IL SENSO DELL’UDITO E L’EQUILIBRIO

1. IL SENSO DELL’UDITO E L’EQUILIBRIO L’orecchio umano comprende due organi diversi, uno con funzioni uditive e l’altro con funzione di mantenimento dell’equilibrio

2. L’anatomia dell’orecchio L’orecchio è un organo complesso ed è formato da tre parti: l’orecchio esterno, l’orecchio medio e l’orecchio interno.

3. L’orecchio esterno è costituito dal padiglione auricolare (la struttura che chiamiamo orecchio) e dal condotto uditivo; il padiglione e il condotto uditivo raccolgono e convogliano le onde sonore verso il timpano, una membrana che separa l’orecchio esterno dall’orecchio medio.

4. Se viene sollecitato dalle onde sonore, il timpano inizia a vibrare e trasmette queste onde ai tre ossicini dell’orecchio medio: il martello, l’incudine e la staffa. Dalla staffa, le vibrazioni passano nell’orecchio interno attraverso la finestra ovale, un foro del cranio, rivestito da una membrana.

5. La tromba di Eustachio mette in comunicazione l’orecchio medio con la faringe, consentendo di equilibrare la pressione atmosferica presente sui due lati del timpano; grazie a questo canale potete far entrare o uscire aria per compensare lo squilibrio di pressione che si crea quando, in pochi minuti, cambiate altitudine viaggiando in automobile oppure in aereo.

6. L’orecchio interno è costituito da diversi canali situati nell’osso temporale contenenti un liquido che si muove in risposta alle onde sonore o ai movimenti della testa. Uno di questi canali, la coclea, è un lungo tubo avvolto a spirale che contiene il vero organo dell’udito.

7. Osservando la sezione trasversale della coclea, viene mostrato che, al suo interno, si trovano tre canali pieni di liquido (canali semicircolari).

8. Il nostro organo dell’udito, l’organo di Corti, è una lunga e sottile spirale situata nel canale mediano; è formato da una membrana basilare, da una serie di cellule ciliate inserite in essa e da uno strato sovrastante di tessuto, la membrana tettoria, che si proietta sopra le cellule ciliate a partire dalla parete del canale mediano.

9. Le cellule ciliate sono i recettori dell’orecchio; esse sono immerse nel liquido del canale mediano e hanno gli apici in contatto con la membrana tettoria. I neuroni sensoriali posti alla basa delle cellule ciliate trasportano, attraverso il nervo acustico, i potenziali d’azione dell’organo di Corti.

10. La funzione acustica dell’orecchio Un oggetto che vibra crea nell’aria circostante delle onde di compressione. Queste onde, raccolte dal padiglione auricolare e dal condotto uditivo dell’orecchio esterno, fanno vibrare il timpano alla stessa frequenza del suono; la frequenza, misurata in Hertz, corrisponde al numero di vibrazioni al secondo. Dal timpano, la vibrazione viene trasmessa al martello, all’incudine e alla staffa nell’orecchio medio; questi ossicini amplificano le vibrazioni e le trasmettono alla finestra ovale che si trova tra l’orecchio medio e l’orecchio interno. Le vibrazioni dalla finestra ovale producono onde di compressione nel liquido presente all’interno della coclea; queste onde, prima passano dalla finestra ovale al liquido del canale superiore della coclea, poi giungono attraverso questo canale fino all’apice della coclea nel centro della spirale, e infine, entrano nel canale inferiore gradualmente.

11. Mentre attraversa il canale superiore della coclea, un’onda di compressione preme verso il basso sul canale mediano facendo vibrare la membrana basilare; tali vibrazioni fanno avvicinare e allontanare dalla membrana tettoria le estensioni delle cellule ciliate. Quando queste estensioni si piegano, i canali ionici della membrana plasmatica si aprono e gli ioni positivi (K+) entrano nella cellula; di conseguenza, la cellula ciliata sviluppa un potenziale generatore e libera un numero maggiore di neurotrasmettitori nella sinapsi con il neurone sensoriale. A sua volta, il neurone sensoriale trasmette più potenziali d’azioni al cervello attraverso il nervo acustico.

12. La percezione del volume e del tono dei suoni A un volume maggiore corrisponde un’ampiezza maggiore delle onde di compressione generate; nell’ orecchio, infatti, le onde sonore di ampiezza maggiore producono vibrazioni più forti nel liquido della coclea e una flessione più pronunciata delle cellule ciliate; di conseguenza, i neuroni sensoriale generano più potenziali d’azione. Il volume del suono si misura in decibel; la scala dei decibel va da 0 a 120, che rappresenta il volume più alto udibile senza provocare un dolore insopportabile.

13. Il tono del suono dipende dalla frequenza delle onde sonore. I toni alti, come le note acute cantate da un soprano, generano onde sonore ad alta frequenza, mentre i toni bassi, come le note cantate da un basso, generano onde a bassa frequenza.

