11/5/2013

1

Functia vizuala

Fizica optica a vederii

Anatomia ochiului

11/5/2013

2

Structurile principale ale ochiului

Canalul lui Schlemm

Reteaua trabeculara

Iris

Corneea

Camera anterioara

Camera posterioara

Muschii ciliari

Nervul optic

Artera centrala retiniana

Sclera

Retina

Coroida

Macula

Discul optic

Corpul vitros

Procesele ciliare

Lens Pupila

Notiuni de fizica optica

∞ f

distanta focala f = distanta de la lentila pana in pct unde converg razele de lumina Se numeşte convergen ţa unei lentile inversul distanţei sale focale: Unitatea de măsură pentru convergenţa unei lentile este dioptria.

−

−

=

211

2 111

1

RRn

nf

Ex:Lentila plan convexa (n1 =1, R2=∞

Putere cornee=1/f=n2-1/R1=1,36-1/8*10 -4=0,36/0,008=45 dioptrii

( ) ( ) ( )111

1

01

1

1

111

1

1

2

1

12

12

1

2 −=

−

=

−−

=

∞−

−=

− n

R

Rn

Rn

R

nf

convexaplanlentila

11/5/2013

3

1/f=1/x +1/y 1/f=1/x+1/∞ 1/f=1/x

Nr de dioptrii =1/f => i.e. f = 2m => nr de dpt = 1/2 =0.5

f = 1m => nr de dpt = 1/1 =1

f = 0.5 m => nr de dpt = 1/0.5 =2

f = 0.25 m => nr de dpt = 1/0.25 =4

. .

Aceasta poate fi pusa si in formula"Newtonian"

Unde x1 = S1 − f si x2 = S2 − f.

S1=∞ => 1/S2=1/f => S2=f Daca f> ax optic = S2> ax optic Solutie aditia unei lentile convergente => S1=∞ => 1/S2=1/f +1/f’ => f> S2 = ax optic

11/5/2013

4

Emetropia

� Focalizarea pe retina a imagini obiectelor aflate la distanta cand muschiul ciliar este complet relaxat

� Ochiul prezinta un raport corect intre puterea de refractie a mediilor si lungimea axului

� In mod normal lungimea axului este de aproximativ 21-23 mm � Puterea de refractie a corneei este de aproximativ 39-44 dioptrii

si a cristalinului de 19-23 dioptrii

Acomodatia � Capacitatea cristalinului de a-si

modifica puterea de refractie pentru a asigura o imagine clara atat la distanta cat si aproape

� Cristalinul are o putere de refractie la tanar intre 20-34 dioptrii, la adultul de 40 ani intre 20-23 dioptrii si la varstnic de 20 – 21 dioptrii

� Pentru realizarea acomodatie participa: � Cristalinul � Ligamentul suspensor (20 de

zonule/ligamente) � Muschiul ciliar (componenta

circulara este cea mai imp.)

VEDERE LA DISTANTA

ACOMODARE- VEDERE DE APROAPE

11/5/2013

5

Acomodatia

∞ f

f (s2) f1 (s1)

s2 s1

S1=0,25 m 1/f1= 1/s1 +1/s2 S2 = ∞ => 1/s2 =0 1/f1=1/s1 = 1/0,25 =4D

1/f2 = 1/s1 + 1/s2 1/f =1/ ∞ +1/s2 = 1/s2 1/f2=1/f+1/s1= 1/f + 1/0,25=1/f + 4D 1/f2=1/f + 4D f2

Acomodatia � REFLEX CONDITIONAT CARE

APARE DUPA VARSTA DE 6 LUNI – timp necesar dezvoltarii functiei maculare

� Este realizata prin actiunea sistemului nervos parasimpatic � Nc accesor al nv oculomotor comun –

fibre preganglionare � Ggl ciliar – neuron II � Nervi ciliari scurti – fibre postganglionare

� Sistemul vegetativ simpatic • Primul neuron este situat in hipotalamus • Al dolea neuron se afla in coarnele

intermediolat ale maduvei spinarii la nivel C8-T2

• Al treilea neuron se afla in ggl cervical superior

II III

RETINA

CORP GENICULAT LAT

CORTEX OCCIPITAL

NC EDINGER WESTFAPHAL

GGL CILIAR

11/5/2013

6

Hipermetropia � Lipsa vederii la distanta si cu atat mai putin la aproape cand

muschiul ciliar este complet relaxat, datorita unei insuficiente de convergenta

� Exista un raport anormal intre lungimea axului optic si puterea refractiva a mediilor: fie un ax scurt, fie o puterea mica a mediilor refractive

� Corectia se realizeaza cu lentile convexe sau la persoanele tinere prin acomodatie

� Ce reprezinta 1 dioptrie?

