Sistema Sensorial...Sistema auditivo ondas sonoras causam movimento do líquido da cóclea Sistema...
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Sistema Sensorial
Biofísica da Audição
Biofísica – Bio 2019 - FCAV/UNESP
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O que vamos estudar?
Modelo – ouvido humano / associação a animais
Características do som
Características do aparelho auditivo
Mecanismo da audição
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SENTIDO DA AUDIÇÃO
FINALIDADE – Percepção do som
• Detectar predadores, presas e perigo
• Comunicação acústica intra e inter específica
• Sobrevivência
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Fêmeas só maturam seus óvulos na presença de machos cantores
co-específicos
Alytes muletensis
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SENTIDO DA AUDIÇÃO
FINALIDADE – Som
Vantagens
• Propaga-se a longas distâncias
• Ambientes com pouca ou nenhuma iluminação
• Altamente modulável (frequência, intensidade, duração)
• Contorna objetos
Desvantagens
• Denuncia a localização do emissor
• Intensidade cai com a distância
• Em ambiente ruidoso, perde a eficácia
• Vocalização precisa ser mantida para que a informação permaneça
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Som ➔ propagação de energia mecânica em meio
material, sob forma de movimento ondulatório. Ondas
de compressão e rarefação do meio (ondas sonoras)
Propagação:
no ar ➔ 340 m/s
na água ➔ 1460 m/s
em meio sólido ➔ variável
Vácuo - nula
Temperatura
Pressão
Umidade
Varia de acordo com:
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Fonte sonora
Diapasão – som puro
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Ondas sonoras
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• Comprimento de onda (λ)
Frequência / altura (Hz):
• Mede nº ciclos por segundo
• Indica sons agudos e graves
Amplitude / intensidade (dB):
• Mede a altura dos picos da
onda
• Indica sons altos e baixos
Características do som
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Amplitude
Bel (intensidade)
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Frequência
Hz (altura)
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Amplitude
Bel (intensidade)
Faixas / limite
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Homem ➔ 20 a 20.000 Hz (1400 frequências)
Frequências abaixo de 20 Hz - infrassônicas
Frequências acima de 20000 Hz - ultrassônicas
Animais ➔ infrassons e ultrassons
Frequência
Hz (altura)
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Faixa de audição de alguns seres vivos
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Decibel / hertz
Ouvido humano
Fonte: http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/ondas2/ondas2.html
• Linha superior:
limiar da dor
• Linha inferior: limiar
da audibilidade
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Alguns “falam” pelos cotovelos...
Outros “ouvem” pelos joelhos...
Anatomia do ouvido nos animais é bastante
diversificada
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O caminho do som
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ANATOMIA DO OUVIDO
HUMANO
❖ Ouvido externo
❖ Ouvido médio
❖ Ouvido interno
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Ouvido canino
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Ouvido externo
Pavilhão auricular
(Orelha) ➔ capta e
canaliza as ondas para
o meato auditivo e
tímpano
Meato (canal) auditivo
➔ serve como proteção
e como amplificador de
pressão
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Função da orelhaOrientação do som
Ressonância
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Para escutar, basta uma
orelha,
mas
para localizar a fonte
sonora, é necessário o
par.
Neurônios individuais na área
auditiva respondem à estímulos
sonoros com localizações
distintas no espaço
Sons à esquerda ou à direita
excitam neurônios em
diferentes posições ao longo do
córtex auditivo
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Ouvido
geralmente pouco
desenvolvido
✓ Não apresentam pavilhão
auditivo com abertura
externa do canal auditivo
✓ Sons são transmitidos por
vibrações dos ossos do
maxilar e do crânio
Répteis
Aves
Anfíbios
Peixes
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ANFÍBIOS...
Machos ➔ membrana timpânica - tamanho superior ao
diâmetro do globo ocular
Fêmeas ➔ tamanho corresponde ao do globo ocular
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OUVIDO MÉDIO
Tímpano
Ossículos auditivos
Martelo
Bigorna
Estribo
Músculos
Tensor do tímpano
e Estapédio
Trompa de Eustáquio
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OUVIDO MÉDIO
Tímpano
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Ouvido médio
Ossículos auditivos
Martelo
Bigorna
Estribo
Amplificação do
som para o ouvido
interno
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• Músculos
Tensor do tímpano
Estapédio
• Contração reflexa
• Proteção contra ruídos
altos
Ouvido médio
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OUVIDO MÉDIO
Janela oval e janela redonda
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OUVIDO MÉDIO E INTERNO
Faringites
OtitesTuba auditiva
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Trompa de Eustáquio
• Equilíbrio da pressão interna
e atmosférica
OUVIDO MÉDIO E INTERNO
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Ouvido médio ➔ transmissão da vibração da membrana
timpânica até a janela oval
➔ Faz a transmissão entre meios com propriedades
distintas
Assim:
Ouvido médio atua como um transformador acústico
Meio Aéreo
(Ouvido externo)
Meio Líquido
(Ouvido interno)
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Vibração do estribo é
amplificada por mais de 20
vezes
AÇÃO DE
ALAVANCA
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Transmissão mecânica do som – ouvido médio
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Ouvido interno (dupla função)
audição
Equilíbrio
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OUVIDO INTERNO
CÓCLEA
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17 a 26,5 milímetros
Em humanos
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CÓCLEA ESTENDIDA
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CÓCLEA
Secção transversal
perilinfa
endolinfa
Rampa vestibular
Rampa média
Rampa timpânica
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CÓCLEA
Órgão de Corti
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Órgão de Corti
O órgão de Corti se estende da base ao ápice da cóclea
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Órgão de Corti
formado por células ciliadas
No homem adulto:
Quatro fileiras de células ciliadas
❖ 1 interna
❖ 3 externas
Estereocílios
Inseridos na
membrana
tectorial
4000 células
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Órgão de Corti
Localizado sobre a membrana
basilar
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TRANSDUÇÃO SENSORIAL
Potencial Bifásico
CÉLULAS CILIADAS DO ÓRGÃO DE
CORTI
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Célula ciliada
do
órgão de Corti
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Resumindo...
