Come funziona l’orecchio

L’orecchio è un complesso organo di senso, al cui interno convivono 2 sistemi anatomicamente integrati: gli organi dell’equilibrio e gli organi dell’udito.

L’udito

Le onde sonore sono delle onde meccaniche che comprimono l’aria ed hanno un’ampiezza tanto più grande, quanto maggiore è l’energia del suono che trasportano. Nella vita comune non ci accorgiamo della dimensione “fisica” delle onde sonore poiché l’energia in gioco è molto piccola e quindi non avvertiamo lo spostamento d’aria. Solo in alcune circostanze, ad esempio in discoteca a volumi di musica molto elevati, può accadere che ponendo la mano davanti all’uscita di un altoparlante si possa realmente percepire lo spostamento d’aria causato dal forte suono.

Perché abbiamo due orecchie?

La presenza di due sensori, localizzati ai lati della testa, serve per un particolare fenomeno definito orientamento acustico, che utilizza l’ effetto stereo, cioè l’interazione tra le due orecchie. Facciamo un esempio. Se siamo per strada ed un nostro amico da dietro ci chiama, noi ci giriamo e guardiamo esattamente nella direzione in cui si trova: lo abbiamo localizzato. Lo stesso accade guidando l’automobile ad un incrocio: se sentiamo arrivare un’automobile sappiamo subito se arriva da destra o da sinistra. Stiamo utilizzando la localizzazione acustica, una capacità basata sulla minima differenza di tempo con cui le onde sonore raggiungono l’orecchio destro ed il sinistro. Sfruttando tali dati il cervello esegue una serie di calcoli consentendoci di individuare la localizzazione spaziale della sorgente sonora. Per questo motivo, la perdita di funzione di un orecchio non ci rende sordi, ma ci priva semplicemente delle particolari capacità dell’udito stereofonico.

Nel loro viaggio verso il cervello le onde sonore impattano sul padiglione auricolare, che con la sua particolare conformazione le convoglia verso il condotto acustico esterno. Al termine di tale canale, profondo circa 3 cm nell’adulto, è posta la membrana timpanica spessa pochi decimi di mm, adatta quindi ad essere posta in vibrazione dalle deboli onde meccaniche. Il timpano chiude verso l’interno il condotto uditivo e lo separa dalla cavità timpanica, al cui interno è ospitata la parte meccanica dell’orecchio, costituita dai 3 ossicini. Il martello è attaccato alla membrana timpanica e ne assorbe le sue vibrazioni trasmettendole all’incudine che le porta verso la staffa: questo sistema di trasmissione garantisce una notevole amplificazione del suono. La staffa è costruita come un pistone che si affossa in un cilindro (detto finestra ovale) dove comprime dei liquidi dell’orecchio interno. Qui si trova una struttura che traduce le onde sonore (meccaniche) in impulsi elettrici che viaggiano poi lungo il nervo acustico, attraversando una serie di stazioni intermedie verso il cervello.

Una scoperta recente riguarda la possibilità del cervello di controllare il segnale nervoso in ingresso: da molto tempo si sa che il nervo acustico non raggiunge il cervello direttamente, ma si interrompe in diverse stazioni neuronali per poi ripartire. Gli studiosi per molti anni non hanno capito il senso biologico di tali interruzioni del segnale diretto verso il cervello, finché non sono state scoperte delle fibre nervose che dal cervello si dirigono verso tali stazioni. Si è così scoperto come faccia il cervello a controllare i segnali acustici in ingresso: modulandoli a livello dei nuclei della base. Un esempio del controllo cerebrale sul segnale acustico è dato dal comportamento dell’udito nelle giovani madri: in una donna che abbia appena avuto un bambino il cervello della madre si “sintonizza” sulla voce del piccolo.Se durante la notte dovessero esserci rumori molesti (automobili nella strada, temporale) è probabile che il sonno continui indisturbato, ma non appena il bambino emette un flebile vagito la madre apre subito gli occhi e si sveglia, poiché il cervello ha dato priorità massima al segnale rappresentato dalla voce del bambino. Questo meccanismo di controllo dei segnali acustici tra l’orecchio ed il cervello entra in gioco nella fase di risoluzione dopo la comparsa di acufeni.

Cosa accade in caso di danni all’orecchio
  • Una lesione nella struttura dell’orecchio interno o a livello del nervo acustico determina una sordità, detta sordità neurosensoriale
  • Un deterioramento delle funzioni dell’orecchio medio o esterno causa un calo di udito definito sordità di trasmissione, dovuta ad un blocco del sistema timpano/ ossicini.

I due tipi di sordità hanno caratteristiche differenti e possono essere curate con mezzi diversi. In linea di massima si può affermare che, mentre la sordità trasmissiva, dovuta ad un danno meccanico, è in genere correggibile con un intervento chirurgico, la sordità neurosensoriale può essere trattata chirurgicamente solo nei casi molto gravi, con l’applicazione di un impianto cocleare, una struttura elettronica che sostituisce la parte danneggiata. Negli altri pazienti si deve invece intervenire con le protesi acustiche.