+1 dpt

11/5/2013

7

Miopia � Lipsa vederii la distanta cand muschiul ciliar este complet

relaxat, datorita unui exces de convergenta � Exista un raport anormal intre lungimea axului optic si puterea

refractiva a mediilor: fie un ax lung, fie o puterea mare a puterii refractive a mediilor

� Corectia se realizeaza cu lentile concave

-1 dpt

Astigmatismul

� Viciu de refractie rezultat dintr-o abatere ordonata din punct de vedere geometric, a dioptriilor, de la forma sferica normala � corneea devine o calota torica

� Ochiul prezinta doua linii focale perpendiculare intre ele � Pacientul nu vede bine la aproape si la distanta � Necesita corectie cu cilindrii pozitivi/negativi

f1 f2

11/5/2013

8

Acuitate vizuala

� Reprezinta capacitatea ochiului de a distinge forma, dimensiunea si conturul obiectelor

� Este puterea de discriminare spatiala pe care ochiul o poate exercita pentru a vedea diferite detalii din spatiu

Discriminarea vizuala Spatiala

Minima perceptibila

Minima separabila (AV clinica)

Luminoasa (1%)

Temporala

Acuitatea vizuala � Reprezinta capacitatea

ochiului de a discrimina 2 puncte lumininoase distincte

� Este maxima la nivelul foveei fiind de 1 minut de arc de cerc si scade de 10 ori la periferie

� Se testeaza cu ajutorul optotipului de departe

10m 17mm

2µm 1mm 25 sec de arc de cerc

1 minut de arc de cerc-- 1.4 mm ? 25 de secunde de arc de cerc --1mm

11/5/2013

9

Acuitatatea vizuala in fotopic si scotopic

Examen FO

AV = 1/10

periferie

Celule Cu bastonas

Celule cu conuri

10 x 1’

Macula (central)

AV – este

Macula Periferie

AV 1/1 1/10

Tip de fotoreceptori Predominant conuri Predominant bastonase

Grosime retina mica �O parte din straturi sunt impinse lateral

Mare �Sunt prezente toate straturile

Convergenta stimulilor absenta raport con:cel ggl 1:1 Prezenta raport bastonas:cel gg de 10:1 pana la 100:1

11/5/2013

10

Cataracta � Reprezinta opacifierea cristalinului datorita unor procese

degenerative a fibrelor cristaliniene � Are loc o crestere a radicalilor liberi cu degradarea consecutiva

a proteinelor � Apare in general la persoane varstnice � Necesita inlocuirea cristalinului cu un implant care asigura o

vedere clara la distanta si in unele cazuri si la aproape

Presiunea intraoculara

� Valoarea normala = 11-21 mmhg � Valoarea normala este data de echilibrul dintre cantitatea de

umoare apoasa produsa de corpul ciliar si cantitatea eliminata producerea umorii apoase:

� La nivelul corpului ciliar –procese ciliare – epiteliul non-pigmentar � 2.0 to 2.5 µl × min-1

� Umoarea apoasa este eliminata prin:

� calea trabeculocanaliculara (trabecul� canal Schlemm � vene apoase) – 90%

� calea uveosclerala (prin traversarea fibrelor longitudinale ciliare) – 10%

11/5/2013

11

Canalul lui Schlemm

Reteaua trabeculara

Iris

Corneea

Camera anterioara

Camera posterioara

Muschii ciliari

Nervul optic

Artera centrala retiniana

Sclera

Retina

Coroida

Macula

Discul optic

Corpul vitros

Procesele ciliare

Lens Pupila

Scurgerea normala a umorii apoase

11/5/2013

12

Glaucomul � Distrugerea progresiva de fibre

nervoase datorita cresterii presiunii intraoculare (PIO)

� Punctul cel mai vulnerabil al

ochiului la cresterea presiunii intraoculare este capul nervului optic unde are loc o distruge a fibrelor nervoase datorita a 2 mecanisme: mecanic si ischemic

� Mecanismul cresterii PIO: � cresterea productiei (foarte rar), � scaderea eliminarii de umoare

apoasa (frecvent)

