Ons gehoor

Geluid

Geluidstrillingen zijn eigenlijk niets anders dan variaties in de luchtdruk, veroorzaakt door een bron. De afwisseling van luchtverdikkingen en verdunningen resulteert in geluidsgolven.

Uitwendig oor

Het uitwendig oor bestaat uit de oorschelp, de gehoorgang en het trommelvlies. Via de oorschelp, die fungeert als een geluidsverzamelaar, worden geluiden (signalen) de gehoorgang in geleid. De gehoorgang heeft een bochtig verloop en wordt aan het einde afgesloten door het trommelvlies.

De oorschelp bestaat voornamelijk uit kraakbeen dat bekleed is met huid. De oorschelp gaat geleidelijk over in de gehoorgang welke ook met huid is bekleed. Ze is ongeveer 2,5 cm lang en heeft een diameter van +/- 7 mm. Ze is aan het einde afgesloten door het trommelvlies.

Naar het midden toe versmalt de gehoorgang zich. Door de anatomische vorm wordt het tonenbereik tussen de 2 en 3 kHz door resonantie versterkt met zo’n 10 dB. Ze fungeert dus als een kleine hoge tonen versterker. Het eerste deel bestaat uit kraakbeen met onderliggend bindweefsel, waarin talgklieren liggen. Deze zijn verantwoordelijk voor de afscheiding van oorsmeer (cerumen). Op de huid van met name het eerste deel staan haartjes, die een overschot van oorsmeer naar buiten toe uit het oor kunnen werken.

Het trommelvlies (membrana tympani) staat schuin aan het einde van de gehoorgang. Het is een parelmoerglanzend vlies dat door geluidstrillingen vanuit de gehoorgang in beweging kan komen. Het eerste gehoorbeentje dat zich in het middenoor bevindt, zit aan de achterzijde (vanuit de gehoorgang gezien) aan het vlies vast. Meestal is dit goed te zien wanneer we vanuit de gehoorgang er tegenaan kijken (zie afbeelding).

Het Middenoor

In het buitenoor worden geluiden in de vorm van luchttrillingen opgevangen en verzameld zodat deze op het trommelvlies kunnen vallen. Ze brengen het trommelvlies in beweging. De gehoorbeentjes die zich in het middenoor bevinden, worden door deze trillingen in beweging gebracht. Deze omzetting van lucht naar een mechanische trilling is nodig, om alle relatief grote geluidsverhoudingen te verkleinen naar een formaat dat bruikbaar is voor het slakkenhuis van het binnenoor.

We onderscheiden 3 verschillende gehoorbeentjes. De hamer (malleus) zit vast aan het trommelvlies. Het aambeeld (incus) bevindt zich tussen de hamer en de stijgbeugel (stapes), die op zijn beurt in een opening van het slakkenhuis vast zit. Het geheel wordt op zijn plaats gehouden door kleine verbindingen (ligamenten) en spiertjes.

De spiertjes hebben naast een constructieve functie ook een taak bij het afremmen van te harde geluiden. Komen deze boven een bepaald niveau (+/- 80 dB), dan spannen deze zich aan en maken dan de hele geleidingsketen stugger, waardoor de mechanische trillingen in niveau afnemen. De middenoorholte staat in verbinding met de keelholte door middel van een kanaal (buis van Eustachius). Via deze weg kan lucht vanuit de keelholte in het middenoor komen en ervoor zorgen dat de luchtdruk hier gelijk blijft met die van de andere zijde van het trommelvlies in de gehoorgang. In de constructie van het middenoor lopen ook belangrijke zenuwen, die een functie hebben voor ons gezicht en onze smaak.

Het Binnenoor

Wanneer geluid via lucht is omgezet naar mechanische trillingen, komen die in het binnenoor aan. Hier bevindt zich het slakkenhuis (de cochlea). De mechanische trillingen worden hier daadwerkelijk waargenomen en getransformeerd naar elektrische impulsen die vervolgens via zenuwbanen naar onze hersenen worden vervoerd.

