La función de nuestro sistema auditivo es,
esencialmente, transformar las variaciones de presión originadas por la
propagación de las ondas sonoras en el aire en impulsos eléctricos
(variaciones de potencial), información que los nervios acústicos
transmiten a nuestro cerebro para la asignación de significados.
El sistema auditivo periférico (el oído) está compuesto por el oído externo, el oído medio y el oído interno.
El sistema auditivo periférico cumple
funciones en la percepción del sonido, esencialmente la transformación
de las variaciones de presión sonora que llegan al tímpano en impulsos
eléctricos (o electroquímicos), pero también desempeña una función
importante en nuestro sentido de equilibrio.
El sistema auditivo periférico (el oído) está compuesto por el oído externo, el oído medio y el oído interno.
El sistema auditivo periférico cumple funciones en la percepción del
sonido, esencialmente la transformación de las variaciones de presión
sonora que llegan al tímpano en impulsos eléctricos (o electroquímicos),
pero también desempeña una función importante en nuestro sentido de
equilibrio.
Oído externo
El oído externo está compuesto por el pabellón, que concentra las ondas
sonoras en el conducto, y el conducto auditivo externo que desemboca en
el tímpano.
La ubicación lateral de los pabellones derecho e izquierdo en el ser
humano ha hecho casi innecesaria la capacidad de movimiento de los
mismos, a diferencia de lo que sucede en muchos otros animales que
tienen una amplia capacidad de movimiento de los pabellones, pudiendo
enfocarlos en la dirección de proveniencia del sonido. De esta manera se
contribuye a la función del pabellón, que es la de concentrar las ondas
sonoras en el conducto auditivo externo.
La no linealidad de las funciones de transferencia del oído comienzan ya
en el pabellón, ya que por sus características éste tiene una
frecuencia de resonancia entre los 4.500 Hz y los 5.000 Hz.
El canal auditivo externo tiene unos 2,7 cm de longitud y un diámetro
promedio de 0,7 cm. Al comportarse como un tubo cerrado en el que oscila
una columna de aire, la frecuencia de resonancia del canal es de
alrededor de los 3.200 Hz.
Oído medio
El oído medio está lleno de aire y está compuesto por el tímpano (que
separa el oído externo del oído medio), los osículos (martillo, yunque y
estribo, una cadena ósea denominada así a partir de sus formas) y la
trompa de Eustaquio.
El tímpano es una membrana que es puesta en movimiento por la onda (las
variaciones de presión del aire) que la alcanza. Sólo una parte de la
onda que llega al tímpano es absorbida, la otra es reflejada. Se llama
impedancia acústica a esa tendencia del sistema auditivo a oponerse al
pasaje del sonido. Su magnitud depende de la masa y elasticidad del
tímpano y de los osículos y la resistencia friccional que ofrecen.
La parte central del tímpano oscila como un cono asimétrico, al menos
para frecuencias inferiores a los 2.400 Hz. Para frecuencias superiores a
la indicada las vibraciones del tímpano ya no son tan simples, por lo
que la transmisión al martillo es menos efectiva.
Los osículos (martillo, yunque y estribo) tienen como función transmitir
el movimiento del tímpano al oído interno a través de la membrana
conocida como ventana oval. Dado que el oído interno está lleno de
material linfático, mientras que el oído medio está lleno de aire, debe
resolverse un desajuste de impedancias que se produce siempre que una
onda pasa de un medio gaseoso a uno líquido. En el pasaje del aire al
agua en general sólo el 0,1% de la energía de la onda penetra en el
agua, mientras que el 99,9% de la misma es reflejada. En el caso del
oído ello significaría una pérdida de transmisión de unos 30 dB.
El oído interno resuelve este desajuste de impedancias por dos vías
complementarias. En primer lugar la disminución de la superficie en la
que se concentra el movimiento. El tímpano tiene un área promedio de 69
mm^2, pero el área vibrante efectiva es de unos 43 mm^2. El pie del
estribo, que empuja la ventana oval poniendo en movimiento el material
linfático contenido en el oído interno, tiene un área de 3,2 mm^2. La
presión (fuerza por unidad de superficie) se incrementa en consecuencia
en unas 13,5 veces.
Por otra parte el martillo y el yunque funcionan como un mecanismo de
palanca y la relación entre ambos brazos de la palanca es de 1,31 : 1.