Aspect normal al fundului de ochi

Excavatie glaucomatoasa

Glaucomul prin scaderea eliminarii umorii apoase

Scurgerea apoasa prin ambele cai este diminuata

11/5/2013

13

Functia vizuala

Functia retinei si caile optice

Structura retinei � De la epiteliul pigmantar catre

suprafata avem urmatoarele straturi:

1. Membrana limitanta interna 2. Stratul fibrelor nervoase 3. Stratul celulelor ganglionare 4. Stratul plexiform intern 5. Stratul nuclear intern 6. Stratul plexiform extern 7. Stratul nuclear extern 8. Membrana limitanta externa 9. Stratul conurilor si bastonaselor 10. Stratul pigmentar

lumina

Semnale vizuale

11/5/2013

14

lumina

Lumina trebuie sa treaca prin toate straturile inainte de ajunge la fotoreceptori

Synapse

s Intregare sinaptica

Org

aniza

rea ce

lula

ra a

retin

ei

11/5/2013

15

Celulele cu conuri si bastonase..

Epiteliul pigmetar absoarbe lumina si reduce reflexia creand o camera obscura

Discurile fotoreceptorilor sunt locul transductiei

Procesul de transductie este mediat de pigmentii fotosensibili - rodopsina

Celulele cu conuri si bastonase � Raportul dintre celule cu bastonase si celulele cu conuri este de 20:1 � Celulele cu bastonase

� Contin o singura substanta fotosensibila numita rodopsina � Au o sensibilitate crescuta la lumina si sunt responsabile de vederea

scotopica, monocromatica � Sunt situate la periferie si absente in fovee; frecventa lor descreste de la

la periferie spre macula � Exista o convergenta de 100:1 (bastonase: celule ganglionare) in

periferie si mai mica spre macula � Celulele cu conuri

� Sunt de trei tipuri fiecare tip avand un pigment fotosensibil pentru culorile verde, rosu, albastru

� Sunt responsabile de vederea fotopica, cromatica � Prezinta o densitate scazuta in periferie numarul lor crescand spre

macula, iar in fovee se gaseasc numai acestea � Convegenta este mai mica decat pentru celulele cu bastonase iar in

fovee raportul este de 1:1 (conuri: celule ganglionare)

11/5/2013

16

Rodopsina

Energie luminoasa

Batorodopsina (n sec)

Lumirodopsina µ sec

Metarodosina I (m sec)

Metarodosina II (sec)

all-trans-retinal

all-trans-retinol Vit A

opsina

II-cis-retinal

II-cis-retinol

(RODOPSINA ACTIVATA)

Excitarea bastonaselor cand rodopsina este activata

N x Transducina

N x fosfodiesteraze

Scade GMPc

Inchiderea canalelor de Na

HIPERPOLARIZAREA CELULELOR CU BASTONASE

Scade eliberarea de glutamat la nivelul sinapsei

Retinal izomeraza

Rodopsina raspunde optim la lumina cu lungimea de

unda de 496 nm

Fototransductia

Dupa stimulare> Procesul de activare 1. rodopsin kinaza

2. arestina 3. refacerea rodopsinei

11/5/2013

17

Signal Transmission in the Retina

Adaptarea la intuneric Sensibilitatea la lumina creste in scotopic

Mecanisme implicate

Apertura irisului (pupila) 16X

Adaptarea conurilor (10 min)

Adaptarea bastonaselor (30 min)/15000b/c

Nivelul conc Ca++

Intuneric/cGMP ↑/conc Ca↑ prin patrunderea prin canalele neselective cGMP → stimuleaza fosfodiesterazele → inh GC → prev ↑ exagerata a cGMP

11/5/2013

18

Adaptarea la intuneric

Care este explicatia pentru durata mare a adaptarii la intuneric.

• in intuneric retinalul este redus la forma II-cis retinal

• se recompune rodopsina la nivelul discurilor

• nivelul de GMPc este refacut

• canalele Na2+ se redeschid

•celulele se depolarizeaza

• transmisia este reluata

Recompunerea lenta a retinalului

Circuitele neuronale ale retinei

Fotoreceptor

Celule orizontale

Celule bipolare

Celule amacrine

Celule ganglionare

Fibre nervoase

Conducere electronica/graduata

Potential

de actiune

Exista doua tipuri mari de circuite: 1. unul nou la nivelul maculei (conuri – celule bipolare- celule ganglionare), si 2. unul vechi la nivelul periferiei (bastonase – celule bipolare - amacrine – celule ganglionare) Circuitul care porneste de la celulele cu conuri conduce de 2-5 ori mai rapid semnalele vizuale Fotoreceptorii la nivelul sinapsei cu celulele bipolare si celulelor orizontale descarca glutamat un neurotransmitator excitator