14. Come fa la coclea a distinguere suoni di toni differenti? La spiegazione sta nel fatto che la membrana basilare non è uniforme per tutta la sua lunghezza; infatti, l’estremità vicina alla finestra ovale è relativamente stretta e rigida, mentre l’altra estremità, vicina all’apice della coclea, è più larga e flessibile. Ogni regione della membrana basilare è sensibile ad una particolare frequenza di vibrazioni: la regione che vibra con più forza in un certo istante trasmette ai centri acustici del cervello più potenziali di azione; il cervello poi interpreta l’informazione e ci trasmette la sensazione del tono.

15. Le persone giovani con orecchie sane possono percepire toni compresi nell’intervallo tra 20 e 20000 Hz; i cani possono percepire suoni fino alla frequenza di 40000 Hz, mentre i pipistrelli possono emettere e sentire suoni con toni che arrivano ad una frequenza di 75000 Hz.

16. La sordità La sordità o perdita dell’udito possono essere causate dall’incapacità di trasmettere i suoni a causa di ripetute infezioni all’orecchio, perforazioni del timpano o irrigidimento dei tre ossicini dell’udito (un problema legato all’avanzare dell’età). Anche un danno ai recettori sensoriali o ai neuroni può provocare sordità. Frequenti esposizioni a suoni di volume oltre 90 dB possono danneggiare o distruggere le ciglia delle cellule ciliate; la musica amplificata, per esempio nelle discoteche, spesso raggiunge i 120 dB, provocando un certo grado di sordità.

17. Gli organi dell’equilibrio Nel corpo umano esistono due gruppi di recettori per l’equilibrio situati su ciascun lato del cranio e, più esattamente nell’orecchio interno; i recettori si trovano vicino alla coclea in cinque strutture piene di liquido, costituite da tre canali semicircolari e da due concamerazioni dette otricolo e sacculo.

18. I tre canali semicircolari rilevano i cambiamenti di posizione e della velocità di rotazione della testa. I canali sono orientati su tre piani perpendicolari tra loro e, perciò, possono percepire i movimenti in tutte le direzioni dello spazio. Un rigonfiamento alla base di ogni canale semicircolare contiene un gruppo di cellule recettrici le cui estroflessioni son immerse in una massa gelatinosa detta cupola.

19. I gruppi di cellule ciliate poste nell’otricolo e nel sacculo percepiscono la posizione della testa rispetto alla gravità. Quando si muove la testa, piccole concrezioni calcaree contenute nello strato gelatinoso che ricopre le ciglia vengono attirate dalla forza di gravità e il loro spostamento piega le cellule ciliate in una particolare direzione; questo altera la frequenza con cui i potenziali d’azione sono trasmessi al cervello. Il cervello, quindi determina la nuova posizione della testa interpretando il flusso modificato dei potenziali d’azione ed elabora e trasmette ai muscoli scheletrici i comandi che permettono al corpo di mantenersi in equilibrio.

20. Curiosità: la CHINETOSI Andare in barca, in aereo o in automobile può dare un senso di vertigine o di nausea, condizioni indicate nel complesso con il termine di chinetosi. Alcune persone iniziano a sentirsi male solo a pensiero di salire in barca o su un aereo, mentre a molte altre viene la nausea solo durante una burrasca in mare o durante le turbolenze dell’aereo. Non si conoscono le cause del mal di mare o del mal d’aria; sembra però che questa spiacevole sensazione derivi dal fatto che il cervello ricevi segnali (dagli organi dell’equilibrio) che sono in contrasto con i segnali provenienti da altri recettori, in genere dagli occhi. Per alleviare i sintomi della chinetosi, molte persone mentre viaggiano assumono farmaci che agiscono inibendo i segnali che giungono dai sensori dell’equilibrio. La NASA conduce approfonditi studi per risolvere il problema; il risultato più interessante cui sono pervenuti i ricercatori è che alcune persone possono imparare a controllare consapevolmente le funzioni del corpo, come il riflesso del vomito, che sono normalmente sotto il controllo involontario. Gli astronauti ricevono un addestramento intensivo su come esercitare il controllo della mente sul corpo quando l’assenza di gravità incomincia a dare loro la sensazione di nausea.

21. IL SENSO DELL’OLFATTO E DEL GUSTO I nostri sensi dell’olfatto e del gusto dipendono da cellule recettrici che captano le sostanze chimiche presenti nell’ambiente; i chemiocettori del naso individuano le molecole disperse nell’aria mentre quelle dei calici gustativi rilevano le molecole in soluzione. Sebbene i recettori e i percorsi encefalici dell’olfatto e del gusto siano indipendenti, i due sensi interagiscono continuamente.

