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19.7: A Cóclea
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The Cochlea
 
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19.7: The Cochlea

19.7: A Cóclea

The cochlea is a coiled structure in the inner ear that contains hair cells—the sensory receptors of the auditory system. Sound waves are transmitted to the cochlea by small bones attached to the eardrum called the ossicles, which vibrate the oval window that leads to the inner ear. This causes fluid in the chambers of the cochlea to move, vibrating the basilar membrane.

The basilar membrane extends from the basal end of the cochlea near the oval window to the apical end at its tip. Although the cochlea itself narrows towards the apical end, the basilar membrane has the opposite geometry—becoming wider and more flexible towards the apical end.

Primarily because of these physical characteristics, the apical end of the basilar membrane maximally vibrates when exposed to low-frequency sounds, while the narrower, stiffer basal end maximally vibrates when exposed to high frequencies. This gradient of frequency response creates tonotopy—a topographic map of pitch—in the cochlea.

The hair cells are stimulated by the shearing force created by the vibration of the basilar membrane below them, relative to the stiffer tectorial membrane above them. Because of the tonotopy of the basilar membrane, hair cells are maximally stimulated by different frequencies depending on where they are in the cochlea. Those at the basal end respond best to high frequencies, and those at the apical end respond best to low frequencies. Consequently, their postsynaptic cells—the auditory nerve cells—have the same tonotopic pattern of responses.

This tonotopy is maintained throughout the auditory pathway, with information from different regions of the cochlea traveling in organized, parallel pathways through the brain. Ultimately, the primary auditory cortex contains a “map” of inputs from the basal to the apical end of the cochlea. The neurons that are stimulated within this map correlate with the frequencies that were heard, aiding in pitch discrimination.

Therefore, the cochlea plays a vital role both in the transduction of sound information into neural signals and the initial encoding of the pitch.

A cóclea é uma estrutura enrolada no ouvido interno que contém células ciliadas — os receptores sensoriais do sistema auditivo. Ondas sonoras são transmitidas à cóclea por pequenos ossos ligados ao tímpano chamado ossículos, que vibram a janela oval que leva ao ouvido interno. Isso faz com que o fluido nas câmaras da cóclea se mova, vibrando a membrana basilar.

A membrana basilar estende-se desde a extremidade basal da cóclea perto da janela oval até a extremidade apical em sua ponta. Embora a cóclea em si se estreita em direção à extremidade apical, a membrana basilar tem a geometria oposta — tornando-se mais ampla e flexível para a extremidade apical.

Principalmente por causa dessas características físicas, a extremidade apical da membrana basilar vibra ao ser exposta a sons de baixa frequência, enquanto a extremidade basal mais estreita e dura vibra ao ser exposta a altas frequências. Esse gradiente de resposta de frequência cria tonotopy — um mapa topográfico do tom — na cóclea.

As células ciliadas são estimuladas pela força de corte criada pela vibração da membrana basilara abaixo delas, em relação à membrana tectorial mais rígida acima delas. Devido à tonotopia da membrana basilar, as células ciliadas são estimuladas por diferentes frequências, dependendo de onde estão na cóclea. Aqueles na extremidade basal respondem melhor às altas frequências, e aqueles no final apical respondem melhor às baixas frequências. Consequentemente, suas células postinapáticas — as células nervosas auditivas — têm o mesmo padrão tonotópico de respostas.

Essa tonotopia é mantida em toda a via auditiva, com informações de diferentes regiões da cóclea viajando em vias organizadas e paralelas através do cérebro. Em última análise, o córtex auditivo primário contém um "mapa" de entradas do basal para a extremidade apical da cóclea. Os neurônios estimulados dentro deste mapa se correlacionam com as frequências ouvidas, auxiliando na discriminação de tom.

Portanto, a cóclea desempenha um papel vital tanto na transdução de informações sonoras em sinais neurais quanto na codificação inicial do tom.


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