11/5/2013

19

Inhibitia laterala – rolul celulelor orizontale

� Este importanta in toate sistemele vizuale

� Asigura cresterea contrastului vizual

� Conexiunea laterala prin intermediul celulelor orizontale sustine inhibitia laterala (GABA)

� O inhibitie laterala suplimentara este asigurata de celulele amacrine

excitatie inhibitie

lumina intuneric

Hermann Grid

11/5/2013

20

Celulele ganglionare � 1.600.000 �100.000.000 bastonase si 3.000.000 conuri � Exista trei tipuri de celule ganglionare � Celule W constitue 40% din celulele ganlionare, transmit

semnalul vizual de la celulele cu bastonase si sunt implicate in vederea scotopica

� Celulele X reprezinta 55% din total, transmit semnalul vizual de

la celulele cu conuri si asigura vederea fotopica, colorata. � Celule Y reprezinta 5% din total dendritele se raspandesc pe

campuri foarte largi si raspund la miscari rapide sau schimbari rapide ale intensitatii luminii avand functie de avertizare si determina miscarea ochilor spre stimulul luminos.

Excitatia celulelor ganglionare � Celulele ganglionare descarca in mod spontan potentiale de actiune

� Axonii celulelor ganglionare transmit semnalele vizuale pe calea potentialelor de actiune

� Chiar daca nu sunt stimulate celulele ganglinare descarca impulsuri cu o frecventa de 5 – 40 /sec

� Modificarile de intensitate a luminii determina modificarea ratei impulsurilor la deschidere (on) sau inchiderea(off) unui spot luminos:

� Deschiderea luminii: raspuns on-off

� Inchiderea luminii: raspuns off-on

excitatie

on off

Inhibitie laterala

11/5/2013

21

Vederea cromatica

� Celulele cu conuri sunt responsabile pentru vederea colorata.

� Celulele cu conuri contin fotopigmenti asemanatori rodopsinei care raspund optim la o anumita valoare a lungimii de unda a luminii:

a) albastru (absortie maxima 419nm)

b) verde (absortie maxima 530nm)

c) rosu (absortie maxima 560nm)

� 96% aminoacizi opsinei R/V si 44% A/R-V

Vederea cromatica

� Exista doua teorii care incearca sa explice vederea colorata:

a) Teoria tricromatica;

b) Teoria Hering sau teoria culorilor oponente galben-albastru.

11/5/2013

22

Absortia luminii de catre pigmentii vizuali

Toti cei trei pigmenti sunt necesari pentru vederea cromatica corecta. Este necesar minim doi pigmanti pentru vederea cromatica

Vederea tricromata se intalneste la 90% din populatie prin utilizarea n proportii apropiate de rosu, verde, albastru.

Vederea monocromata implica prezenta unui singur tip de pigment al conurilor si este foarte rara.

Discromatopsia este data de absenta unui dintre pigmenti, totusi individul vede aproape toate culorile utilizand doar doi pigmenti. Absenta pigmentului rosu �protanopie Absenta pigmentului verde �deuteranopie Absenta pigmentului albastru → tritanopie.

daltonism

Teoria tricromatica � Se bazeaza pe posibilitatea perceptie tuturor nuantelor culorilor

prin amestecarea in diferite combinatii ale celor trei culori fundamentale

� Excitatia diferita a celor trei tipuri de conuri � Intensitate excitatie fiecarui pigment este comparata de catre

creier � Exemple:

� Portocaliu = 99 : 42 : 00 � Verde = 31 : 67 : 36 � Albastru = 0 : 0 : 97 � Galben = 83 : 83 : 0

rosu galben albastru verde

11/5/2013

23

Teoria culorilor complementare galben-albastru

� Propune existenta unui proces neurologic care considera culorile a fi opuse

� Culoarea albastra este opusa culorii galbene (R-V)

� Culoarea rosie este opusa culorii verzi

� Culoarea alba este opusa culorii negre

� Cele doua teorii constitue baza vederii colorate

11/5/2013

24

Campul vizual fovea

PATA OARBA

superior

nazal temporal

inferior

Campul vizual

11/5/2013

25

Campul vizual

Sensibilitate vizuala

11/5/2013

26

Insula vederii

Pata oarba

Punct de fixatie

nazal

nazal

temporal

temporal

nazal temporal

Caile vizuale

Fibre corticofuge

Fibre pentru RFM Si pentru reflexul de fixare pe un obiect

11/5/2013

27

Cortexul vizual � Cortexul vizual primar

� Ocupa aria fisurii calcarine si se extinde catre polul occipital

� Semnalele din macula au proiectie in apropierea polului occipital

� Semnalele din retina periferica se proiecteaza in cercuri concentrice anterior de pol

