گرادیانهای الکترومکانیکی و جریان یونی
مجراهای یونی، پمپ نیستند بلکه صرفاً راهرو هستند. فعالسازیشان منجر به جریان یونی مثبت در سلولهای مویی نخواهد شد مگر اینکه نیروهای خارجی برای به حرکت در اوردن آن جریانها کار کنند. از قیمت سمعک به یاد اورید که جریان یونی از دو نوع گرادیان پیروی میکند: گرادیانهای ولتاژ و گرادیانهای غلظت (در مجموع معروف به گرادیانهای الکترومکانیکی). گرادیانهای ولتاژ از دفع متقابل ذرات مشابه باردار شده (یونها) ناشی میشوند. یونهای بطور مثبت باردار شده از یکدیگر در مناطقی که یک بار خالص منفی تر دارند دور خواهند شد یعنی به طرف یک گرادیان ولتاژ. مضافاً تمام ذرات چه باردار شده چه بارادار نشده خودشان را بطور همگن در یک واسطه توسط جاری شدن به طرف گرادیان غلظتشان توزیع خواهند کرد. هر دوی این گرادیانها برای درک شار جریان مثبت از میان سلولهای مویی شان مورد نیاز هستند.
اسکالا مدیای حلزونی یک قسمت خارج سلولی (شکل 3-10) بطور خاص تشکیل شده است. مایع اندولنف که این فضا را پر میکند یک غلظت پتاسیم بالا نوعاً خاص درون سلولها دارد. مایع اندولنف یک غلظت سدیم پایین هم دارد. مایع پری لنف که مجرای صماخی و مجرای دهلیزی (وستیبول) را پر میکند از نظر پتاسیم پایین و از نظر سدیم بالا است از انجا که نمونه ای از بیشتر مایعات خارج از سلولی است و روی همرفته در ترکیب بندی مشابه مایع مغزی نخاعی پیرامون مغز است. اگر قرار بود یکی سیم مثبت یک ولت متر را داخل اسکالا مدیا قرار بدهد و سیم منفی را داخل فضای پری لنفاتیک قرار دهد مشاهده میشد که اسکالا مدیا بطور مثبت باردار میشود. این پتانسیل مایع درون حلزونی معمولاً حدود 80 + تا 90 میلی ولت مستقیماً با فعالسازی تلمبه زنی یونهای پتاسیم در اسکالا مدیا توسط عروق خونی نوار باریک در ارتباط است. یونهای سدیم از اسکالا مدیا در این فرایند برداشته میشوند. توجه داشته باشید که جریان پتاسیم از اندولنف به پری لنف به این ترتیب بسیار تسهیل میشود زیرا هر دو گرادیانهای ولتاژ و غلظت برای به حرکت دراوردن پتاسیم بیرون از اسکالا مدیا تراز میشوند. آن دقیقاً چیزی است که اتفاق می افتاد اگر سلولهایی که مرز اسکالا مدیا را تشکیل میدهند توسط درزگیرهای ویژه معروف به اتصالات محکم متصل نمیشدند. در عوض پایینترین مسیر مقاومت برای پتاسیم جهت گریختن از اسکالا مدیا ازمیان سلولهای مویی از طریق کانالهای ورارسانی استروسیلیا است. داخل سلول مویی هم مانند اسکالا مدیا در پتاسیم بالاست. اما برخلاف اسکالا مدیا سلول مویی بطور منفی پلاریزه میشود. این بدان خاطر است که سلولهای مویی مانند نورونها بسیار نفوذ پذیر پتاسیم در امتداد غشاهای پایه ای جانبی هستند و به سمت پتانسیل تعادلی برای پتاسیم کشیده میشوند. بنابراین طرح زیر ظاهر میشود: یونهای پتاسیم به طرف یک گرادیان ولتاژ از اسکالا مدیا در سلولهای مویی جاری میشوند حتی اگر هیچ گرادیان غلظتی بین انها وجود نداشته باشد. گرادیان ولتاژ که این جریان را به جلو میراند کمابیش مجموعی از پتانسیل استراحت سلول مویی و پتانسیل درون حلزونی است. سپس یونهای پتاسیم از بدنه ی سلول مویی به طرف گرادیان غلظتشان در فضای پیرامونی برون لنفی جاری میشوند حتی اگر مرحله ی اخر ضد گرادیان ولتاژ در غشای سلول باشد.
از نظر تولید میدان الکتریکی،نورون های متفاوتی که در CNS وجود دارد،به3گروه میدان بسته(17.3Aو17.3B)،میدان باز(17.3C)،میدان باز-بسته(17.3D) طبقه بندی می شوند.
در نوع باز،همه ی دندریتها در یک جهت قرار گرفته اند قیمت سمعک (نورونهای نردبانی).پتانسیل های میدان دور در این گروهبوده و براحتی در سطح جمجمه قابل تشخیص می باشد.تفکیک ساختاری و جهت یابی مستقیم سلول های هرمی با دندریت های راسی و با جهت عمودی و طولانی که به لایه های قشری منتهی می شوند نیز دارای این ویژگی می باشند.مثلا سلول های مولد تاج جایروسی (gyral crest) می توانند در دیواره ی شیارهای مغزی،2میدان قوی به نام های میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی خارج جمجمه ای را بوجود آورند.در بافت نئوکورتکسی که متشکل از لایه های سلولی است،قطبیت منابع و میدان های حاصله در سمت زاویه ی راست نسبت به سطح می باشند و شامل توزیع سلولی می باشد.گروهی از نورون ها که جسم سلولی شان در مرکز قرار گرفته و دندریت ها در همه ی جهات پراکنده شده اند،را میدان بسته یا میدان باز-بسته می نامند(17.3A،17.3Bو 17.3D).در این دسته، پتانسیل های الکتریکی میدان دورفدامنه ی بسیار کوچکی دارند و در سطح جمجه اصلا قابل تشخیص نمی باشند.ممکن است که اجزای متفاوت این میدان های الکتریکی،یکدیگر را خنثی نمایند.
مثالی از میدان های بسته(AوB)،باز(C) وباز-بسته(D) در نورون های مختلفCNS به نمایش درآمده است.
ستون سمت چپ:گروههای نورونی مختلف، ستون سمت راست:فعالیت عصبی این گروه ها با یکدیگر.فلش ها بیانگر خطوط جریان است.زمانی که پالس ها سبب تحریک جسم سلولی می شوند(o)، نشان دهنده ی خط هم توانی است.
A: نمای شماتیک هسته های اکلوموتور بادنریت هایی که بصورت شعاعی به سمت خارج حرکت نموده اند.خطوط هم توان دایره ای و جریان کاملا درون هسته هاست.نتیجه ی آنها،میدان بسته بوده و همه ی نقاط در خارج از هسته در پتانسیل صفر باقی می مانند.
B:نمای شماتیک نورون هایSOC با دندریت های که بصورت شعاعی به سمت داخل در جریاناند.بهاینحالت،میدان بسته می گویند.
C:accessory olive:نورونمنفرد و یک دندریت بلند دارد که نتیجه ی آن،میدان باز می باشد.
D: ترکیب هر دوی این موارد سب ایجاد میدان باز-بسته می شود.
مشکل ثبت سطحی از قشر شنوایی انسان،ناشی از شکل سه بعدی(3D) در سطح تمپورال فوقانی می باشد که به دلیل پیچ خوردگی های طبیعی این بافت ها ایجاد می شود.گالابوردا در سال1980 اعلام کرد که سطح تمپورال فوقانی یکی از بزرگترین چین های(folded) مغز انسان می باشد(P603).همچنین مشکلات ثبت این پاسخ ها به دلیل تفاوت بین نیمکره ها و مغز،در افراد گوناگون متفاوت از هم می باشد.
دو نوع مختلف از فیبر های عصبی آوران در مجموعه زیتونی فوقانی در ساقه مغز حلزون را عصب دهی می کنند .
در سلول های مویی داخلی و ابران های جانبی با الیاف آوران اینجا در ارتباطند در حالیکه وابران های داخلی با سلولها ی مویی خارجی در ارتباط است . توسعه عصب دهی آوران و وابران در شکل 4 -6 نشان داده شده است .
الیاف اعصاب آوران کاملا در اوایل به اپی تلیوم حلزون حمله می کنند قبل از تمایز موفولوژی سلول های مویی می تواند مشاهده شود . از ویژگی های آوران شعاعی در اوایل رشد جوانه زدن انتهای فیبر عصبی زیر سلولهای مویی داخلی است . در طی رشد عادی این انشعاب اولیه مکانیسم هرس دنبال شده است که در شکل بدون انشعاب موثر است سیناپس آوران بالغ را می توان در حلزون گوش جنین 12 هفته ای دید . برای اولین بار در سلول مویی داخلی و پس از چند روز در سلولهای مویی خارجی در این مرحله استریوسیلیا شروع به رشد می کند و. عملکرد حلزونی در 6 تا 8 هفته آینده شروع می شود الیاف آوران و وابران در حمله به حلزون گوش جنین تقریبا هم زمان اند که قبل از سیگنال های اولیه تمایز سلولهای مویی تمام و کامل می شود . با این حال الیاف آوران در اتصال به سلولهای مویی تاخیر دارند .
وجود الیاف وابران رشد اندام کورتی و توقف سلولهای مویی داخلی قبل از آنکه به سلولهای موی خارجی حمله کنند را ثبت می کند.
منبع: https://tehransafir.com/
ممکن است اتصال الیاف و ابران به سلولهای خارجی فرضیه ای باشد که نقش مهمی درتوسعه عملکرد حلزون دارد
در هفته 14 بارداری عصب دهی سلولهای مویی داخلی تقریبا مشابه بزرگسالان نمونه برداری می شود
بسط(Expansion):
معمولا بسط،عکس تراکم را بیان می کند.از آنجایی که تراکم برای کاهش بهره به عنوان عملکرد افزایشی ورودی،طراحی می گردد،انبساط مربوط به افزایش بهره به عنوان عملکرد افزایشی ورودی است،زمانی که کلیک ورودی ها در زیر نقطه زانویی و یا آستانه تراکم می باشد. حالت متفاوت بسط،"اثر خفه کنندگی" را بیان می کند.آرام تر کردن ورودی،بهره بیشتری را کم می کند.هدف این است که خروجی نویزهای سطح پایین محیط همچون نویز داخلی که بوسیله ی خود سمعک تولید می شود را کاهش دهد.ملاحظه شده که بسیاری از افراد به بهره 30-40dB نیاز دارند تا گفتار آرام برایشان قابل شنیدن باشد.بهرحال تقویت سطح پایین نویز را محدود می کند و نویز30-40dB میکروفون می تواند که آزار دهنده شود.هدف استفاده از WDRC برای حداکثر قابلیت شنیدن گفتار آرام است و با استفاده از بسط نویز های ناخواسته،بطور حداقل قابل شنیدن می شود.
تحقیقات کمی در مورد این برنامه پردازش سیگنال صورت گرفته است.در محصولات تولیدی تک کاناله کاربرد دارد،پلی رو وهمکاران(2004b،2005a)گزارش داده اند که با استفاده از بسط در محیط های آساکت و آرام شنیداری،برتری شنیداری شنونده بهبود می یابد اما درک گفتار در هردو محیط آرام و نویز دار،زمانی که سطوح ورودی در آستانه فعال و یا در زیر آستانه فعال باشند،تنزل می یابد(مثلا همانطور که انتظار می رود،پردازش بسطی باعث کاهش توانایی شنیداری گفتار آرام می شود).یافته ها مربوط به شکل افت شنوایی نمی باشد،همانطور که بوسیله ی برخی سازندگان ارائه شده استریا،اما مربوط به نقطه زانویی و ثابت زمانی بسط دهنده است.به طور عام می توانیم فرض کنیم که اگر نقطه زانوییانبساط زیر سطح سرتایسر محدوده گفتار آرام باشد،پس این پردازش بایستی کمتر باشد یا اثر معکوس بر روی فهم گفتار نگذارد،و بایستی ادامه یابد تا هدف کم کردن ناراحتی از نویز زمینه آرام را بکار بگیرد.
قریب به اتفاق همه ی محصولات امروزه از بسط استفاده می کنند.در بعضی سمعک ها،این اثر بوسیله ی ادیولوژیست با تغییر دادن نقطه زانویی و یا نسبت ان،تنظیم می شود و اگر لازم باشد،بسط می تواند که خاموش شود.بهرحال در بعضی محصولات،همچنان بسط وجود دارد ونمی تواند که بوسیله شنوایی شناس تنظیم گردد.
