Il processo uditivo
Come funziona l’udito
La fisiologia studia le funzioni dei singoli organi coinvolti nel processo uditivo, in particolare definisce l’apparato uditivo, come un sistema capace di ricevere e trasformare le variazioni di pressione dell’aria, provocate dall’onda sonora, e trasmetterle come informazioni ai centri corticali, attraverso una serie di meccanismi che si articolano in tre stadi.
Primo stadio del processo uditivo
Ha sede nell’orecchio esterno e medio, ed è rappresentato da un congegno meccanico di controllo d’impedenza. Esso effettua il trasporto delle vibrazioni dell’aria ai liquidi labirintici, riducendo al massimo la perdita d’energia, dovuta al passaggio da un mezzo ad un altro dotato di maggiore densità. Vediamo le funzioni delle singole strutture coinvolte in questo primo stadio.
Il padiglione auricolare
La funzione principale del padiglione auricolare è quella di raccogliere i suoni e convogliarli verso il c.u.e. La sua complessa architettura favorisce inoltre il rinforzo del suono e la localizzazione del segnale acustico. L’amplificazione prodotta dal padiglione auricolare è dovuta alla risonanza della cartilagine di cui è formato e a quella dell’aria contenuta tra i rilievi delle singole strutture quali l’elice, l’antelice, la conca (Fiori Ratti). L’effetto complessivo d’amplificazione è lineare per tutte le frequenze e si aggira sui 10 db.
Il condotto uditivo esterno
Il c.u.e. svolge principalmente due funzioni, la prima è quella di proteggere la membrana timpanica, questa infatti si trova all’estremo interno del condotto uditivo, quindi lontana da possibili traumi. La curvatura stessa del canale auricolare contribuisce ad aumentare il livello di protezione, impedendo all’acqua o altri corpi estranei di entrare. Inoltre il cerume che è costituito da una sostanza untuosa giallo-bruna di consistenza molliccia, riveste con un lieve strato la pelle esercitando su di essa un’azione protettiva e idratante. Il cerume inoltre ostacola l’intrusione di insetti o altri materiali estranei. Occasionalmente nel canale auricolare può accumularsi un eccesso di cerume che si addensa formando un tappo.
Questo può provocare una leggera perdita di udito intorno a 3-5 dB, ronzio e vertigini. Tutto scompare quando il tappo di cerume viene rimosso. Il cerume va prima trattato con un ciclo di gocce ammorbidenti e poi rimosso mediante irrigazione del canale auricolare. Dato che il cerume tende naturalmente a spostarsi verso l’esterno del condotto, nei pazienti portatori di apparecchio acustico, l’auricolare impedisce il normale deflusso del cerume favorendo la formazione del tappo. In questi casi è importante eseguire quotidianamente una attenta pulizia auricolare. Il tappo di cerume spesso provoca il fastidioso fischio dell’apparecchio. In altre parole il suono amplificato rimbalza sulla parete di cerume e torna indietro per essere di nuovo amplificato (effetto larsen).
La seconda funzione è quella di migliorare il convogliamento delle onde sonore dall’ambiente esterno verso la membrana stessa. In tal senso il condotto uditivo esterno può essere considerato come un risuonatore tubolare. E’ stato rilevato infatti che la pressione sonora a livello della membrana può divenire in particolare per le frequenze 2000/3000 Hz, tripla rispetto a quella presente nell’ambiente esterno. REUR (real-ear unaided response) risonanza naturale del condotto
Grazie all’azione del padiglione auricolare sommata a quella del condotto uditivo, il segnale che giunge alla membrana timpanica risulta amplificato di circa 15 dB rispetto alla pressione posseduta in campo libero. L’introduzione della auricolare nel condotto uditivo ne altera la naturale funzionalità provocando un effetto noto come perdita d’inserzione, di cui è necessario tenere conto prima di compensare l’ipoacusia con la giusta amplificazione.
La membrana timpanica
La funzione principale della membrana timpanica è quella della trasmissione meccanica delle onde sonore dal c.u.e. alla catena ossiculare. Le variazioni di pressione dell’aria giunte alla membrana timpanica sono trasformate in vibrazioni di un mezzo solido, entra cosi in funzione il sistema timpano-ossiculare. La struttura conica della membrana ha una duplice funzione, la prima è di rendere più ampia la superficie della membrana stessa, la seconda di migliorare la risposta alle alte frequenze. La membrana timpanica non vibra sempre allo stesso modo, la sua vibrazione varia al variare della frequenza applicata. Per questo motivo le perforazioni nei diversi quadranti comportano perdite uditive diverse.
