___________________________________________________________________________física
del sonido -1
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Empezaremos por explicar el mecanismo auditivo del ser humano. Es lógico que lo conozcamos, no sólo sus partes cómo se especifica en la fig.1, eso incluso sería muy poco importante; lo esencial es conocer cómo trabaja, para entender lo que percibimos y como lo oímos, si no sabemos eso: no entenderemos el sonido tal como es realmente y como lo traducimos en nuestro cerebro Para dar explicaciones sobre el funcionamiento del mencionado órgano auditivo, utilizaré analogías basadas en circuitos electrónicos, no obstante, las personas que no conozcan bien dicho lenguaje, también podrán adquirir bastante información útil.
El oído -percepción- En algunos artículos se lee una información que se adopta cómo estándar, y no es del todo correcta. Más de una vez se habrá leído que, el oído percibe una gama de frecuencias comprendida entre 20 Hz y 20.000 Hz., eso es un margen que no cubre la mayoría de personas. Un oído sano puede percibir un una gama de 30 Hz. a 17.000 Hz., y en casos muy especiales de 16 Hz. y los 20 Khz. Si nos basamos en la realidad, los márgenes mencionados son estadísticos, varían en función de cada caso particular: la edad y las condiciones físicas del individuo determinan el margen de percepción sonora. Los individuos con una edad comprendida entre 18 y 25 años tienen una capacidad de percepción máxima, y conforme avanza la edad, la audición de las frecuencias altas disminuye de forma paulatina pero no excesivamente generalizada. Las personas de más de 50 años suelen dejar de oír las frecuencias más altas de los 12.000 Hz., pero en algunos casos, dejan de oír una serie de frecuencias por encima de 11.000 Hz. y vuelven a oír en los 16.000 Hz. ó 17000Hz. El uso del oído del individuo durante toda su vida, también determinará el estado de conservación del mecanismo auditivo: la educación musical, los hábitos de escucha y las condiciones de ruido ambiental poco extremos, minimizan la pérdida auditiva con la edad. El sistema auditivo se localiza en su mayor parte en el cráneo, ocupando el interior del hueso temporal. Se divide en tres partes: Oído externo, oído medio y oído interno. Oído
externo: está constituido por el pabellón auricular,
en lenguaje coloquial se le da el nombre de oreja. Se compone de elementos
cartilaginosos que están sujetos al cráneo por una musculatura,
y sus funciones en la audición son escasas, aunque su forma cónica
ayuda a localizar los sonidos en el ambiente; le sigue el canal auditivo:
es un tubo de 2,5 cms. de largo, formado en su tercio externo por cartílago
y el resto por hueso, ambas partes cubiertas por una capa de piel en la
que se encuentran unas glándulas que segregan cerumen para proteger
el canal de las infecciones (otitis externas). En el extremo opuesto del
canal auditivo se encuentra el tímpano: se compone de una membrana
de tejido fibroso y de forma ovalada. Dicha membrana es bastante sensible
a los cambios de presión sonora proveniente del ambiente.La membrana
timpánica está dividida en dos partes desiguales: la flácida
y la tensa. Ambas quedan fijadas por un anillo (sulcus timpánico).
También la membrana timpánica se compone de tres láminas:
1. La externa, continuación
del recubrimiento cutáneo del conducto auditivo externo. 2.
Una lámina intermedia de tejido fibroso o lámina propia.
2. Y una interna recubierta por la mucosa.
Oído medio: Al otro lado del tímpano se encuentra el oído medio, esta cavidad está repleta de aire; de ella parte la trompa de eustaquio y pone en comunicación el oído medio con la nasofaringe. Con este sistema se consigue que el oído medio tenga la misma presión de aire que el oído externo, gracias a ello, el tímpano puede vibrar con una elasticidad uniforme en ambos sentidos. En el interior del oído medio se encuentran tres huesos muy pequeños, los cuales están ensamblados: El primero es el martillo (malleus) que está adherido al tímpano, después vienen el yunque (incus) y el estribo (stapes), que son los encargados de transmitir y amplificar las vibraciones que llegan al oído interno a través de la ventana oval y donde está adosado el estribo. Oído
interno: Su estructura es muy compleja, es la encargada de convertir
las vibraciones mecánicas en impulsos nerviosos, los cuales envía
al cerebro como sensación sonora. Se compone de dos partes importantes:
los conductos semicirculares y el caracol. Los conductos semicirculares
son tres, y en su interior se encuentra un líquido; este órgano
es el encargado de controlar el equilibrio del ser humano. El caracol
tiene una estructura en espiral que se compone de casi tres vueltas, en
su interior se encuentra un líquido y contiene las células
sensibles al sonido. Cuando el movimiento de la platina del estribo mueve
el líquido que hay en el oído interno activa las cerca de
20.000 células ciliadas o sensoriales, las cuales envían
impulsos eléctricos a través del nervio hasta el cerebro
que los recibe como sonido.
La excitación del oído empieza cuando el sonido es captado por el pabellón auditivo (oreja) y se introduce a través del conducto (canal) auditivo externo (fig.1); este órgano actúa como resonador acústico para la banda de frecuencias audibles. La zona de mayor rendimiento está comprendida entre 2000 Hz. y 5000 Hz. Dicho resonador consigue que la presión sonora de su interior llegue justo al emplazamiento del tímpano, siendo el doble de la presión sonora exterior (fig.2), gracias al efecto de resonancia de ese canal auditivo. El
tímpano ejerce unos pequeños desplazamientos del orden de
0,0000000001 cm. o sea 10 elevado a la -10
con niveles bajos de presión sonora y crea compresiones y refracciones
del aire en el oído medio. La cadena de huesos que le siguen al
tímpano: martillo, yunque y estribo, actúa como un reductor
de los desplazamientos del tímpano, y aumentan la intensidad de
las ondas sonoras unas tres veces, y aplica dicha energía sonora
a la ventana oval del oído interno a través del estribo.
La cadena del canal auditivo: tímpano, martillo, yunque y estribo,
aplica las vibraciones sonoras a la perilinfa del caracol. La relación
amplificadora de sonido entre el tímpano y la ventana oval hace
que el estribo tenga un efecto pistón y produzca un incremento
de presión que recibe el oído interno. Ese aumento de amplificación
se puede considerar de 180 veces (fig.2).
Este proceso es sumamente necesario para crear una adaptación de
las ondas sonoras con el medio que a continuación se explicará.
Por ahora se habla de ondas sonoras sólo, las cuales son ligeras
y fáciles de amplificar y comprimir, pero esas vibraciones sonoras
necesitan una gran energía amplificadora para mover un líquido
denso y difícil de comprimir (la perilinfa). Cuando llegan las
vibraciones al canal vestibular, a través de la ventana oval, las
ondas de presión hidráulica avanzan por él hasta
el extremo del caracol y regresan por el conducto timpánico, disipándose
sobre la ventana redonda. Las mencionadas ondas hidráulicas producen
en la membrana basilar una agitación de tipo ondulante que se desplaza
desde la parte cercana del estribo hasta el extremo del conducto coclear.
En dicha membrana se produce la excitación del órgano de
Corti en el existen entre 24.000 y 30.000 fibras nerviosas, cuya longitud
es mayor cuanto más cerca están del vértice del caracol;
su función es la de conversión de las vibraciones de presión
hidráulica en impulsos eléctricos. Dichas fibrás
actúan como cuerdas de diapasón (eléctricamente
como filtros de paso de banda resonantes ( Fig.2)) cada una de
las cuales es sensible a una frecuencia definida, poniéndose en
movimiento cuando las ondulaciones producidas por un sonido en la ventana
basilar, son de la frecuencia correspondiente. Todas estas fibras constituyen
el nervio auditivo, que se encarga del transporte de los impulsos nerviosos
hasta el cerebro donde se procesa la información recibida. Puede
afirmarse que la cóclea constituye un sistema anatómico
de análisis del sonido, en el cual existe una localización
determinada de sensibilidad para cada frecuencia. Aunque la respuesta
a un tono puro no se localiza en un punto absolutamente definido, si se
sabe que, dependiendo de la frecuencia de excitación, las fibras
incitadas estarán en una parte u otra del caracol. Excitados por
un tono complejo los estímulos se localizan en diversos puntos. Con lo que se acaba de explicar, se llega a la conclusión que el oído humano es un sistema de extraordinaria precisión y de respuesta muy rápida, casi instantánea. Es importante mencionar que el oído también dispone de sistemas de protección, contra excesos de nivel sonoro, es decir, que se preserva al oído interno de las lesiones que una gran variación de presión sonora podría producir. Cuando aumenta el sonido, un músculo tensa el tímpano reduciendo su capacidad para vibrar, y se crea una modificación de la posición de los huesos de modo que el estribo toma un ángulo de incidencia distinto con respecto a la ventana oval y la fuerza aplicada sobre ésta es distinta. Todo este proceso recuerda un control automático de ganancia (C.A.G) (fig.2), que es lo que constituye efectivamente.
El
ruido El
ruido es uno de los factores que provoca una serie de problemas a edades
tempranas. Mucha gente joven adolece del oído
En la tabla siguiente se especifican unos valores relativos del nivel sonoro en diferentes ambientes. Eso servirá para que el lector tenga una orientación, y repito, relativa, de los niveles de exposición sonora a que se somete el individuo en su vida cotidiana. -
Fuentes consultadas:
Nueva generación de instrumentos musicales electrónicos. Autor: Juan Bermudez. Editorial: Boixareu editores Enciclopedia Espasa
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