Conceitos
Colaboradores : Ruy Barbosa Oliveira Neto * & Sandra Chiavegato Perossi **
* Biólogo e pós-graduando do curso Saúde e Medicina Geriátrica da Metrocamp
** Fisioterapeuta e pós-graduanda do curso Saúde e Medicina Geriátrica da Metrocamp
O som é produzido por ondas de compressão e descompressão alternadas do ar.
As ondas sonoras propagam-se através do ar exatamente da mesma forma que as ondas propagam-se na superfÃcie da água. Assim, a compressão do ar adjacente de uma corda de violino cria uma pressão extra nessa região, e isso, por sua vez, faz com que o ar um pouco mais afastado se torne pressionado também. A pressão nessa segunda região comprime o ar ainda mais distante, e esse processo repete-se continuamente até que a onda finalmente alcança a orelha.
A orelha humana é um órgão altamente sensÃvel que nos capacita a perceber e interpretar ondas sonoras em uma gama muito ampla de freqüências (16 a 20.000 Hz – Hertz).
A captação do som até sua percepção e interpretação é uma seqüência de transformações de energia, iniciando pela sonora, passando pela mecânica, hidráulica e finalizando com a energia elétrica dos impulsos nervosos que chegam ao cérebro.
O ouvido é constituido por um complexo de membranas que formam canais e cavidades, cheios de endolinfa, que flutuam dentro da perilinfa, que por sua vez as separam e protegem da carapaça óssea da cápsula ótica, situada na intimidade do osso mais duro do corpo humano, o osso temporal. Esse tipo de proteção deve-se à extrema delicadeza do órgão.
Seus órgãos receptores, imersos na endolinfa, o órgão de Corti, responsável pelas sensaçnoes auditivas e as máculas e cristas ampulares, pela sensação de posição do corpo no espaço, vivem em um permanente equilÃbrio pressórico, bioquÃmico e bioelétrico que se interligam. O equilÃbrio pressórico entre a endolinfa e a perilinfa, que mantém esses dois sistemas em equivalência de pressão e que conserva sua anatomia, é fornecido pelo lÃquido cefalorraquidiano do espaço subaracnóideo, através do aqueduto coclear, sobre o espaço de mesmo nome. Assim, esses dois espaços ficam em equilÃbrio pressórico e também com o lÃquido cefalorraquidiano do espaço subaracnóideo. A compreensão do equilÃbrio entre esses três sistemas não só é essencial para o entendimento do funcionamento do ouvido interno, como também explica os acontecimentos de rupturas de membranas e hidropsia endolinfática, como acontece na sÃndrome de Ménière.
Os equilÃbrios bioquÃmico e bioelétrico do ouvido interno estão relacionados entre si e envolvem interações iônicas entre sódio, potássio e cálcio, especialmente como mediadores de fenômenos elétricos, incluindo polarização e despolarização celular no nÃvel das células ciliadas.
1. Energia sonora – Orelha externa
O pavilhão auditivo capta e canaliza as ondas para o canal auditivo e para o tÃmpano. O canal auditivo serve como proteção e como amplificador de pressão.
Quando se choca com a membrana timpânica, a pressão e a descompressão alternadas do ar adjacente à membrana provocam o deslocamento do tÃmpano para trás e para frente. Logo, o tÃmpano vibra com a mesma freqüência da onda. Dessa forma, o tÃmpano transforma as vibrações sonoras em vibrações mecânicas que são comunicadas aos ossÃculos (martelo, bigorna e estribo).
2. Energia mec̢nica РOrelha m̩dia
O centro da membrana timpânica conecta-se com o cabo do martelo. Este, por sua vez, conecta-se com a bigorna, e a bigorna com o estribo. Essas estruturas (ver anatomia da orelha humana), encontram-se suspensas através de ligamentos, razão pela qual oscilam para trás e para frente.
A movimentação do cabo do martelo determina também, no estribo, um movimento de vaivém, de encontro à janela oval da cóclea, transmitindo assim o som para o lÃquido coclear. Dessa forma, a energia mecânica é convertida em energia hidráulica.
Os ossÃculos funcionam como alavancas, aumentando a força das vibrações mecânicas e por isso, agindo como amplificadores das vibrações da onda sonora.
Se as ondas sonoras colidissem diretamente na janela oval, não teriam pressão suficiente para mover o lÃquido coclear para frente e para trás, a fim de produzir a audição adequada, pois o lÃquido possui inércia muito maior que o ar, e uma intensidade maior de pressão seria necessária para movimentá-lo.
A membrana timpânica e o sistema ossicular convertem a pressão das ondas sonoras em uma forma útil, da seguinte maneira:
1 – As ondas sonoras são coletadas pelo tÃmpano, cuja área é 22 vezes maior que a área da janela oval.
2 – Portanto, uma energia 22 vezes maior do que aquela que a janela oval coletaria sozinha é captada e transmitida, através dos ossÃculos, à janela oval.
3 – Da mesma forma, a pressão de movimento da base do estribo apresenta-se 22 vezes maior do que aquela que seria obtida aplicando-se ondas sonoras diretamente à janela oval.
4 – Essa pressão é, então, suficiente para mover o lÃquido coclear para frente e para trás.
3. Energia hidráulica – Orelha interna
À medida que cada vibração sonora penetra na cóclea, a janela oval move-se para dentro, lançando o lÃquido da escala vestibular numa profundidade maior dentro da cóclea.