Het slakkenhuis is een spiraalvormige taps toelopende buis van ongeveer 3,5 cm waarin zich vloeistof (lymfe) en het basilair membraan bevindt. Als we de hele structuur uitrollen en een dwarsdoorsnede maken, dan bestaat deze uit drie verschillende kanalen. Een kanaal loopt vanaf een opening (ovale venster) waarin de stijgbeugel van het binnenoor vastzit naar achteren. Een tweede loopt langs dezelfde weg terug naar een tweede opening (ronde venster) in het middenoor. En een derde bevindt zich tussen de twee andere in en herbergt de haarcellen die verantwoordelijk zijn voor de waarneming van geluid. Het is een afgesloten systeem gevuld met vloeistof (lymfe). De haarcellen in het middelste kanaal zijn gelegen in het orgaan van Corti (zie figuur). Dit is een structuur die over de hele lengte van deze buis op het basilair membraan ligt en van voor naar achteren aaneengesloten haarcellen bevat.

De stijgbeugel in het ovale venster brengt een mechanische trilling over naar de vloeistof in dit middelste kanaal die vervolgens een golfbeweging voortbrengt op het membraan met haarcellen. De eigenschappen van dit membraan zorgen ervoor dat deze op een specifieke plaats maximaal in trilling komt.

Met andere woorden, een toon van b.v. 1000 Hz wordt door een bepaalde groep haarcellen die speciaal kijken naar een dergelijke toon, waargenomen. Snelle trillingen of hoge tonen geven een maximale uitslag in het begin van de buis, terwijl minder snelle, naarmate de golfslag zich naar achteren verplaatst, de lagere tonen weergeven. Er vindt dus een omzetting plaats van toonhoogten naar een specifieke plaats op het membraan. Haarcellen met daaraan gekoppelde gehoorzenuwen nemen de positie en sterkte van de golf waar, overeenkomend met toonhoogte en luidheid. De zenuwen sturen die signalen vervolgens als elektrische impulsen naar de hersenen.

Het centraal auditief systeem

Het centraal auditief systeem is het tweede deel van ons totale gehoor. Daar waar in het eerste deel (perifeer systeem) opgevangen geluid wordt bewerkt, geanalyseerd en de signaalvorm wordt omgezet van een trilling naar een elektrische activiteit (stroompje of potentiaal), worden hier deze elektrische signalen verder uitgelicht zodat herkenning, spraak, richting en verstaan in rumoer mogelijk wordt.

Je kunt dit neurale netwerk het beste vergelijken met een elektriciteitscentrale waar het geluid in de vorm van stroompjes van ons oor naar de hersenen wordt vervoerd. Tijdens dit vervoer wordt de informatie aangepast in verzamelpunten van zenuwen (knopen). Ook vindt er uitwisseling plaats van informatie van het linker oor met die van rechts en andersom.

Een zeer bijzondere eigenschap van het systeem behelst het vermogen om de nauwkeurigheid van het waargenomen geluid door het oor (de resolutie), aanzienlijk te verhogen. De hoeveelheid zenuwcellen (neuronen) bepaalt deze resolutie. De verhouding ligt in de orde van grootte van 30.000 cellen in het oor naar 10.000.000 in de hersenen (auditieve cortex). De kracht van dit vermogen zou je misschien het beste kunnen vergelijken met een ruimtetelescoop die miljoenen lichtjaren verder nog steeds in staat is een scherpe foto te maken van een zonnestelsel.

Er worden verschillende stations (niveau's) onderscheiden:

Niveau 1 (Cochleaire kernen en Olijf-Complex)
Niveau 2 (Laterale Lemniscus en Colliculus Inferior)
Niveau 3 (Auditieve Thalamus)
Niveau 4 (Auditieve Cortex)

Elk niveau blijkt verantwoordelijk voor specifieke functies. Die kunnen te maken hebben met aanscherping, uitfiltering van stoorgeluiden, richtinghoren, spraakverstaan, enzovoort. Dit komt doordat ze overeenkomstige eigenschappen hebben om geluiden te kunnen waarnemen net als ons oor. Het eerste deel houdt zich voornamelijk bezig met signaalbewerking/verwerking en in het tweede deel vinden herkenning, discriminatie en spraak-taal gerelateerde processen plaats.