La ganancia mecánica de este mecanismo de palanca es entonces de 1,3, lo
que hace que el incremento total de la presión sea de unas 17,4 veces.
El valor definitivo va a depender del área real de vibración del
tímpano. Además, los valores pueden ser superiores para frecuencias
entre los 2.000 Hz y los 5.000 Hz, debido a la resonancia del canal
auditivo externo y a las frecuencias de resonancia características de
los conos asimétricos, como lo es el tímpano. En general entre el oído
externo y el tímpano se produce una amplificación de entre 5 dB y 10 dB
en las frecuencias comprendidas entre los 2.000 Hz y los 5.000 Hz, lo
que contribuye de manera fundamental para la zona de frecuencias a la
que nuestro sistema auditivo es más sensible.
Los músculos en el oído medio (el tensor del tímpano y el stapedius)
pueden influir sobre la transmisión del sonido entre el oído medio y el
interno. Como su nombre lo indica, el tensor del tímpano tensa la
membrana timpánica aumentando su rigidez, produciendo en consecuencia
una mayor resistencia a la oscilación al ser alcanzada por las
variaciones de presión del aire.
El stapedius separa el estribo de la ventana oval, reduciendo la
eficacia en la transmisión del movimiento. En general responde como
reflejo, en lo que se conoce como reflejo acústico.
Ambos cumplen una función primordial de protección, especialmente frente
a sonidos de gran intensidad. Lamentablemente la acción de esos
músculos no es instantánea de manera que no protegen a nuestro sistema
auditivo ante sonidos repentinos de muy alta intensidad, como pueden ser
los estallidos o impulsos. Por otra parte, se fatigan muy rápidamente
de manera que pierden eficiencia cuando nos encontramos expuestos por
largo rato a sonidos de alta intensidad.
La acción de estos músculos tienen el efecto de un filtro, por cuanto se
ofrece una mayor resistencia a la transmisión de frecuencias menores
(más graves), favoreciendo por consiguiente las frecuencias mayores (más
agudas), que suelen ser portadoras de un mayor contenido de información
útil para el ser humano, tanto en el habla como en situaciones de la
vida cotidiana.
También el aire que llena el oído medio es puesto en movimiento por la
vibración del tímpano, de manera que las ondas llegan también al oído
interno a través de otra membrana, la ventana redonda. No obstante la
acción del aire sobre la ventana redonda es mínima en la transmisión de
las ondas con respecto a la del estribo sobre la ventana oval. De hecho,
ambas ventanas suelen moverse en sentidos opuestos, funcionando la
ventana redonda como una suerte de amortiguadora de las ondas producidas
dentro del oído interno.
La trompa de Eustaquio comunica con la parte superior de la faringe y
por su intermedio con el aire exterior. Una de sus funciones es mantener
un equilibrio de presión a ambos lados del tímpano.
Oído interno
Si en el oído externo se canaliza la energía acústica y en el oído medio
se la transforma en energía mecánica transmitiéndola -y
amplificándola- hasta el oído interno, es en éste en donde se realiza la
definitiva transformación en impulsos eléctricos.
El laberinto óseo es una cavidad en el hueso temporal que contiene el
vestíbulo, los canales semicirculares y la cóclea (o caracol). Dentro
del laberinto óseo se encuentra el laberinto membranoso, compuesto por
el sáculo y el utrículo (dentro del vestíbulo), los ductos
semicirculares y el ducto coclear. Este último es el único que cumple
una función en la audición, mientras que los otros se desempeñan en
nuestro sentido del equilibrio.
El oído interno está inmerso en un fluido viscoso llamado endolinfa
cuando se encuentra en el laberinto membranoso y perilinfa cuando separa
los laberintos óseo y membranoso.
La cóclea (o caracol) es un conducto casi circular enrollado en espiral
(de ahí su nombre) unas 2,75 veces sobre sí mismo, de unos 35 mm de
largo y unos 1,5 mm de diámetro como promedio. El ducto coclear divide a
la cóclea en dos secciones, la rampa vestibular y la rampa timpánica.
Figura 02: Esquema del sistema auditivo periférico con la cóclea desenrollada
La cóclea está dividida a lo largo por la membrana basilar y la membrana de Reissner.