La cassa timpanica
La funzione della cassa timpanica è in stretto rapporto con quella della tromba di Eustachio. La cassa timpanica è una cavità ripiena d’aria comunicante tramite la tromba di Eustachio col rinofaringe. L’orifizio faringeo della tromba di Eustachio si apre circa ogni 2 minuti. Durante l’intervallo in cui esso è chiuso si determina una modesta caduta di pressione nella cassa timpanica dovuta agli scambi gassosi e all’assorbimento tessutale. Tale variazione di pressione è rapidamente compensata dalla successiva fase d’apertura della tromba stessa. Ciò favorisce la circolazione dell’aria attraverso la tromba di Eustachio in un senso o nell’altro. Più precisamente l’aria entra nella cassa del timpano quando la pressione diviene inferiore rispetto all’ambiente esterno. Al contrario esce quando la pressione diviene maggiore. In pratica la cassa timpanica può essere considerata come una cavità che racchiude un certo volume d’aria. Essa forma un cuscinetto pneumatico con funzioni sostanzialmente meccaniche. Dato che l’aria costituisce un carico sulla membrana timpanica, probabilmente ne aumenta la rigidità. Ciò favorisce una attenuazione degli improvvisi aumenti di pressione che possono verificarsi nell’ambiente. L’esame impedenzometrico consente di determinare le caratteristiche di rigidità del sistema timpano-ossiculare, e le condizioni pressorie della cassa timpanica.
La tromba di Eustachio
La funzione principale della tromba di Eustachio detta anche tuba uditiva, è quella di mantenere la pressione all’interno della cassa timpanica, uguale alla pressione esterna dell’ambiente. Nello stato di riposo la tromba di Eustachio è chiusa e si apre solo in accordo con alcuni movimenti della muscolatura orofaringea (sbadiglio, deglutizione). La tromba di Eustachio tende ad aprirsi anche quando si verificano repentini cambiamenti della pressione atmosferica esterna per esempio mentre si sale o si scende da una montagna o in aereo nelle fasi di decollo o atterraggio. Una causa frequente delle anomalie dell’orecchio medio è la disfunzione a carico della tromba di Eustachio. Un processo infiammatorio a carico del rinofaringe può facilmente bloccare la tromba di Eustachio, impedendole di svolgere la sua funzione. Ciò causa l’assorbimento dell’aria contenuta nella cassa timpanica da parte del rivestimento mucoso dell’orecchio medio creando un vuoto. La differenza negativa di pressione tra l’interno della cassa timpanica e l’esterno, fa retrarre la membrana timpanica irrigidendo il sistema timpano ossiculare e provocando una perdita d’udito lieve o moderata. L’insufficienza tubarica è spesso la causa scatenante dell’otite media. In questo caso può verificarsi una perdita uditiva conduttiva più severa. I bambini sono molto più suscettibili degli adulti a disfunzioni della tromba di Eustachio.
L’apparato mastoideo
Dal punto di vista funzionale l’apparato mastoideo o sistema cellulare mastoideo, concorre alla resa complessiva del sistema di variazione d’impedenza dell’orecchio medio.
La catena degli ossicini
Ha una duplice funzione, la prima è quella di trasmettere meccanicamente e con il massimo rendimento, le vibrazioni impresse alla membrana timpanica dai suoni in arrivo ai liquidi cocleari. La seconda è quella di protezione dai suoni abnormi. In particolare adempie alla prima funzione grazie a due sistemi, il primo attraverso un sistema di leve ossiculari, il secondo dal rapporto di superficie tra membrana timpanica e platina della staffa. E’ noto che la trasmissione del suono avviene per onde di pressione, queste vengono convogliate dal padiglione auricolare e incanalate lungo il condotto uditivo esterno proseguendo fino alla membrana timpanica che entra in vibrazione imprimendo il suo movimento alla catena ossiculare. La catena degli ossicini agisce nel complesso come una leva di primo genere .
Il braccio della potenza è dato dal manico del martello, e quello della resistenza dal processo lungo dell’incudine. Poiché il braccio della potenza è più lungo rispetto a quello della resistenza, la leva risulterà vantaggiosa. Inoltre la superficie vibrante della membrana timpanica è molto maggiore rispetto alla platina della staffa, perciò l’energia dell’onda sonora si trasmette dall’aria ai liquidi dell’orecchio interno senza perdite eccessive, come invece risulterebbe se il passaggio fosse diretto. In altre parole il sistema timpano-ossiculare si comporta come un trasformatore di pressione trasferendo l’energia da un gas l’aria, ad un liquido perilinfa, senza perdite significative. La seconda funzione è assolta da due piccoli muscoli, lo stapedio e il tensore del timpano i quali sono connessi agli ossicini. Più precisamente il tensore del timpano si inserisce sul martello e lo stapedio sulla staffa. Quando un suono forte raggiunge l’orecchio questi muscoli attivati di riflesso si contraggono determinando una diminuzione delle capacità vibratorie del sistema timpano-ossiculare. La contrazione di questi piccoli muscoli ha dunque lo scopo di ostacolare la trasmissione del suono dall’orecchio medio a quello interno svolgendo un’azione di protezione nei confronti di stimolazioni sonore troppo intense. In particolare l’attività riflessa di contrazione del muscolo stapedio (riflesso stapediale), può essere monitorata attraverso l’esame del riflesso stapediale. L’ultimo anello della conduzione è costituito dal passaggio dell’energia meccanica da un mezzo solido, costituito dal sistema timpano-ossiculare, ad un mezzo liquido, la perilinfa. Ha inizio cosi il secondo stadio nel quale intervengono i meccanismi di analisi del suono.