� Structura: coloane neuronale cu diametru de 30-50 nm continand fiecare peste 1000 de neuroni, semnalele vizuale ajungand in stratul 4 si de aici urca spre straturile 1, 2, 3 curaspandire laterala pe distante scurte, fie coboara in straturile 5, 6 cu raspandire laterala pe distante mari

� Picaturile de culoare = zone aflate intre coloanele primare, primesc semnale laterale si raspund specific la semnalele de culoare

� Arii corticale secundare

� Situate anterior superior si inferior de cortexul primar vizual

� Analiza si interpretarea imaginilor:

11/5/2013

28

Miscarile oculare

Inervatia musculaturii extrinseci a globului ocular este asigurata de nv 3, 4, 6,

Nv IV

Nv VI

Interconexiuniile dintre cei trei nuclei ai nv 3, 4, 6 se realizeaza prin intermediul fasciculului longitudinal medial

Miscarile voluntare sunt asigurate de arii din lobul frontal prin tracturile frontotectale

Miscarile involuntare de fixatie sunt controlate de arii secundare din lobul occipital prin tracturile occipitotectal si occipitocolicular

De la nucleii pretectali si coliculari sup pornesc semnale prin fasciculul longitudinal median spre nucleii nervilor 3, 4, 6.

Reflexul fotomotor pupilar

Cand cantitatea de lumina care patrunde in ochi este prea mare, pupila se micsoreaza ajustand astfel cantitatea de lumina care patrunde in ochi obtinandu-se o vedere clara atat in mediu luminat cat si intunecat.

Este un reflex rapid care modifica diametrul pupilar de la 1,5 mm in lumina puternica pana la 8 mm in intuneric

Diametrul pupilar este controlat de sistemul nervos vegetativ.

Determina creterea profunzimii campului vizual in lumina puternica prin ingustarea fasciculului de lumina care ajunge la retina

11/5/2013

1

Analizatorul auditiv

Caracteristicile sunetului • Frecventa sau tonul – muzical îi corespunde înălţimea (măsurată

în Hz).

• Intenstatea sau amplitudinea- muzical îi corespunde nivelul de

intensitate sonoră (măsurat în dB).

• Durata - se calculeaza din momentul impactului pana la disparitia

ultimei vibratii percepute.

• Timbrul sau culoarea - carcateristica unui sunet muzical de a se

deosebi de alte sunete de aceeasi inaltime, durata si intensitate.

– Ex: doua sau mai multe instrumente interpreteaza concomitent acelasi

paragraf. Desi sunt aceleasi note, noi putem deosebi diferenta dintre

un pian si o chitara chiar daca ele canta in acelasi timp.

11/5/2013

2

Frecventa sunetului

• Frecventa vibratiilor da tonalitatea sunetului.

• Tonurile pure sunt simple unde sinusoidale. Acestea sunt rar intalnite in realitate de zi cu zi.

• Tonurile emise in mod uzual de instrumente, vocea umana sunt un amestec de sunete cu frecvente diferite: – Frecventele cele mai joase

constitue tonalitatea vocii

– Frecventele cele mai inalte constitue timbrul vocii

• Un amestec de frecvente fara legatura intre ele cum ar fi amplitudinea sau/si periodicitatea acestora se numeste zgomote

Intensitatea sunetului • INTENSITATEA - definită prin puterea vibraţiei pe unitatea de arie cu unitatea W/m2.

• PUTEREA este energia transmisă de unda sonoră într-o secundă şi are ca unitate de măsură wattul - W.

