق دریچه بیضی که در ورودی نردبان دهلیزی قرار گرفته است،وارد این نردبان میشود و به مایع درون آن فشار وارد میکند.این موج تا apexحلزون میرود و سپس ازسوراخ ( helicotrema که پری لنف scala vestibule را به scala tympani وصل میکند) وارد نردبان صماخی میشود و در نهایت به دریچه گرد round windowواقع در حد فاصل گوش داخلی و میانی، میرسد و چون در برابر گوش میانی قرار میگیرد که در طرف دیگر آن هوا است،نیروی مذکور را به این قسمت تخلیه میکند.
دریچه بیضی بر روی نردبان دهلیزی و دریچه گرد بر روی نردبان صماخی وجود دارد.همانطور که گفته شد در غشا پایه هر چه به جلو حرکت کنیم ضخامت کمتر و مساحت بیشتر میشود.از این رو آیا میتوانیم بگوییم در صدایی که ایجاد شده،بخشی که به طور مثال kHz 10انرژی دارد،ممکن است انرژی موجود در این صدای تولید شده بخشی از غشای پایه را به ارتعاش درآورد؟ بله.قطعا این کار انجام میشود و رزونانس در انجا ایجاد میگردد.یعنی kHz10 در ابتدای غشای پایه که ضخیم تر است توانایی به ارتعاش در اوردن غشا را ندارد اما در مکانی جلوتر(که قطر کمتری دارد) قبل از اینکه به هلیکوترما برسد میتواند انرژی خود را به scala tympani منتقل کند.
منابع:
- صفحه 497 از آناتومی گری | Richard Drake, A. Wayne Vogl, Adam W. M. Mitchell – Gray’s Basic Anatomy-Elsevier 2017
- فیزیولوژی گایتون | Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology, 13E 2016
پاسخ به شبهات مطرح شده درباره این موضوع:
– آیا بخاطر شباهت اسمی (نردبان) هست بین این دو یا دلیل علمی بدون نقد علمی هست؟
پاسخ : این شباهت کاملا دلیلی آناتومیکی و تجربی دارد منشایی که اسم اکثر بخش های آناتومی گذاشته می شود هم از تقارب های ذهنیست. مثلا در سر چین خوردگی سخت شامه را داریم که همانند داس به نظر می رسد و اسم آن هم به همین رو داس مغز یا Falx cerebri انگاشته شده است.
-پس این توسط دانشمندان ان زمان کشف و پیدایش شده بود و در اثر مشاهده این نام از آن گرفته شده است…
پاسخ: وقتی مقیاس و نقطه دقیق حلزون گوش را در نظر می گیریم و ارتباط عملکردی آن و همچنین اشاره دقیق قرآن به عملکرد توسط یک بخش خاص این واحد چیزی جز علمی خدایی مشاهده نمی شود در آن زمان به استناد تاریخ اصلا دانش کالبد شناسی اینقدر ریزبین نشده بودند که حتی درون حلزون را بدرستی شناسایی و عصب شناسی کنند چه برسد به خوانش درست از عملکرد یک بخش 0.9 میلیمتری.
تصاویر بیشتر:
