ONDA SONORA

FISICA DEL SUONOFISICA DEL SUONO

440 Hz

1 Ottava = 12 semitoni

523,3 Hz261,6 Hz

(intervallo più piccolo che intercorre tra due note musicali)

1 semitono = riff⋅12 212 semitoni = 1 Ottava = rifrif ff ⋅=⋅⋅ 212212

20 20 HzHz < f < 20000 < f < 20000 HzHz

Discriminazione tonale Discriminazione tonale ~ 0.2 % f ~ 0.2 % f

a 250 Hz: 0.5 Hza 500 Hz: 1 Hza 1000 Hz: 2 Hza 2000 Hz: 4 Hz

SCALA DEI DECIBEL (dB)SCALA DEI DECIBEL (dB)

1

2

2

12 I

ddI ⋅

=

Relazione intensità/distanza dalla sorgente:

0

log10PP

⋅=βdecibel (dB) =

P = misura in Pascal (1 N/m2) della pressione sonora

Po = livello standard di riferimento = livello minimo di udibilità stabilito in 20 µ Pascal, più piccolo valore di pressione in grado di produrre una sensazione sonora in un orecchio normale

10-12

10-11

10-10

10-9

10-8

10-7

10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

101

102

P/P0

soglia dell'udibile200"tic-tac" orologio6310

abitazione di notte20020passi sulle foglie63230

biblioteca2.00040musica a basso volume6.32450

uffici20.00060aspirapolvere63.24570

fascia di sicurezza

traffico intenso200.00080veicolo pesante632.45590

macchinari industriali2.000.000100 fascia criticadiscoteca6.324.555110

soglia del doloreveicolo ad elica20.000.000120

martello pneumatico63.245.555130 fascia dannosamotore jet200.000.000140

EsempiPressione (µPa)(dB)

~ 20 · 10~ 20 · 10--6 6 µµ PaPa < P < 63,2 < P < 63,2 PaPa Sensazione dolorosaSensazione dolorosa

Relazione intensità/ frequenza (Relazione intensità/ frequenza (audiogrammaaudiogramma))

soglia

linguaggio

(intensità di sensazione sonora)

SFP = ovalefinestratimpano FF −=

ofinofintimptimp SPSP −− ⋅=⋅

6.163.355

2

2

===−

−

mmmm

SS

PP

ofin

timp

timp

ofin

timpofin PP ⋅=− 6.16

1)

2) LFW ⋅=

staffa

incudinemartello

ORECCHIO MEDIOORECCHIO MEDIO

ofintimp WW −=

In un sistema di leve : incudineofinmartellotimp LFLF ⋅=⋅ −

incudinemartello LL ⋅= 3.1 timpanoofin FF ⋅=− 3.1

timptimpofin PPP ⋅=⋅⋅=− 6.21)3.16.16(

cell.cigliata esterna

cell.cigliata interna

Resistenze alla trasmissione dell’onda Resistenze alla trasmissione dell’onda pressoriapressoria lungo la membrana basilare:lungo la membrana basilare:

inerzialieviselastichetot RRRR ++= cos

amRvelRsKR

inerziali

evis

elastiche

⋅=⋅=⋅=

ηcosin opposizione di fase, per cui, ad una data frequenza

imaevistot RRR mincos =⇒

staffa apice

Massima ampiezza di oscillazione5000 Hz

500 Hz

131128Cl-

16116133K+11154154Na+

EndolinfaPerilinfa, mM

0 mv ∆

∆=

scala media

∆ =80 mv

Cellula ciliata

tip link (molle di accesso)

Depolarizzazione a carico di K+ e Ca++

TRADUZIONE MECCANOTRADUZIONE MECCANO--ELETTRICA NELLE CELLULE CILIATE ELETTRICA NELLE CELLULE CILIATE

canale di trasduzione

Fibre efferenti Fibre efferenti

mieliniche

amieliniche

Fibre afferentiFibre afferenti

cell. ciliate interne

neuroni del ganglio del Cortitipo I

nuclei cocleari

cell. ciliate esterne

neuroni del ganglio del Cortitipo II

mieliniche amieliniche95 % 5 %

Sistema efferentemediale

Sist.efferentelaterale (postsinaptico)

funzione recettoriale funzione recettoriale+ modulazione sensibilità

Frequenza: rappresentazone tonotopicaIntensità: codice di popolazione

Cellula Cellula ciliataciliata esternaesterna

Regolazione della sensibilità(ioni Ca++-miosina 1β)

prestina

VARIABILITA’ MORFOLOGICA-FUNZIONALE DELLE CELLULE CILIATE

Via acustica centraleVia acustica centrale

- unica stazione monoaurale- orecchio ipsilaterale

mediale (eccitatoria)+

laterale (inibitoria)

- rappresentazione tonotopica della coclea- inibizione laterale → incremento del contrasto e della capacità di discriminazione- popolazioni neuronali specifiche per l’analisi delle caratteristiche del suono- analisi del segnale binaurale: ricostruzione della mappa uditiva dello spazio esterno

Caratteristiche comuni dei neuroni acustici centrali

-latenza (max : 700 µs; 1°=10 µs)-differenze di intensità

NUCLEO OLIVARE SUPERIORE MEDIALE (tronco encefalico)

DIFFERENZE BINAURALI (latenza ed intensità) DIFFERENZE BINAURALI (latenza ed intensità)

+

+

+

+

neuroni di rilevamento delle coincidenze temporali: differente latenza di eccitazione

Stimolo coincidente

Stimolo non coincidente

NUCLEO OLIVARE SUPERIORE LATERALE (tronco encefalico)

-++

-

+

+

inibitorio

NCT = nucleo del corpo trapezoide

--

localizzazione spaziale dello stimolo sonoro

riconoscimento della natura dello stimolo

AREE CORTICALI UDITIVE AREE CORTICALI UDITIVE (lobo temporale posteriore)(lobo temporale posteriore)

corteccia prefrontale

organizzazionetonotopica