Figura 03: Corte de la cóclea
El movimiento de la membrana basilar
afecta las células ciliares (también llamadas capilares o pilosas) del
órgano de Corti que al ser estimuladas (deformadas) generan los impulsos
eléctricos que las fibras nerviosas (nervios acústicos) transmiten al
cerebro. Pueden haber hasta cinco filas de células ciliares en el órgano
de Corti, constando las más largas de unas 12.000 células en fila.
Figura 04: El órgano de Corti
La membrana basilar no llega hasta el
final de la cóclea dejando un espacio para la intercomunicación del
fluido entre la rampa vestibular y la timpánica, llamado helicotrema que
tiene aproximadamente unos 0,3 mm^2 de superficie.
Figura 05: La membrana basilar
La membrana basilar se deforma como
producto del movimiento del fluido linfático dentro de la cóclea. El
punto de mayor amplitud de oscilación de la membrana basilar varía en
función de la frecuencia del sonido que genera su movimiento,
produciendo así la información necesaria para nuestra percepción de la
altura del sonido. Las frecuencias más altas son procesadas en el sector
de la membrana basilar más cercano al oído medio y las más bajas en su
sector más lejano (cerca del helicotrema). La cantidad de células
ciliares estimuladas (deformadas) y la magnitud de dicha deformación
determinaría la información acerca de la intensidad de ese sonido.
Figura 06: Ubicación de la zona de respuesta de frecuencias sobre la membrana basilar
A partir del movimiento de la membrana
basilar que deforma las células ciliares del órgano de Corti se
generarían patrones característicos de cada sonido que los nervios
acústicos transmiten al cerebro para su procesamiento.
Transmisión ósea
Además de a través del oído medio (el tímpano, los osículos), las ondas
sonoras llegan al oído interno directamente por medio de la oscilación
de los huesos del cráneo.
Ello es fácilmente comprobable si colocamos un diapasón vibrando sobre
el parietal o sobre el hueso mastoideo (detrás del pabellón).
Dado que el oído interno se encuentra inserto en una cavidad del hueso
temporal las oscilaciones del cráneo hacen entrar en oscilación
directamente el fluido linfático, de una manera que no está totalmente
clara aún. Lo que sí resulta evidente es que cualquiera de las dos
formas de transmisión de las ondas es igualmente efectiva, sirviendo la
transmisión ósea como medio alternativo cuando hay enfermedades en el
oído medio.
La transmisión ósea es también la responsable de que escuchemos nuestra
voz con un timbre distinto al que lo escucha el resto de las personas.
2.- Sistema auditivo central:
El sistema auditivo central está formado por los nervios acústicos y los
sectores de nuestro cerebro dedicados a la audición. Se trata también
de la parte de nuestro sistema auditivo de la que menos se conoce. Esto
es consecuencia de nuestro escaso conocimiento del cerebro y su
funcionamiento en general.
A menudo ignorado, el sistema auditivo central es fundamental en nuestra
audición, ya que es allí donde se procesa la información recibida y se
le asignan significados a los sonidos percibidos, ya sea que pertenezcan
a la música, al habla u otros.
El nervio auditivo contendría alrededor de 30.000 neuronas y su función
principal es la de transmitir los impulsos eléctricos al cerebro para su
procesamiento. Pero también parecen existir otras vías que conducen
impulsos desde el cerebro hasta la cóclea. No se sabe mucho de estas
neuronas descendentes, pero aparentemente servirían para ayudar a una
especie de ajuste de sintonía fina en la selectividad de frecuencia de
las células ciliares e incrementar las diferencias de tiempo, amplitud y
frecuencia entre ambos oídos.
Cerebro
El cerebro es un órgano electroquímico y su conformación actual en el
ser humano es el resultado de transformaciones sufridas a lo largo de
millones de años de evolución. No obstante, es una de las partes del
cuerpo humano sobre las cuales más se ignora.
En el cerebro hay miles de millones de neuronas, que son esencialmente
similares a todas las demás células, pero que tienen la particularidad
de recibir y transmitir impulsos eléctricos.
Cada neurona está comunicada con decenas de miles de otras neuronas,
conformando todas ellas una red (redes neurales) de intercomunicación
sumamente complicada. Mientras que ya cuando nacemos poseemos la
totalidad de las neuronas, las conexiones entre ellas son el producto de
procesos de aprendizajes. Esta capacidad de cooperar (trabajar en
redes) de millones de pequeñas unidades de procesamiento serían la causa
de la alta eficacia y la potencia en el funcionamiento de nuestro
cerebro.