• INTENSITATEA sunetului reprezinta puterea sunetului pe unitatea de suprafata si se masoara in watti/m2

• I= putere/arie

• Deoarece variatia intensitatii sunetului (respectiv puterea sunetului) perceput de urechea umana variaza foarte mult (de la 10-12 W/m2 la 106 W/m2) intensitatea se exprima in mod obisnuit ca logaritmare a raportului dintre intensitatea sunetului si intensitatea sunetul de referinta (10-12 W/m2 )

• Majoritatea măsurătorilor de intensitate a sunetului se fac în raport cu o intensitate numită prag de audibilitate sau 0 iar unitatea utilizată în acest caz este decibelul – dB

Nivelul intesitatii sunetului (beli)= log IS /IS referinta Nivelul intensitatii sunetului (dB )= 10x log (IS / IS referinta)

Nivelule puterii sunetului (beli) = log putere sunet/putere sunet referinta Nivelule puterii sunetului (dB) = 10 xlog (PutereS/ PutereS referinta)

11/5/2013

3

Sursa de sunet

Puterea sunetului

Pac

watts

Nivelul de putere al

sunetului Lw

dB re 10−12 W

Racheta 1,000,000 W 180 dB

Motor turbojet avioane 10,000 W 160 dB

Sirena 1,000 W 150 dB

Concert rock, camioane 100 W 140 dB

Mitraliera 10 W 130 dB

Pic-hammer 1 W 120 dB

Trompeta, escavator 0.3 W 115 dB

Latratul cainelui 0.1 W 110 dB

Elicopter 0.01 W 100 dB

Voce tare, plans copil 0.001 W 90 dB

Vorbirea, masina de scris 10−5 W 70 dB

frigider 10−7 W 50 dB

Pragul audibil 10−12 W 0 dB

Presiunea sunetului

• Nivelul presiuni sunetului in dB (decibel sound pressure level)

• Intensitatea sunetului = Puterea sunetului /aria ≈patratul presiuni

• Putem caracteriza sunetul fara a tine cont de aria pe care actioneaza si de unitatea de timp

• Pentru ca intensitatea sunetului este direct proportionala cu presiunea2 si aceasta variaza ca

si intensitea foarte mult, presiunea sunetului se exprima ca logaritmare a raportului dintre

patratul presiunii sunetului si patratul presiunii atmosferice

• Nivelul de presiune al sunetului = log (pres2/pres referinta2)= 2log (pres /pres referinta)

• Nivelul de presiune al sunetului (dB) = 20 log (pres/pres de referinta-atm)

Ex. 1 Presiunea sunetului este de 10 ori mai mare decat cea de referita (px= 10*po= 2 *10-4) NPS=20 log 10po/po = 20 log 10= 20 dB Ex 2 Daca doua persone vobesc cu o intensitate (presiune) a sunetelor de 70 dB suma presiunii sunetelor va fi: NPS =70dB= 20*log px/po Log px/po =3,5 => px/po = 3162 (3.16 *103) => px = 3.16 *103 * 2 * 10-5= 6.3 * 10-2

NPS = 20 log 2*6.3 10-2/(2*10-5) =20 log 6.32 * 103= 20 *3.8 =76 dB

11/5/2013

4

Presiunea sunetului

Sursa sunetului Presiunea sunetului Nivelul de presiune al sunetului

pascal dB re 20 μPa

Limita superiaoara teoretica pentru un sunet

nedistorsionat intr-un mediu cu presiune de

o atmosfera

101,325 Pa 194.0937 dB

Turboreactor de avion la 30 m 630 Pa 150 dB

Pragul dureros 100 Pa 130 dB

Leziuni ale urechii la expuneri scurte 20 Pa approx. 120 dB

Avion la 100m 6 – 200 Pa 110 – 140 dB

Pick hammer la 1 m 2 Pa approx. 100 dB

Leziuni ale urechii la expunere prelungita 6××××10−1 Pa approx. 85 dB

Strada la 10 m 2×10−1 – 6×10−1 Pa 80 – 90 dB

Televizor la 1 metru 2×10−2 Pa approx. 60 dB

Vorbirea normala la 1 metru 2××××10−3 – 2××××10−2 Pa 40 – 60 dB

Camera linistita 2×10−4 – 6×10−4 Pa 20 – 30 dB

Respiratie calma, fosnetul frunzelor 6×10−5 Pa 10 dB

Pragul auditiv la 1000 Hz 2×10−5 Pa 0 dB

11/5/2013

5

Urechea externa: * pavilionul urechii * canalul auditiv extern * membrana timpanica

Urechea medie

Sistem format din:

• 3 oscioare:

ciocanul, nicovala,

scarita

• 2 muschi: muschiul

tensor timpanisi

muschiul scaritei

• ligamente care

mentin pozitia

oscioarelor

11/5/2013

6

Urechea medie

• Rolurile urechii medii sunt:

– Asigura corespondeta impedantei intre aer si apa prin :