L’equilibrio

equilibrioIl complesso sistema che gestisce l’equilibrio negli esseri umani è stato decisivo per il nostro sviluppo, consentendo il passaggio dalla deambulazione a quattro zampe a quella eretta e rendendo quindi libere le mani per la manipolazione degli oggetti. Naturalmente la stazione eretta è alquanto difficile da mantenere.

Dal punto di vista meccanico il nostro corpo ha una struttura molto critica essendo costituito da vari elementi indipendenti (testa, braccia, torace, addome, gambe), dotati di numerose articolazioni che rendono il tutto molto instabile. I muscoli dei due lati, bilanciando le forze come dei tiranti, irrigidiscono il corpo, legano i vari segmenti e fanno si che il baricentro cada all’interno della piccola zona di appoggio tra i due piedi. L’equilibrio su due piedi, difficile stando fermi, diventa molto critico nella deambulazione o, peggio, durante sport come l’andare in bicicletta, sci, pattini etc. Per i nostri antenati cacciatori, un buon equilibrio era vitale e faceva spesso la differenza tra sopravvivere o morire in combattimento.
Il sistema dell’equilibrio è molto complesso. Proprio a causa della sua importanza è costituito da più sottosistemi che collaborano, cosicché se uno dovesse ammalarsi, dopo un certo lasso di tempo sopraggiunge la “compensazione” da parte dei sistemi funzionanti. Schematicamente possiamo dire che la struttura è costituita da:
  1. sensori periferici
  2. una “centrale di elaborazione dati”.
Sensori periferici

I più importanti sensori del sistema dell’equilibrio sono localizzati all’interno dell’orecchio, fusi strutturalmente con quelli dell’udito. Si tratta di due strutture scavate nell’osso, con una forma molto complessa che ha determinato la denominazione di labirinto, e da qui il nome di labirintite alle malattie che lo riguardano.
Il labirinto è costituito da una serie di canali interconnessi, pieni di un liquido chiamato perilinfa, dentro i quali solo localizzati i sensori che, a loro volta, inviano i segnali attraverso il nervo al cervello. Occorre notare che anche a riposo, cioè stando fermi, dai sensori labirintici arriva un segnale continuo che serve a mantenere lo stato di equilibrio. I due sensori lavorano in coppia e pertanto l’alterazione di uno dei due segnali provoca immediatamente il sintomo conosciuto come vertigine.
Altri importanti sensori sono localizzati nella colonna vertebrale: servono a comunicare al cervello la posizione della testa, dove sono contenuti i sensori principali.
Collaborano poi altri segnali provenienti dagli occhi, strettamente interconnessi con il sistema dell’equilibrio, tant’è che il sintomo principale della sindrome vertiginosa, consistente in un anomalo movimento a scatto degli occhi definito nistagmo, viene usato quotidianamente per studiare l’evoluzione delle malattie vertiginose.

Centrale di elaborazione dati
Si trova alla base del cervello, in una struttura nervosa nota come midollo allungato. Si tratta di una serie di nuclei nervosi dove convergono segnali provenienti dalle strutture labirintiche, dai sensori vertebrali e dagli occhi. Tali strutture nervose, in collaborazione con il cervelletto, elaborano ad altissima velocità i dati ricevuti e modificano la tensione dei muscoli del lato destro e sinistro, con aggiustamenti in tempo reale, facendo cadere il baricentro sempre nell’area corretta.
Vediamo un esempio di come in qualsiasi istante della vita quotidiana, il sistema cibernetico dell’equilibrio entra in azione: se mentre camminiamo prendiamo una valigia di 30 kg con la mano sinistra improvvisamente il nostro corpo verrà attirato da quel lato con una forza pari a 30 kg. In tempo reale, il sistema del’equilibrio ricalcola tutte le trazioni muscolari, aumenta la tensione dei muscoli del lato dx e causa un’inclinazione del corpo a dx che compensa perfettamente i 30 kg di peso della valigia e noi, senza accorgerci di tutto ciò, andiamo via diritti. È ovvio che alterazioni funzionali di un sistema così complesso possano dare disturbi, a volte anche severi. Grossolanamente possiamo dire che:
  • le malattie dei sensori periferici causano vertigini rotatorie, violente con molta nausea e spesso vomito (cosiddette labirintiti o sindromi vertiginose periferiche)
  • le patologie dell’elaboratore centrale causano vertigini caratterizzate da un senso di sbandamento, senza rotazione e senza nausea (cosiddetta vertigine centrale).

La terapia delle due forme di vertigine è molto differente e pertanto in caso di disturbi dell’equilibrio è essenziale giungere ad un’esatta diagnosi prima di avviare il trattamento.

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