تراکم فرکانس:
بطور عام پذیرفته شده که (در بزرگسالان) زمانی که آستانه های سمعک از بعضی سطوح تجاوز می نماید(مثلا60تا70 دسی بل در بالای2000Hz)،تقویت ممکن است به دلیل نواحی مرده در حلزون موثر نباشد(چینگ و همکاران 1998،هوگان و ترنر1998).این اصطلاح مربوط به افت عملکرد سلول های مویی داخلی حلزون است که صورت می گیرد و بدان معناست که فیبرهای رابط عصب شنوایی تحریک نمی شوند.این مسئله در نواحی فرکانسی رخ می دهد که انرژی برای بسیاری از هم خوان های بی واک فرای درک گفتار اشتباه است.(مثلا /س/،/ث/،/ف/،/ش/،/ت/).
بسط(Expansion):
معمولا بسط،عکس تراکم را بیان می کند.از آنجایی که تراکم برای کاهش بهره به عنوان عملکرد افزایشی ورودی،طراحی می گردد،انبساط مربوط به افزایش بهره به عنوان عملکرد افزایشی ورودی است،زمانی که کلیک ورودی ها در زیر نقطه زانویی و یا آستانه تراکم می باشد. حالت متفاوت بسط،"اثر خفه کنندگی" را بیان می کند.آرام تر کردن ورودی،بهره بیشتری را کم می کند.هدف این است که خروجی نویزهای سطح پایین محیط همچون نویز داخلی که بوسیله ی خود سمعک تولید می شود را کاهش دهد.ملاحظه شده که بسیاری از افراد به بهره 30-40dB نیاز دارند تا گفتار آرام برایشان قابل شنیدن باشد.بهرحال تقویت سطح پایین نویز را محدود می کند و نویز30-40dB میکروفون می تواند که آزار دهنده شود.هدف استفاده از WDRC برای حداکثر قابلیت شنیدن گفتار آرام است و با استفاده از بسط نویز های ناخواسته،بطور حداقل قابل شنیدن می شود.
تحقیقات کمی در مورد این برنامه پردازش سیگنال صورت گرفته است.در محصولات تولیدی تک کاناله کاربرد دارد،پلی رو وهمکاران(2004b،2005a)گزارش داده اند که با استفاده از بسط در محیط های آساکت و آرام شنیداری،برتری شنیداری شنونده بهبود می یابد اما درک گفتار در هردو محیط آرام و نویز دار،زمانی که سطوح ورودی در آستانه فعال و یا در زیر آستانه فعال باشند،تنزل می یابد(مثلا همانطور که انتظار می رود،پردازش بسطی باعث کاهش توانایی شنیداری گفتار آرام می شود).یافته ها مربوط به شکل افت شنوایی نمی باشد،همانطور که بوسیله ی برخی سازندگان ارائه شده استریا،اما مربوط به نقطه زانویی و ثابت زمانی بسط دهنده است.به طور عام می توانیم فرض کنیم که اگر نقطه زانوییانبساط زیر سطح سرتایسر محدوده گفتار آرام باشد،پس این پردازش بایستی کمتر باشد یا اثر معکوس بر روی فهم گفتار نگذارد،و بایستی ادامه یابد تا هدف کم کردن ناراحتی از نویز زمینه آرام را بکار بگیرد.
قریب به اتفاق همه ی محصولات امروزه از بسط استفاده می کنند.در بعضی سمعک ها،این اثر بوسیله ی ادیولوژیست با تغییر دادن نقطه زانویی و یا نسبت ان،تنظیم می شود و اگر لازم باشد،بسط می تواند که خاموش شود.بهرحال در بعضی محصولات،همچنان بسط وجود دارد ونمی تواند که بوسیله شنوایی شناس تنظیم گردد.
تراکم فرکانس:
بطور عام پذیرفته شده که (در بزرگسالان) زمانی که آستانه های سمعک از بعضی سطوح تجاوز می نماید(مثلا60تا70 دسی بل در بالای2000Hz)،تقویت ممکن است به دلیل نواحی مرده در حلزون موثر نباشد(چینگ و همکاران 1998،هوگان و ترنر1998).این اصطلاح مربوط به افت عملکرد سلول های مویی داخلی حلزون است که صورت می گیرد و بدان معناست که فیبرهای رابط عصب شنوایی تحریک نمی شوند.این مسئله در نواحی فرکانسی رخ می دهد که انرژی برای بسیاری از هم خوان های بی واک فرای درک گفتار اشتباه است.(مثلا /س/،/ث/،/ف/،/ش/،/ت/).