Secondo stadio del processo uditivo
Ha sede nella coclea dove si effettua la trasduzione dell’energia meccanica in impulsi codificati.
La coclea
E’ nella coclea che le vibrazioni della staffa si trasmettono dalla perilinfa della scala vestibolare alla perilinfa della scala timpanica attraverso l’elicotrema. Poiché i liquidi non sono comprimibili, i movimenti della staffa possono verificarsi solo se esiste una struttura che si lascia deformare. Questa è rappresentata dalla membrana della finestra rotonda la quale si modifica in accordo con i movimenti della staffa. In particolare quando la platina della staffa è spinta verso l’interno, la membrana della finestra rotonda viene spinta verso l’esterno. Dentro la coclea è presente un tubicino membranoso, denominato condotto cocleare, contenente al suo interno l’edolinfa e l’organo di senso dell’udito, noto con il nome di organo di Corti. Le vibrazioni della staffa trasmesse alla perilinfa sollecitano l’organo di Corti al livello del quale si ha la trasformazione dell’energia meccanica in impulsi nervosi codificati.
L’organo di Corti
Le vibrazioni meccaniche trasmesse dalla staffa alla perilinfa determinano un’onda migrante, al cui passaggio la membrana basilare e quella tectoria dell’organo di Corti sono sollecitate compiendo delle oscillazioni. In tal modo i peli acustici delle cellule ciliate vengono stirati o incurvati in ogni caso deformati.
In seguito a queste deformazioni le cellule ciliate trasformano le vibrazioni meccaniche in un’altra forma d’energia, atta a produrre un eccitamento delle terminazioni nervose. Le cellule ciliate, connesse alle terminazioni del nervo acustico, generano, ad ogni movimento, degli impulsi elettrici corrispondenti ai suoni percepiti. Le vibrazioni della membrana basilare si propagano per tutta la sua lunghezza con intensità variabile questo fenomeno viene indicatato con il nome di tonotopismo cocleare.
Se il suono è ad alta frequenza (cioè 10kHz – 20kHz), le vibrazioni interesseranno principalmente l’area in prossimità della finestra ovale, alla base della staffa. Per frequenze medio alte (intorno ad 1KHz) il centro della vibrazione si sposterà in prossimità del giro centrale della spirale mentre per suoni a bassa frequenza (100 Hz), le vibrazioni più intense interesseranno l’apice della coclea.
L’organo di Corti pertanto può essere considerato come un dispositivo che trasforma, grazie alle cellule ciliate l’energia meccanica in energia nervosa. L’attività delle cellule ciliate può essere rilevata mediante elettrodi, attraverso l’elettrococleografia, (ECoG), che consente di rilevare i potenziali microfonici cocleari, ed il potenziale di azione del nervo. Quando il suono anziché per via aerea viene trasmesso per via ossea, i liquidi labirintici sono messi in vibrazione dalle pareti ossee anziché dai movimenti della staffa.
Terzo stadio del processo uditivo
Ha sede nel nervo acustico, dove si effettua il trasporto degli impulsi nervosi codificati, fino ai centri nei quali avviene la decodificazione, l’elaborazione e la memorizzazione del messaggio.
La via acustica centrale
La via acustica centrale ha origine nell’organo di Corti il cui compito è rilevare le vibrazioni sonore provenienti dall’esterno, trasmesse ad esso attraverso la membrana timpanica e la catena degli ossicini. La membrana tectoria e quella basilare che sono mobili si spostano in conseguenza di tali vibrazioni, e stimolano con i loro spostamenti le cellule ciliate dell’organo di Corti. Le cellule ciliate sono collegate ad un gran numero di fibre nervose, che costituiscono il nervo cocleare il quale, unendosi al nervo vestibolare, proveniente dal vestibolo, concorre a costituire il nervo VIII. Gli impulsi raccolti alle terminazioni del nervo acustico, circa 30.000 per ogni orecchio, vengono portati tramite il nervo stesso all’area corticale.
Nello specifico, la componente cocleare del nervo acustico entrata nell’encefalo attraversa vari stadi intermedi al livello dei quali dopo parziali interruzioni e incrociamenti, sale al mesencefalo. A questo livello l’attività elettrica può essere rilevata attraverso l’esame dei potenziali evocati del tronco encefalico, (B.A.E.P. acronimo di Brainstem Auditory Evoked Potentials noti anche come A.B.R. acronimo di Auditory Brainstem Responses). L’ultimo tratto della via infine arriva all’area corticale acustica situata nella circonvoluzione temporale superiore nota come circonvoluzione di Heschl, dove gli stimoli nervosi divengono una sensazione sonora cosciente. A questo livello l’attività elettrica può essere rilevata attraverso l’esame dei potenziali corticali lenti, (S.V.R. acronimo di Slow Vertex Responses, noti anche come E.R.A. acronimo di Electroencephalic Responses Audiometry).
