解剖学的に見ると.耳は下図のように外耳.中耳.内耳の3つの部分に分かれています。 生理的には.さらに伝導部(外耳と中耳を含む)と感覚部(内耳.聴神経.最終的には音を感知する脳中枢を含む)に分けられる。 厳密には迷走神経内の液体が導電体として働き.蝸牛全体が感覚部とされるのが普通である。
外耳
外耳は.目に見える耳の部分(耳介)と.鼓膜につながる外耳道から構成されています。 人間の耳介は主に軟骨と皮膚で構成されています。 そのため.非常に柔らかいのが特徴です。 耳介の中央の深い部分は耳介腔と呼ばれ.外耳道の開口部につながっている。
外耳は音の大部分が伝達されるチャンネルであり.音を感知する機能は持っていない。 人間の場合.外耳は音を方向づけ.ある程度強調するだけなので.音が聞こえてくる方向に合わせて.良いポジションをとる必要があります。
ほとんどの動物は外耳に筋肉があるので.普段から耳を立てている方が理にかなっているのです。 人間の外耳にもこのような筋肉がありますが.実際には耳を支えることはできません。
外耳は共振により.約1.5kHz~7kHzの周波数帯で10~15デシベルの音の増強.増幅を起こします。 外耳道の周波数は約2.5kHzで.耳介の共振周波数は5kHzに近い。
中耳
解剖学的には.中耳はより複雑で.外耳道の端にある鼓膜から始まっています。 鼓膜は内耳に向かって円錐形で半透明であり.中耳腔または鼓室と外耳道を隔てている。 鼓膜は.鼓膜の中心から外側に放射状に伸びる層と.円形の繊維からなる外側の層の2層で構成されています。 中耳腔の主要部分は鼓膜と骨の壁(骨岬)の間にあり.空気で満たされており.耳管を介して咽頭と連絡している。
聴骨
中耳には.ハンマー骨.アンビル骨.あぶみ骨という3つの小さな聴骨があり.これらを総称して聴覚チェーンとも呼ばれ.鼓膜と内耳を結び.音によって生じる振動を鼓膜から内耳に伝えている。
中耳の筋肉
中耳には.鼓膜張筋と脚柱筋という2つの小さな筋肉があります。 鼓膜は有鉤骨に付着している)。 胸骨筋は鼓膜腔の壁に付着しています。 この小さな筋肉には.次の2つの働きがあります。
1.中耳の筋肉は.聴覚連鎖の懸垂系として重要な役割を担っています。
2.中耳の筋肉が収縮することで.聴覚連鎖による音圧の伝達が抑えられ.大きな音にさらされにくくなるという保護的な役割も担っています。
エウスタキオ管
鼓膜腔と咽頭腔をつなぐもので.咳をしたり飲み込んだりするときには開いている。 鼓膜腔内の圧力を調整し.鼓膜腔内の圧力と外部の大気圧のバランスを保つ機能がある。
中耳の役割
鼓膜の面積(60mm2)と卵円窓の面積(3mm2)の差と.聴神経連鎖のテコの働きにより.外耳道の気圧を高め.その圧力で密度の高い内耳液を送り出すことができる。 約30dBのゲインブースト。
内耳
内耳(迷路)は.耳の中で最も複雑な部分です。 中耳の奥にあり.岩のような骨でできた空洞で.体液で満たされている。 岩のような骨は.身を守る役割を果たしている。 内耳は.振動する音波を神経のインパルスに変換する.とても重要な役割を担っています。
解剖学的に見ると.内耳は前庭.三半規管.蝸牛の3つの主要部分から構成されている。 その外壁には2つの窓があり.1つは楕円形の窓と呼ばれアブミ骨に接続され.もう1つは円形の窓と呼ばれています。 前庭は.三半規管と蝸牛に繋がっています。 三半規管は音の理解に関与しており.平衡器官の重要な部分でもある。
コクレア
蝸牛は.直径がだんだん小さくなり.螺旋状になり.だんだん尖っていく.カタツムリの殻のような管である。 人間の場合.蝸牛は2回転半している。
蝸牛は脳底膜とライスナー膜によって.前庭段.中庭段.鼓膜段の3つに分かれています。 前庭段と鼓膜段は外リンパ液を含み.中段は内リンパ液を含む。
中段には内リンパ液が含まれています。
コルティ装置
皮質器官は中段の基部表面にあり.基部と平行に走るキャップ膜がその上にある。
オルガネラの内側には有毛細胞があり.反対側には3層の外毛細胞があり.その繊毛は蓋膜に接している。 有毛細胞や神経線維は.支持細胞によって位置を固定されている。 舌骨運動によって脳底膜が刺激されると.進行波動が発生する。 脳底膜と瞼膜の異なる動きにより.有毛細胞の繊毛がせん断応力で動き.神経線維が刺激される。
ヒアリング・プロセス
以下では.人間の耳がどのように音を感じるかについて詳しく見ていきます。
人間の耳の周囲にある指向性のある音源を出発点とします。 気圧の変化は耳に伝わり鼓膜を振動させ.鼓膜とつながっているハンマー骨の柄も振動し.その振動をアンビルやアブミ骨に伝え.そのペダルは卵円窓とつながっていて.迷路の中の液体(リンパ液)に振動を伝える。 流体は圧縮できず.円窓は柔軟であるため.楕円窓を押し進めると円窓が反対方向に移動し.脳底膜を移動させることができる。
この動きは.有毛細胞の繊毛のせん断応力運動となり.神経線維を刺激する。
トーン知覚
脳底膜の上部は低周波を.下部は高周波を感知する。 異なる周波数を感知するために.異なる有毛細胞が刺激される。
基底膜の構造は非常に複雑であるため.すべての振動が基底膜の全体に届くわけではありません。 実際.進行波は池の水面を伝わる波のように.窓から蝸牛の上まで膜に沿って伝わっていく。 振幅は徐々に大きくなり.最大になった後.急激に小さくなる。 音の周波数によって.最大に発生する場所が異なります。
ラウドネスの知覚
音の大きさの感じ方は.刺激される有毛細胞の数と関係があるようです。
音が耳の底膜に届くとすぐに反応し.やがて脳に伝わることが分かっています。 その結果.人間の耳は.人の話し声のような高速でごく短時間しか続かない音を正確に聞き分けることができるようになったのです。