5.4: Audição
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Nosso sistema auditivo converte ondas de pressão em sons significativos. Isso se traduz em nossa capacidade de ouvir os sons da natureza, apreciar a beleza da música e nos comunicarmos uns com os outros por meio da linguagem falada. Esta seção fornecerá uma visão geral da anatomia básica e da função do sistema auditivo. Incluirá uma discussão sobre como o estímulo sensorial é traduzido em impulsos neurais, onde no cérebro essa informação é processada, como percebemos o tom e como sabemos de onde vem o som.
Anatomia do sistema auditivo
A orelha pode ser separada em várias seções. O ouvido externo inclui o pavilhão auricular, que é a parte visível da orelha que se projeta de nossa cabeça, do canal auditivo e da membrana timpânica, ou tímpano. O ouvido médio contém três pequenos ossos conhecidos como ossículos, chamados de martelo (ou martelo), bigorna (ou bigorna) e estribo (ou estribo). O ouvido interno contém os canais semicirculares, que estão envolvidos no equilíbrio e no movimento (o sentido vestibular), e a cóclea. A cóclea é uma estrutura em forma de caracol cheia de líquido que contém as células receptoras sensoriais (células ciliadas) do sistema auditivo (Figura 5.18).
As ondas sonoras viajam ao longo do canal auditivo e atingem a membrana timpânica, fazendo com que ela vibre. Essa vibração resulta no movimento dos três ossículos. À medida que os ossículos se movem, o estribo pressiona uma fina membrana da cóclea conhecida como janela oval. À medida que o estribo pressiona a janela oval, o fluido dentro da cóclea começa a se mover, o que, por sua vez, estimula as células ciliadas, que são células receptoras auditivas do ouvido interno embutidas na membrana basilar. A membrana basilar é uma fina faixa de tecido dentro da cóclea.
A ativação das células ciliadas é um processo mecânico: a estimulação da célula ciliada acaba levando à ativação da célula. À medida que as células ciliadas são ativadas, elas geram impulsos neurais que viajam pelo nervo auditivo até o cérebro. A informação auditiva é transportada para o colículo inferior, o núcleo geniculado medial do tálamo e, finalmente, para o córtex auditivo no lobo temporal do cérebro para processamento. Assim como o sistema visual, também há evidências sugerindo que as informações sobre reconhecimento e localização auditiva são processadas em fluxos paralelos (Rauschecker & Tian, 2000; Renier et al., 2009).
Percepção do tom
Diferentes frequências de ondas sonoras estão associadas a diferenças em nossa percepção do tom desses sons. Os sons de baixa frequência são mais agudos e os de alta frequência são mais agudos. Como o sistema auditivo se diferencia entre os vários tons?
Várias teorias foram propostas para explicar a percepção do tom. Discutiremos dois deles aqui: teoria temporal e teoria do lugar. A teoria temporal da percepção do tom afirma que a frequência é codificada pelo nível de atividade de um neurônio sensorial. Isso significaria que uma determinada célula ciliada dispararia potenciais de ação relacionados à frequência da onda sonora. Embora essa seja uma explicação muito intuitiva, detectamos uma faixa tão ampla de frequências (20—20.000 Hz) que a frequência dos potenciais de ação disparados pelas células ciliadas não pode explicar toda a faixa. Devido às propriedades relacionadas aos canais de sódio na membrana neuronal que estão envolvidas nos potenciais de ação, há um ponto em que uma célula não consegue disparar mais rápido (Shamma, 2001).
A teoria do lugar da percepção do tom sugere que diferentes porções da membrana basilar são sensíveis a sons de diferentes frequências. Mais especificamente, a base da membrana basilar responde melhor às altas frequências e a ponta da membrana basilar responde melhor às baixas frequências. Portanto, as células ciliadas que estão na porção base seriam rotuladas como receptores de alto tom, enquanto aquelas na ponta da membrana basilar seriam rotuladas como receptores de baixo tom (Shamma, 2001).
Na realidade, ambas as teorias explicam diferentes aspectos da percepção do tom. Em frequências de até cerca de 4000 Hz, fica claro que tanto a taxa de potencial de ação quanto o local contribuem para nossa percepção do tom. No entanto, sons de frequência muito mais alta só podem ser codificados usando sinais de lugar (Shamma, 2001).
Localização sonora
A capacidade de localizar o som em nossos ambientes é uma parte importante da audição. A localização do som pode ser considerada semelhante à forma como percebemos a profundidade em nossos campos visuais. Assim como as pistas monoculares e binoculares que fornecem informações sobre a profundidade, o sistema auditivo usa sinais monaurais (de uma orelha) e binaurais (de duas orelhas) para localizar o som.