• Scaderea amplitudinii undelor sonore dar cu cresterea fortei

acestora de 1,3 ori

• Prin raportul dintre suprafata timpanului si suprafata ferestrei

ovale 55mm2:3,2mm2 =17:1

• Forta totala creste de aproximativ 22 de ori (17x1,3)

• Aceasta amplificare a fortei face ca sunetele cu frecventa cuprinsa

intre 300 si 3000 Hz sa se transmita in proportie de 50-75%

– Prin contractia muschilor tensor al timpanului si stapedius

se produce:

• Cresterea rigiditatii sistemului oscular determinand reducerea

transmisiei sunetelor in special al celor cu frecventa joasa atunci

cand acestea au o intensitate foarte mare – reflexul acustic

Urechea medie

Doar 1-3% din energia acustica se transmite

50-75% din energia acustica se transmite La nivelul urechii medii

11/5/2013

7

Urechea interna

Cohleea

• Este alcatuita din trei canale circulare spiralate alaturate

– Scala vestibulara

– Ductul cohlear

– Scala timpanica

• Cele trei canale sunt separate de:

– Membrana Reissner (vestibulara)

– Membrana bazilara

• La nivelul ductului cohlear se afla organul Corti

• Scala timpanica si vestibulara contine perilimfa

• Ductul cohlear contine endolimfa

• Scala vestibulara comnunica cu fereastra ovala si cea timpanica cu fereastra rotunda.

– 35mm lungime si 2,5 ori rotatie

11/5/2013

8

Organul Corti

• Este situat in ductul cohlear, acoperit de membrana tenctoriala

• Terminatiile externe ale celulelor paroase sunt fixate de lamina reticulata sustinuta de celulele cohleare triunghiulare

• Fibrele bazilare lamina reticulata si celule paroase formeaza o unitate compacta

• Membrana tectoriala este fixata la nivelul limbului spiral si nu se poate deplasa iar varfurile cililor sunt fixati in aceasta. Astfel, deplasarea membranei bazilare impreuna cu celulele paroase determina indoirea stereocililor

Membrana bazilara

• Membrana fibroasa prezinta 20000 -30000 fibre bazilare fixate printr-un singur capat la columela (partea centrala a cohleei)

• Prezinta o elasticitate variabila de la baza si pana la helicotrema deoarece:

– Lungimea fibrelor creste progresiv -> 0,04 mm baza pana la 0,5 mm vf

– diametrul scade de 100 de ori de la baza spre vf

• Rezonanta cu frecvente inalte la baza (fibre groase si scurte) si cu frecvente joase la varf (fibre subtiri si lungi)

11/5/2013

9

• Undele patrund prin fereastra rotunda si determina vibratia lichidului si a membranei bazilare

• Aceste unde se deplaseaza de-a lungul cohlei.

• Atunci cand vibratiile intra in rezonanta cu fibrele bazilare se produce maximul de amplitudine a membranei si deasemenea disiparea enegiei undei

• Undele cu frecventa joasa, 200Hz intra in rezonata maxima la varful cohlee si deci trebuie sa-o parcurga in intregime

• Undele cu frecvente inalta intra in rezonata la baza cohelei astfel ca energia acestora se disipeaza rapid 8000 Hz

• Undele cu frecventa intermediara vor intra in rezonanta cu membrana bazilara intre vf si baza

11/5/2013

10

Urechea interna - Organul Corti

Celulele paroase

11/5/2013

11

Celulele paroase • Sunt de doua tipuri:

– Celule paroase interne 3500

– Celulele paroase externe 12000

• Au diametrul de 8 microni

• Fac sinapsa cu teminatile libere ale neuronilor din ganglionul spiral Corti

• Rolul cel mai important il au celulelor paroase interne care au aprox 90-95% din terminatiile nervoase

• Stereocili care vin in contact cu membrana tenctoria prezinta canale de K care se deschid sau se inchid in functie de directia in care se deplaseaza acestia

• Endolimfa are un potential de + 80 -+100 mV si contine K in conc crescuta 140 mEq

• Potetialul endomembranar este de -70 mV

• Diferenta de potential este de 150 mV

• Stimularea celulei paroase � influx de K � depolarizare� influx de Ca � eliberare mediator (glutamat)

• Celulele paroase externe –prestina (transportor de anioni)

– Determine modificarea de forma a celulei

– Contractia este f rapida 100microsec

– Nu e dependenta de Ca sau de ATP

Diferentele anatomice intre celulele

paroase interne si externe

From Gelfand (1998)

Aferente in majoritate 95% fac sinapsa cu celulele paroase interne (dendrite ale ggl spiral) Eferentele in majoritate fac sinapsa cu celulele paroase externe (axoni ai nucleului olivar sup) → Asigura focusul auditiv

Terminatii eferenteTerminatii aferente

Celula paroasa interna Celula paroasa externa

Terminatii aferente Terminatii eferente

11/5/2013

12

Determinarea frecventei

sunetului

• Teoria localizarii:

– Se bazeaza pe capacitatea membranei bazilare de

a intra in rezonanta cu sunete la distante variabile

in functie de frecventa acestora.