Elk station heeft zijn eigen registers waar de aangekomen signalen kunnen worden herkend en onderverdeeld. Dit proces wordt ook wel het coderen van de eigenschappen van het geluid genoemd. Zo bestaan er registers die kunnen coderen voor verschil in:

Toonhoogte (frequentie) en toonbereik (resolutie)
Luidheid (intensiteit) en luidheidsbereik (dynamiek)
Repetitie eigenschappen (temporele structuur en determinatie)
Richting
Lokalisatie

Wordt er gekeken naar de zenuwcellen in zo’n register, dan blijken er verschillende typen voor te komen. Ze zijn onder te verdelen naar verschil in anatomie, de unieke verbinding die ze maken met gelijksoortige cellen en hun reactie op de ontvangen signalen. Op deze manier kan ons centraal systeem dus net als ons slakkenhuis geluiden interpreteren, aanpassen en specifiek doorsturen.

Vanwege de complexiteit van het geheel volgt slechts een voorbeeld van deze eerder genoemde functies. Voor meer diepgang is op de website “Audiologieboek ” nog veel meer informatie te vinden.

Richtinghoren

Wanneer de gehoorzenuw lopende vanaf het oor de hersenstam bereikt, dan komt ze op het eerste niveau de Cochleaire Kern tegen (zie afbeelding). Hier wordt de informatie door verschillende registers beoordeeld en ontstaan er meerdere (parallelle) informatiestromen naast elkaar. Meerdere kopieën van deze informatie worden dus gelijktijdig aan andere registers en niveaus aangeboden. Zo loopt er een informatielijn naar de Olijf-Complexen van beiden oren, naar een register verantwoordelijk voor het opscherpen en verbeteren van signalen in rumoer en naar een volgend niveau in de centrale verwerking. In eerste instantie vinden deze processen alleen plaats aan de eigen zijde, later vindt er ook uitwisseling plaats van informatie tussen de beiden oren.

Het Olijf Complex ontvangt informatie van beide zijden. Er vindt hier dus kruislings verkeer plaats van informatie van het linker en het rechter oor. Het Olijf-Complex is een tweede knoop van zenuwen binnen het eerste niveau en beschikt net als de Cochleaire Kern over verschillende registers die kunnen coderen voor bepaalde kenmerken van binnengekomen signalen. Doordat er hier een vergelijking kan plaatsvinden tussen de informatie van de registers van beiden oren, wordt de functie om te kunnen richtinghoren mogelijk.

Bij het richtinghoren wordt gebruik gemaakt van zenuwcellen (neuronen) die gebruik maken van in lengte variërende verbindingen met elkaar. Een waargenomen geluid van rechts komt het rechter register binnen en wordt gesignaleerd door een voor die richting verantwoordelijke zenuwcel. Van deze zenuwcel in het rechter register loopt een zogenaamde “vertraagverbinding” naar een bijbehorende cel in het register van het linker oor (zie afbeelding). Ook deze linker zenuwcel codeert voor dezelfde richting als die van het rechter oor. Bijzonder in dit mechanisme is het feit dat de richting pas herkend wordt indien zowel het signaal van rechts als ook het signaal van links gelijktijdig bij deze zenuwcellen aankomen (zie afbeelding). Bij twee goed functionerende oren kan iemand met zijn ogen dicht daardoor feilloos de richting van een geluid bepalen. Sterker nog, vaak kan zelfs de afstand tot aan de geluidsbron worden bepaald. Het zijn overigens verschillende registers die zich focussen op enerzijds het richtinghoren in het horizontale vlak en anderzijds op die van het verticale vlak. Omdat ze parallel (tegelijkertijd) plaatsvinden, ontstaat er een driedimensionaal “beeld” van de richting waaruit het waargenomen geluid komt.