A pressão aumentada na escala vestibular desloca a membrana basilar para dentro da escala timpânica; isso faz com que o lÃquido dessa câmara seja empurrado na direção da janela oval, provocando, por sua vez, o arqueamento dela para fora. Assim, quando as vibrações sonoras provocam a movimentação do estribo para trás, o processo é invertido, e o lÃquido, então, move-se na direção oposta através do mesmo caminho, e a membrana basilar desloca-se para dentro da escala vestibular.
A vibração da membrana basilar faz com que as células ciliares do órgão de Corti se agitem para frente e para trás; isso flexiona os cÃlios nos pontos de contato com a membrana tectórica. A flexão dos cÃlios excita as células sensoriais e gera impulsos nas pequenas terminações nervosas filamentares da cóclea que enlaçam essas células.
Esses impulsos são então transmitidos através do nervo coclear até os centros auditivos do tronco encefálico e córtex cerebral.
Dessa forma, a energia hidráulica é convertida em energia elétrica.
Percepção da altura de um som
Um fenômeno chamado ressonância ocorre na cóclea para permitir que cada freqüência sonora faça vibrar uma secção diferente da membrana basilar. Quando sons de alta freqüência penetram na janela oval, sua propagação faz-se apenas num pequeno trecho da membrana basilar, antes que um ponto de ressonância seja alcançado. Como resultado, a membrana move-se forçosamente nesse ponto, enquanto o movimento de vibração é mÃnimo por toda a membrana.
Quando um som de média freqüência penetra na janela oval, a onda propaga-se numa maior extensão ao longo da membrana basilar antes da área de ressonância ser atingida.
Finalmente, uma baixa freqüência sonora propaga-se ao longo de quase toda a membrana antes de atingir seu ponto de ressonância.
Dessa forma, quando as células ciliares próximas à base da cóclea são estimuladas, o cérebro interpreta o som como sendo de alta freqüência (agudo), quando as células da porção média da cóclea são estimuladas, o cérebro interpreta o som como de altura intermediária, e a estimulação da porção superior da cóclea é interpretada como som de baixa freqüência (grave).
A intensidade de um som é determinada pela intensidade de movimento das fibras basilares. Quanto maior o deslocamento para frente e para trás, mais intensamente as células ciliares sensitivas são estimuladas e maior é o número de estÃmulos transmitidos ao cérebro para indicar o grau de intensidade. Por exemplo, se uma única célula ciliar próxima da base da cóclea transmite um único estÃmulo por segundo, a altura do som será interpretada como sendo de um som agudo, porém de intensidade quase zero.
Se essa mesma célula ciliar é estimulada 1.000 vezes por segundo, a altura do som permanecerá a mesma (continuará agudo), mas a sua intensidade será extrema (a potência do som será maior devido à intensidade de movimento das fibras basilares).
4. Energia elétrica – Da orelha interna aos centros auditivos do tronco encefálico e córtex cerebral
Após atravessarem o nervo coclear, os estÃmulos são transmitidos, aos centros auditivos do tronco encefálico e córtex cerebral, onde são processados. Os centros auditivos do tronco encefálico relacionam-se com a localização da direção da qual o som emana e com a produção reflexa de movimentos rápidos da cabeça, dos olhos ou mesmo de todo o corpo, em resposta a estÃmulos auditivos. O córtex auditivo, localizado na porção média do giro superior do lobo temporal, recebe os estÃmulos auditivos e interpreta-os como sons diferentes.
Entendendo РResson̢ncia
Ressonância é o fenômeno fÃsico em que se registra a transferência de energia de um sistema oscilante para outro, quando a freqüência do primeiro coincide com uma das freqüências próprias do segundo.
Este fenômeno tem aplicações importantes em todas as áreas da ciência, sempre que há a possibilidade de troca de energia entre sistemas oscilantes. A aplicação mais palpável é na área das telecomunicações, onde as ondas eletromagnéticas atuam como intermediárias na transmissão das informações do transmissor até o(s) receptor(es), constituindo-se o que se chama sinal.
Também se pode destacar a área da espectroscopia, onde a energia radiante incidente é absorvida, refletida ou ainda transmitida pela amostra, fornecendo como resultado um espectro que é a informação da energia absorvida em função do comprimento de onda (ou da freqüência) em forma de um gráfico.
Na área médica, a técnica espectroscópica chamada de Ressonância Magnética Nuclear é chamada de Tomografia de ressonância magnética nuclear ou, mais comumente, de Ressonância magnética. Consiste em aplicar em um paciente submetido a um campo magnético intenso, ondas com freqüências iguais às dos núcleos (geralmente do 1H da água) dos tecidos do corpo que se quer examinar. Tais tecidos, absorvem a energia em função da quantidade de água do tecido. Entretanto, para se localizar espacialmente o grupo de núcleos de hidrogênio, é mister se empregar um meio de se diferenciar o campo, impondo-lhe gradientes segundo certas direções.
Referências:
Piteira,M.R. e col. – Sistema Nervoso Periférico – Universidade Nova de Lisboa –Faculdade de Ciências e Tecnologia, 2006 [on line]
Neves V.T., Feitosa M.A. – Envelhecimento do processamento temporal auditivo – 2002 – [on line]