22. Il senso dell’olfatto Nel naso, ogni cellula recettrice può captare uno dei circa cinquanta tipi principali di odori (pungente, muschiato, putrido….). Alcune ricerche indicano che un particolare odore innesca nelle cellule recettrici uno specifico livello di stimolazione.

23. I recettori olfattivi sono neuroni sensoriali che si trovano nella parte superiore della cavità nasale. Le ciglia poste sugli apici delle cellule recettrici sono immerse nel muco che tappezza la cavità nasale; quando sentiamo un odore, significa che le molecole che sono entrate nel nostro naso si sono disciolte nel muco e si sono legate ai recettori delle ciglia. Il legame dà origine ai potenziali generatori che, a loro volta, alternano la frequenza dei potenziali d’azione trasmessi al cervello; l’integrazione dei segnali che avviene nel cervello dà luogo alla percezione olfattiva.

24. Il senso dell’olfatto era di certo più importante per i nostri antenati, la cui sopravvivenza poteva dipendere dalla capacità di individuare con il fiuto le prede, le piante commestibili e i pericoli, per esempio gli incendi. Gli scienziati calcolano che la nostra specie sia in grado di distinguere migliaia di odori diversi.

25. Il senso del gusto Il nostro senso del gusto dipende da recettori organizzati nei calici gustativi presenti sulla lingua. Oltre ai quattro gusti che ci sono più famigliari, cioè il dolce, il salato, l’amaro e l’acido, gli scienziati hanno scoperto che esiste un quinto sapore prevalente che hanno chiamato umani (che in giapponese significa delizioso). La percezione dell’uomo è data dall’amminoacido gluttamato monosodico. Ciascun tipo di recettore del gusto è particolarmente sensibile a una determinata categoria di sostanze; il cervello integra la varietà degli stimoli provenienti dai vari recettori e crea il sapore che percepiamo.

26. Invece che con la lingua, gli insetti percepiscono i sapori mediante i chemiorecettori presenti nei peli sensoriali delle zampe e possono sentire il gusto del cibo semplicemente camminando su di esso. Alcuni insetti hanno anche apparati boccali, simili a labbra, coperti da peli sensoriali. Ciascun pelo sensoriale della contiene per esempio 4 chemiorecettori che convergono verso un poro. Analogamente alle cellule dei nostri calici gustativi, ognuna delle cellule gustative dell’insetto riconosce una categoria di sostanza chimiche e risponde ad un’ampia gamma di esse; probabilmente, il cervello della mosca riceve impulsi da due o più tipi di recettori per qualunque cibo l’insetto tocchi.

27. Si ritiene che tutti gli animali possano individuare una varietà di sostanze presenti nell’ambiente circostante e che il meccanismo di base della chemiorecezione sia simile in tutte le specie esaminate: esso consiste nel riconoscimento da parte dei recettori di differenti gruppi di sostanze chimiche e nell’elaborazione operata dal cervello di odori e di gusti ottenuti integrando i dati ricevuti dai vari chemiorecettori.

28. CURIOSITA’: il senso del gusto può cambiare con l’età Con il passare degli anni, è possibile che i nostri gusti cambino e che si possano cominciare ad apprezzare gli alimenti che prima gradivamo poco o si scartavano del tutto perché considerati disgustosi. Per esempio, è molto facile che una pietanza a base di pesce alla griglia e di spinaci sia considerata appetitosa più da un adulto che da un bambino. Questo può essere dovuto in parte ad abitudini alimentari acquisite dai genitori, ma anche a cambiamenti della percezione del gusto correlati all’età. Studi scientifici hanno dimostrato che i bambini piccoli hanno una maggiore sensibilità gustativa rispetto agli adulti. La percezione gustativa varia tuttavia da persona a persona e spesso rispecchia caratteristiche genetiche. Anche le scelte alimentari sono date dal gusto e possono avere anche implicazioni che riguardano la nostra salute. Analogamente, il senso dell’olfatto perde di sensibilità con l’avanzare dell’età, anche più del gusto. D’altra parte, un olfatto ridotto significa anche una diminuzione della percezione degli aromi, fatto che può rendere più appetibile un tipo di cibo prima indesiderato.

29. Conclusioni I recettori sensoriali forniscono al sistema nervoso di un animale le informazioni necessarie per sfuggire ad un pericolo, per comunicare con altri individui della stessa specie, per trovare il cibo e i partner e per mantenere l’omeostasi dell’intero organismo: in breve, sopravvivere. Il sistema nervoso mette in collegamento la ricezione dello stimolo con la risposta; esso riceve le informazioni codificate sotto forma di potenziali d’azione, le integra, programma una risposta e trasmette potenziali d’azione che comandano un’azione appropriata. Così facendo, il sistema nervoso mette in relazione le varie forme di stimolo con le risposte.