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Sistema Auditivo
Fonte: Purves et al., Vida A ciência da Biologia. 6a. Ed. Artmed editora, 2002
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Fonte: Purves et al., Vida A ciência da Biologia. 6a. Ed. Artmed editora, 2002.
Sistema Auditivo
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Diferença entre os sons – percepção da
frequência
som
agudo
Base da
cóclea
som
grave
Ápice da
cóclea
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Percepção da altura de um som (FREQUÊNCIA)
Som Agudo
Som Grave
Cada frequência sonora vibra em uma porção diferente da cóclea:
✓ Sons de alta frequência: células ciliares da
BASE da cóclea são estimuladas encéfalo
interpreta como SONS AGUDOS
✓ Sons de média frequência: células ciliares
da PORÇÃO MÉDIA da cóclea são estimuladas
encéfalo interpreta como SONS DE
ALTURA INTERMEDIÁRIA
✓ Sons de baixa frequência: células ciliares do
ÁPICE da cóclea são estimuladas encéfalo
interpreta como SONS GRAVES
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Mapa tonotópico
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Som Fraco
Som Forte
Percepção da intensidade de um som (AMPLITUDE)
Grau de intensidade do som estimulação das células ciliares:
✓ Células ciliares são pouco
estimuladas
✓ Células ciliares são intensamente
estimuladas
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PERDA DE AUDIÇÃO
Presbicusia ➔ envelhecimento natural do ouvido
Exposição prolongada em níveis superiores a 90 dB
Presbicusia é menos pronunciada em mulheres do
que nos homens
Curiosidade:
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PERDA DE AUDIÇÃO
Causas
Otites: externa, média e interna (ácaros, bactérias,
fungos)
Obstrução: exsudatos, restos celulares
Surdez mecânica e neurológica
Cães de pelos longos no meato e orelhas pendulares
Surdez congênita hereditária – ligada a genes responsáveis pela pigmentação
• Cães e gatos – mais comum
• Cães malhados de preto e branco, dourados (pele e pelagem)
• Gatos brancos
Expressão do gene que suprime melanócitos afeta a cóclea, com
degeneração e morte das células pilosas
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http://noticias.uol.com.br/saude/ultimas-noticias/redacao/2016/06/14/curte-musica-atual-geracao-de-
adolescentes-podera-ter-surdez-precoce.htm
Estudo da FM-USP: Metade dos adolescentes entre 11 e 17 anos
relataram zumbido; também foi observada redução da tolerância a
níveis elevados de som.
Zumbido: lesão temporária ou definitiva das células ciliadas ou de
suas sinapses com o nervo coclear.
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Ouvido interno - Equilíbrio
• Sistema auditivo → cóclea
• Sistema vestibular (equilíbrio) → canais
semicirculares, utrículo e sáculo
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ÓRGÃOS DE EQUILÍBRIO
Em ambos os sistemas:
✓ Células ciliadas detectam movimento
Sistema auditivo
✓ ondas sonoras causam
movimento do líquido da
cóclea
Sistema vestibular
✓ deslocamento da cabeça
causa movimento do líquido
dos órgãos vestibulares
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Estímulos
Movimentos de aceleração
Movimentos circular e
rotatório
Labirinto ou sistema vestibular
Sentido do equilíbrio
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CÉLULAS CILIADAS
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Os otólitos são mais densos que os tecidos e quando a cabeça se
move ocorre deformação dos cílios na direção do movimento
Encéfalo monitora continuamente a posição da cabeça no espaço
Utrículo e o Sáculo
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Rotação da cabeça provoca a movimentação relativa da endolinfa,
movimentando a CÚPULA e mudando o Vm das células ciliadas
Encéfalo analisa a posição exata da cabeça durante movimentos derotação
Canais Semicirculares