– Este eficienta pentru sunete cu frecventa mai

mare de 2000 Hz

• Teoria temporala sau a frecventelor

– Sunetele determina rafale de impulsuri nervoase

sincronizate la aceleasi frecvente

– Este eficienta pentru frecvente joase (20 -2000 Hz)

Determinarea intensitatii sunetului

• Intensitatea sunetului este decodata prin 3

mecanisme

• Cresterea amplitudini vibratiei membranei bazale

cu cat sunetul este mai puternic va determina:

• Deformare mai mare a stereocililor -> cresterea frecventei

impulsurilor

• Cresterea numarului de celule stimulate -> cresterea

numarului de fibre nervoase stimulate

• Transmiterea de catre celulele paroase externe de impulsuri

prin fibre aferente ale nervului cohlear

11/5/2013

13

Caile de conducere • Neuron 1 – ganglionul spiral Corti

Nervul VIII

• Neuron 2 – nucleii cohleari dorsali si ventrali (bulb sup)

• Neuron 3 – nucleul olivar superior

– Contralateral (majoritatea)

– Ipsilateral Lemniscul lateral

+/- nc lemniscului lateral

• Neuron 4 – coliculul inferior

• Neuron 5 – nucleul geniculat

median Radiatiile auditive

• Cortexul auditiv

Cortexul primar

Sase harti tonotopice

•Este situat in regiunea supratemporala a girusului temporal superior. •Raspunde la frecvente sonore unice •Neuronii raspund la intervale scurte de frecventa ( prin fenomenul de inh laterala) •Determina tiparele sonore simple

11/5/2013

14

Cortexul auditiv de asociatie

• Asociaza diferite frecvente sonore

• Asociaza sunetele cu informatii din alte regiuni senzoriale

• Determina tiparele sonore tonale sau secventele complexe

• Transmit informatia catre aria Wernicke (parte a cortexului auditiv situata in regiunea post a girusului temporal superior

• Leziuni ale ariei primare :

– Unilateral: hipoacuzie usoara CL, pierderea capacitatea de a determina pozitia sursei in spatiu

– Bilateral: hipoacuzie grava

• Leziuni ale ariei secunadare:

– Pastreaza capacitatea de a auzi si interpreta tipare sonore simple

– Incapacitetea de a percepe semnificatia cuvintelor (lezarea ariei Wernicke)

Detectarea directiei sunetelor • Este initiat la nivelul nucleilor olivari superiori:

– Grupul lateral: compara intensitatea sunetelor percepute de cele doua canale auditive pentru acelasi sunet

• Functioneaza optim pentru sunete cu frecventa

mare

– Grupul median compara intarzierea aceluiasi sunet perceput de cele doua canale auditive (neuronii prezinta aferente ipsi si contralaterale).

• Neuroni din marginea nucleului raspund maximal la intervale mici de timp, iar cei din marginea opusa la intervale mari

• Functioneaza optim pentru sunete cu frecvente

mai mici de 3000Hz

• Forma urechii externe (pavilioanelor) asigura diferentierea sunetele care vin din fata respectiv cel din spate prin modificarea calitatii acestora (cresterea intensitatii sunetelor cand acestea provin din fata)

• Acesta informatie (directia sunetului) este condusa catre cortex posibil pe alte cai decat cea pentru tonuri.

11/5/2013

15

Surditatea • Surditatea nervoasa

– Pentru sunetele cu frecventa joasa se produce prin expunerea la zgomote cu frecventa joasa si intensitate mare

– Pentru toate sunetele: medicamente toxice: kanamicina, cloramfenicol

– Nu exista tratament

• Surditatea de transmisie – Leziuni ale urechii medii:

osteosleroza, infectii grave sau/si repetate, anchiloza fetei sacritei

– Se produce o fibrozare si calcifiere excesiva a sistemului tipano-osicular

– Tratament : chirurgical +/- protezare auditiva