感觉系统/听觉解剖学
本节的目的是解释人类听觉系统的解剖结构。本章以声音感知过程中声学信息传递的顺序说明了听觉器官的组成。
请注意，“感觉器官组成”的核心信息也可以在维基百科页面“听觉系统”中找到，除了本文中进行的一些更改，如扩展和规范。（另请参阅：维基百科 听觉系统)
听觉系统感知声波，即气压变化，并将这些变化转换为电信号。然后，大脑可以处理、分析和解释这些信号。目前，让我们关注听觉系统的结构和组成部分。听觉系统主要由两个部分组成
- 耳朵和
- 听觉神经系统（中枢听觉系统）
耳朵是声音首次处理和感觉感受器所在的器官。它由三个部分组成
- 外耳
- 中耳
- 内耳
功能：收集声能并放大声压。
围绕耳道（外耳道，外耳道）的软骨折叠被称为耳廓。它是耳朵可见的部分。声波在撞击耳廓时会反射和衰减，这些变化会提供额外的信息，帮助大脑确定声音来源的方向。声波进入耳道，这是一个看似简单的管道。耳道放大 3 到 12 kHz 之间的聲音。耳道的远端是鼓膜（鼓膜），它标志着中耳的开始。
功能：将声能从空气传递到耳蜗。
穿过耳道的声波会撞击鼓膜（鼓膜）。此波信息通过一系列骨骼穿过充满空气的鼓室（中耳腔）：锤骨、镫骨和镫骨。这些听骨充当杠杆和电传机，将低压鼓膜声振动转换为更高压力的声振动，传送到另一个较小的膜，称为卵圆窗（或椭圆窗），它是通往内耳耳蜗的两个开口之一。第二个开口称为圆窗。它允许耳蜗中的液体移动。
锤骨通过锤骨柄与鼓膜连接，而镫骨通过其基底与卵圆窗连接。由于卵圆窗外的内耳含有液体而不是空气，因此需要更高的压力。声音不会在听骨链上传播均匀。中耳肌肉的镫骨反射有助于保护内耳免受损伤。
中耳仍然以波形形式包含声音信息；它在耳蜗中被转换为神经脉冲。
| 耳蜗结构图 | 耳蜗横截面 | 来自 MRI 扫描的耳蜗和前庭系统 |
|---|---|---|
 |
 |
|
功能：将机械波（声音）转换为电信号（神经信号）。
内耳包括耳蜗和几个非听觉结构。耳蜗是内耳的蜗牛状部分。它有三个充满液体的部分：鼓阶（下层廊）、中阶（中层廊，耳蜗管）和前庭阶（上层廊）。耳蜗支持由基底膜两侧的压力驱动的液体波，基底膜将两个部分（鼓阶和中阶）隔开。基底膜长约 3 厘米，宽 0.5 到 0.04 毫米之间。瑞斯纳氏膜（前庭膜）将中阶和前庭阶隔开。
中阶包含一种称为内淋巴液的细胞外液体，也称为斯卡帕液，以安东尼奥·斯卡帕命名。柯蒂氏器位于该管道中，并将机械波转换为神经元中的电信号。另外两个部分，鼓阶和前庭阶，位于充满称为外淋巴液的液体的骨迷路内。内淋巴液（在中阶）和外淋巴液（在鼓阶和前庭阶）两种液体的化学差异对于内耳的功能至关重要。
柯蒂氏器形成一条感觉上皮带，沿着整个耳蜗纵向延伸。柯蒂氏器的毛细胞将液体波转换为神经信号。十亿条神经的旅程从这一步开始；从这里开始，进一步处理会导致一系列听觉反应和感觉。
毛细胞是柱状细胞，每个细胞顶部都有一束 100 到 200 个专门的纤毛，因此得名。这些纤毛是听觉的机械感受器。较短的纤毛称为立体纤毛，最长的纤毛位于每个毛细胞束末端称为动纤毛。动纤毛的位置决定了开启方向，即引起最大毛细胞兴奋的偏转方向。轻微地覆盖在最长的纤毛顶部的顶膜会随着每个声波循环来回移动，倾斜纤毛并使电流进入毛细胞。
迄今为止，毛细胞的功能尚未完全确定。目前，对毛细胞功能的了解使人们能够在听力丧失的情况下用人工耳蜗替换这些细胞。然而，对毛细胞功能的更多研究可能有一天甚至使细胞修复成为可能。目前的模型是纤毛通过“尖端连接”相互连接，尖端连接是将一根纤毛的尖端与另一根纤毛连接的结构。尖端连接的拉伸和压缩随后会打开离子通道并在毛细胞中产生受体电位。请注意，100 纳米的偏转已经会引起 90% 的完整受体电位。
神经系统区分携带信息向中枢神经系统的神经纤维和携带信息远离中枢神经系统的神经纤维
- 传入神经元（也称为感觉神经元或感受器神经元）将神经冲动从感受器（感觉器官）传向中枢神经系统
- 传出神经元（也称为运动神经元或效应器神经元）将神经冲动传离中枢神经系统到效应器，如肌肉或腺体（以及内耳的纤毛细胞）
传入神经元支配耳蜗内毛细胞，在突触处，神经递质谷氨酸将信号从毛细胞传递到初级听觉神经元的树突。
耳蜗中的内毛细胞数量远少于传入神经纤维。神经树突属于听觉神经的神经元，听觉神经又与前庭神经连接形成前庭蜗神经，即第八脑神经。
从大脑到耳蜗的传出投射也参与声音的感知。传出突触发生在内毛细胞的外部毛细胞和传入（朝向大脑）树突上。
现在以电信号形式重新编码的声音信息沿着听觉神经（声神经，前庭蜗神经，第八脑神经）向下传递，穿过脑干的中间站，如蜗神经核和上橄榄复合体以及中脑的下丘，在每个中转站进一步处理。信息最终到达丘脑，然后从丘脑传递到皮层。在人脑中，初级听觉皮层位于颞叶。
初级听觉皮层是大脑皮层中第一个接收听觉输入的区域。
声音的感知与右侧颞上回后部（STG）有关。颞上回包含大脑的几个重要结构，包括布罗德曼 41 区和 42 区，标志着初级听觉皮层的位置，该皮层区域负责感知声音的基本特征，例如音高和节奏。
听觉联想区位于大脑颞叶的韦尼克区或 22 区。这个区域靠近外侧脑沟，是处理声学信号的重要区域，以便将它们识别为语音、音乐或噪音。