Cada pavilhão auricular interage com as ondas sonoras recebidas de forma diferente, dependendo da fonte do som em relação ao nosso corpo. Essa interação fornece uma dica monoaural que é útil para localizar sons que ocorrem acima ou abaixo e na frente ou atrás de nós. As ondas sonoras recebidas por seus dois ouvidos a partir de sons que vêm diretamente de cima, de baixo, da frente ou de trás de você seriam idênticas; portanto, dicas monoaurais são essenciais (Grothe, Pecka, & McAlpine, 2010).
As pistas binaurais, por outro lado, fornecem informações sobre a localização de um som ao longo de um eixo horizontal, baseando-se nas diferenças nos padrões de vibração do tímpano entre nossos dois ouvidos. Se um som vem de um local fora do centro, ele cria dois tipos de sinais binaurais: diferenças de nível interaural e diferenças de tempo interaurais. A diferença de nível interaural se refere ao fato de que um som vindo do lado direito do corpo é mais intenso no ouvido direito do que no esquerdo devido à atenuação da onda sonora ao passar pela cabeça. A diferença de tempo interaural se refere à pequena diferença no tempo em que uma determinada onda sonora chega a cada ouvido (Figura 5.19). Certas áreas do cérebro monitoram essas diferenças para construir onde, ao longo de um eixo horizontal, o som se origina (Grothe et al., 2010).
Perda auditiva
A surdez é a incapacidade parcial ou total de ouvir. Algumas pessoas nascem sem ouvir, o que é conhecido como surdez congênita. Outras pessoas sofrem de perda auditiva condutiva, que se deve a um problema na entrega de energia sonora para a cóclea. As causas da perda auditiva condutiva incluem obstrução do canal auditivo, orifício na membrana timpânica, problemas nos ossículos ou fluido no espaço entre o tímpano e a cóclea. Outro grupo de pessoas sofre de perda auditiva neurossensorial, que é a forma mais comum de perda auditiva. A perda auditiva neurossensorial pode ser causada por muitos fatores, como envelhecimento, traumatismo craniano ou acústico, infecções e doenças (como sarampo ou caxumba), medicamentos, efeitos ambientais, como exposição ao ruído (perda auditiva induzida por ruído, conforme mostrado na Figura 5.20), tumores e toxinas ( como aqueles encontrados em certos solventes e metais).
Dada a natureza mecânica pela qual o estímulo da onda sonora é transmitido do tímpano através dos ossículos até a janela oval da cóclea, algum grau de perda auditiva é inevitável. Com a perda auditiva condutiva, os problemas auditivos estão associados a uma falha na vibração do tímpano e/ou no movimento dos ossículos. Esses problemas geralmente são resolvidos por meio de dispositivos como aparelhos auditivos que amplificam as ondas sonoras de entrada para aumentar a probabilidade de ocorrer vibração do tímpano e movimento dos ossículos.
Quando o problema auditivo está associado a uma falha na transmissão de sinais neurais da cóclea para o cérebro, ele é chamado de perda auditiva neurossensorial. Uma doença que resulta em perda auditiva neurossensorial é a doença de Ménière. Embora não seja bem compreendida, a doença de Ménière resulta em uma degeneração das estruturas do ouvido interno que pode levar à perda auditiva, zumbido (zumbido ou zumbido constante), vertigem (sensação de rotação) e aumento da pressão dentro do ouvido interno (Semaan & Megerian, 2011). Esse tipo de perda não pode ser tratado com aparelhos auditivos, mas algumas pessoas podem ser candidatas a um implante coclear como opção de tratamento. Os implantes cocleares são dispositivos eletrônicos que consistem em um microfone, um processador de fala e um conjunto de eletrodos. O dispositivo recebe informações sonoras e estimula diretamente o nervo auditivo a transmitir informações ao cérebro.
Nos Estados Unidos e em outros lugares ao redor do mundo, os surdos têm sua própria língua, escolas e costumes. Isso é chamado de cultura surda. Nos Estados Unidos, indivíduos surdos geralmente se comunicam usando a linguagem de sinais americana (ASL); a ASL não tem componente verbal e é baseada inteiramente em sinais e gestos visuais. O principal modo de comunicação é a assinatura. Um dos valores da cultura surda é continuar com tradições como usar a linguagem de sinais em vez de ensinar crianças surdas a tentar falar, ler lábios ou fazer cirurgia de implante coclear.
Quando uma criança é diagnosticada como surda, os pais têm decisões difíceis de tomar. A criança deve ser matriculada em escolas regulares e ensinada a verbalizar e ler os lábios? Ou a criança deve ser enviada para uma escola para que crianças surdas aprendam ASL e tenham uma exposição significativa à cultura surda? Você acha que pode haver diferenças na forma como os pais abordam essas decisões, dependendo se eles também são surdos ou não?