耳蜗(英语:cochlea)是内耳的一个解剖结构,它和前庭系统一起组成内耳骨迷路,即内耳的核心结构[1][2][3]。耳蜗的名称来源于其形状与蜗牛壳的相似性,英语 cochlea,即拉丁语“蜗牛壳”之义。耳蜗是外周听觉系统的组成部分,连接着耳蜗神经[4]。耳蜗的核心部分为柯蒂氏器,是听觉传导器官,负责将来自中耳的声音信号转换为相应的神经电信号,交送脑的中枢听觉系统接受进一步处理,最终实现听觉[5]。耳蜗的病变和多种听觉障碍密切相关。
耳蜗的解剖位置
耳蜗位于颞骨深处,毗邻中耳听小骨以及脑干,是内耳骨迷路的组成部分。耳蜗的几何对称轴,称为耳蜗轴大致处在水平面内,与颞骨表面垂直。
耳蜗的解剖结构
![Thumb](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0e/Cochlea_section_zh_1.jpg/640px-Cochlea_section_zh_1.jpg)
人类的耳蜗形似蜗牛壳,由底端(basal)至顶端(apical)螺旋环绕二又八分之五周,展开长度约为35 mm。
耳蜗是一个骨质结构,由三个内部充满淋巴液的空腔组成,这三个空腔由上到下依次为[6]:
前庭阶在底端中止于卵圆窗,是镫骨施力的部位;鼓阶在底端中止于圆窗,毗邻鼓室,是声压释放的窗口。
赖斯纳氏膜(Reissner's membrane)分隔前庭阶和蜗管,基底膜(basilar membrane)分隔蜗管和鼓阶。基底膜是膜螺旋板中非常薄的纤维层,不同于属胞外基质的基膜(basement membrane)。听觉转导器官柯蒂氏器坐落于基底膜之上、蜗管内部。前庭阶和鼓阶在蜗孔(helicotrema)相通。
耳蜗的蜗牛形状只在哺乳类动物存在,一些其他动物的耳蜗虽然不具有螺旋形状(例如鸟类的线形耳蜗),但是仍然称为“耳蜗”。不同哺乳类动物的耳蜗长度和螺旋周数亦有区别。该区别反映了不同物种听觉频率范围的区别。
柯蒂氏器和听觉转导
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![Thumb](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d5/Akustik_Basilarlen2mel2hz.jpg/640px-Akustik_Basilarlen2mel2hz.jpg)
柯蒂氏器是听觉转导环节。右图所示为柯蒂氏器的主要解剖结构。
基底膜是一个贯穿耳蜗底部自顶部的膜状结构。外淋巴的机械振动,在基底膜形成一个行波,行波在基底膜的不同部位形成不同的共振幅度。自底部至顶部,基底膜的横向宽度递增、机械张力亦递增,硬度递减。这两个趋势的综合作用因素是共振频率(亦称为特性频率(characteristic frequency)或最佳频率(best frequency))自底部至顶部的递减。在人类,该共振频率的范围约为20-20000 Hz,即人类的正常听觉频率范围。
基底膜上的距卵圆窗距离与共振频率与间的关系称为频率拓扑(tonotopy)。基底膜的频率拓扑造成了毛细胞阵列和听神经阵列中的频率拓扑,也是上至大脑的听觉皮层的整个听觉通路的频率拓扑的根本起源。由于听觉系统具有频率拓扑性质,其工作原理形似信号处理中的傅立叶分析或某种形式的小波分析。当然在听觉通路更高级的部分,频率拓扑逐渐模糊,处理的复杂性亦非此类工程方法所能概括。
毛细胞规则地分布于基底膜之上,自耳蜗底端至顶端的全长范围内形成平行的四列。其中靠近耳蜗中心的一列称为内毛细胞(inner hair cell);远离中心的三列称为外毛细胞(outer hair cell)。[8]
两类毛细胞的顶部都有若干列静纤毛(stereocilia),同时有少量动纤毛(kinocilia,只在发育中的毛细胞存在)。当外淋巴在机械震动下带动盖膜和基底膜形成相对剪切运动时,纤毛发生摇摆。纤毛的摇摆通过一些尚未研究透彻的机制,导致纤毛顶部附近的离子通道的开闭,形成跨膜电流和感受器电位。而毛细胞死后亦无法再生,致人一生的听觉能力不断减退。
内毛细胞是感受器细胞,与若干个听神经纤维形成突触连接。负责将机械振动转化为与之相连的听神经纤维的动作电位。外毛细胞与来自上橄榄复合体的传出神经以及另一类型的传入神经(称为II型传入纤维)形成突触,其生理功能尚不完全清楚,一般认为与增强听神经的高度频率选择性、耳蜗的调节和自我保护机制有关。
柯蒂氏器除了毛细胞,还有多种类型的支持细胞,例如Deiter细胞等。这些细胞的功能可能与柯蒂氏器的机械特性、发育和代谢等机制有关。
与平衡感无关联
耳蜗和前庭系统一起构成了内耳迷路,而负责感知平衡感的是半规管系统及耳石器官,虽然两者和耳蜗也是位于内耳的结构,但耳蜗和人体的平衡能力并无关联,惟发生病变感染时还会同时影响两者的运作,这样的听觉与平衡的合并没有任何意义,单纯只是拥有感知纤毛的构造同时负责这些工作而已,不过对科学家来说有趣的是,这些特征可以作为生物亲缘关系的依据,因为这些构造是生物自然进化的结果,而且该进化史颇为漫长,起源于约白垩纪时,也因此不单是人类的祖先,在大多数高等脊椎生物上(如鸟类)也有具备相似的构造,而在鱼类与青蛙等则是较原始的构造组成。
参见
参考资料
外部链接
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