A partir de la deformación de las células ciliares en el órgano de Corti
y a través de los nervios acústicos, el cerebro recibe patrones que
contienen la información característica de cada sonido y los compara con
otros almacenados en la memoria (la experiencia pasada) a efectos de
identificarlos. Aparentemente, si el patrón recibido difiere de los
patrones almacenados, el cerebro intentaría igualmente adaptarlo a
alguno de los conocidos, al que más se le parezca. Esto es notable por
ejemplo en la percepción de series armónicas. Si recibimos un número
determinado de frecuencias aisladas, nuestro cerebro intentará
relacionarlas, identificándolas como parte de una serie armónica (aún
cuando no lo sean), generando incluso la percepción de la altura
determinada por su frecuencia fundamental, aunque ésta no esté
físicamente presente y aunque la membrana basilar no esté oscilando en
el punto correspondiente a dicha frecuencia.
La memoria es una de las funciones más importantes de nuestro cerebro.
Cada hecho a ser almacenado en la memoria es separado en partes y se
guarda de manera asociativa (modelos asociativos) en diferentes
conjuntos de neuronas interconectadas entre sí, de manera que su
ubicación física está distribuida a lo largo de diversas partes de
nuestro cerebro.
Si el patrón recibido no existe y no es posible encontrar alguno que se
le parezca, el cerebro tendrá la opción de desecharlo o de almacenarlo
(funciones de las memorias de corto, mediano y largo plazo)
convirtiéndolo en un nuevo patrón de comparación.
Aparentemente existirían en el cerebro al menos tres niveles
diferenciados de procesamiento de los datos que transmiten los nervios
acústicos. En un primer nivel el cerebro identificaría el lugar de
procedencia del sonido (asociación de lugar, localización). En un
segundo nivel el cerebro identificaría el sonido propiamente dicho, es
decir, sus características tímbricas. Recién en un nivel posterior se
determinarían las propiedades temporales de los sonidos, es decir su
valor funcional a partir de su ubicación en el tiempo y su relación con
otros sonidos que lo preceden y lo suceden, hecho de particular
importancia en sistemas acústicos de comunicación como el habla (la
lengua hablada) o la música.
Hemisferios cerebrales
El cerebro está dividido en los hemisferios derecho e izquierdo. Por
alguna razón no totalmente aclarada los nervios se cruzan en la médula
espinal de manera que cada hemisferio del cerebro controla esencialmente
el lado opuesto del cuerpo. Cada hemisferio se especializa en la
realización de funciones determinadas. Todo parecería indicar que en el
hemisferio izquierdo se localizan los centros que controlan el lenguaje y
las funciones lógicas, mientras que en el derecho se concentran
aquellas funciones no verbales, las actividades artísticas y las
funciones emotivas.
De igual manera cada uno de los hemisferios cumple funciones
diferenciadas en el procesamiento de los sonidos recibidos. El cerebro
es capaz de distinguir las características estructurales de los sonidos
y, básicamente, el predominio de uno u otro hemisferio depende
precisamente de la estructura de dicho sonido.
En el caso de la música el procesamiento se llevaría a cabo en el
hemisferio derecho. Sin embargo, hay quienes afirman que esto sólo sería
cierto en el caso de los individuos que no son músicos. Las personas
con formación y entrenamiento musical, al tener la capacidad de acceder
al fenómeno musical desde un punto de vista más analítico, procesarían
esta información en el hemisferio izquierdo, que es el que se
especializa en las funciones del razonamiento lógico.
Por otra parte, experimentos realizados han mostrado que la
especialización de uno u otro hemisferio cerebral en determinadas
funciones, como por ejemplo la percepción, procesamiento y asignación de
significados a sonidos específicos, guardaría una relación directa con
la lengua materna de cada individuo.
FIGURA: Hemisferios cerebrales para individuo con lengua materna occidental
ENTRADA GRUPAL 4.
Si un recinto está destinado a la música orquestal debe
tener un tiempo óptimo de reverberancia entre 0.8 y 1 segundo pero si está
destinado a música coral este tiempo se ubica entre 1.3 y 1.5 segundos. Un
recinto flexible, adaptable a todo tipo de música, requiere un sistema que
permita variar su acústica. Un sistema de acústica variable, entonces,
permitirá variar los parámetros del recinto, tiempo de reverberación,
difusión, etc., para todos los requerimientos posibles, logrando así un
recinto altamente flexible.
