Unidad 8 Biofísica sensorial Dr. Juan José Aranda Aboy Profesor e Investigador Titular

Dr. Juan José Aranda Aboy Contenido y Objetivos Luz y Visión Fuentes luminosas. Receptores luminosos. Agudeza visual. Sonido Intensidad y Decibeles. Oído externo, medio e interno. Fenómenos de transducción. Caracterizar y explicar los elementos que integran los sistemas de percepción visual y auditiva de los seres humanos. Dr. Juan José Aranda Aboy

Dr. Juan José Aranda Aboy FÍSICA DE LA AUDICIÓN TEORÍA GENERAL DE ONDAS. FÍSICA DE LA VOZ: Las ondas sonoras. Cualidades del sonido. Intensidad y nivel de intensidad. Física de la fonación y la producción del habla. FÍSICA DE LA AUDICIÓN: El oído humano. El sentido de la audición. Sensibilidad del oído humano. Bases físicas de la audición. Mediciones sonoras de la audición humana. EMPLEO DE LAS ONDAS SONORAS EN MEDICINA: Efecto Doppler. Métodos acústicos de investigación en clínica. Los infrasonidos y su empleo en la terapéutica médica. Los ultrasonidos y su empleo médico. Ruido, guerra con el ruido. Dr. Juan José Aranda Aboy

Dr. Juan José Aranda Aboy Estructura del oído El órgano del oído puede dividirse en tres partes: Oído Externo.- Formado por el pabellón de la oreja y el conducto auditivo externo, que se encuentra abierto por su extremo superficial y cerrado en su extremo profundo por la membrana del tímpano. Oído Medio.- Formado por la caja del tímpano y la cadena de huesecillos: martillo, yunque y estribo. Oído Interno.- Integrado por: Estructura del caracol: Tubo en espiral. Membrana basilar: fibras transversales dispuestas en forma aproximadamente paralela. Órgano de Corti: Integrado por células ciliadas Dr. Juan José Aranda Aboy

Dr. Juan José Aranda Aboy Estructura anatómica El oído medio. Dr. Juan José Aranda Aboy Detalle del caracol desplegado.

Dr. Juan José Aranda Aboy Anatómica … Dr. Juan José Aranda Aboy

Corte transversal de la membrana basilar Dr. Juan José Aranda Aboy

Mecanismo de la Audición El oído transforma señales acústicas en nerviosas con capacidad de discriminar las frecuencias, por lo que pueden distinguirse los sonidos por su altura. El conducto auditivo externo desempeña el papel de un resonador: el aire contenido en él entra en vibración con una frecuencia propia comprendida entre los 2000Hz y los 5000Hz, produciendo una amplificación de 5dB a 10dB. El oído medio transmite el sonido de un medio gaseoso al medio líquido contenido en el caracol, de diferentes propiedades mecánicas. La supresión de la cadena de huesecillos aumenta en alrededor de 60dB la intensidad mas débil que el oído pude captar. Dr. Juan José Aranda Aboy

Functional diagram of the human ear. The outer ear collects sound waves from the environment and channels them to the tympanic membrane (ear drum), a thin sheet of tissue that vibrates in synchronization with the air waveform. The middle ear bones (hammer, anvil and stirrup) transmit these vibrations to the oval window, a flexible membrane in the fluid filled cochlea. Contained within the cochlea is the basilar membrane, the supporting structure for about 12,000 nerve cells that form the cochlear nerve. Due to the varying stiffness of the basilar membrane, each nerve cell only responses to a narrow range of audio frequencies, making the ear a frequency spectrum analyzer. Dr. Juan José Aranda Aboy

Dr. Juan José Aranda Aboy Oído Interno Se producen fenómenos: mecánicos: Mecanismo de la transducción. Discriminación de frecuencias. eléctricos: Potencial endolinfático: diferencia de potencial entre la endolinfa y la perilinfa en el conducto coclear. Su valor es aproximadamente 80mV. Potenciales de suma: Modificaciones del potencial endolinfático cuando llegan las vibraciones del sonido al oído interno. Potenciales microfónicos: potencial alterno con la misma frecuencia que el sonido original. Dr. Juan José Aranda Aboy

Mecanismo de la Transducción La velocidad de propagación de las ondas varía sobre la membrana basilar y es distinta para frecuencias diferentes. Dr. Juan José Aranda Aboy

Propiedades de la sensación auditiva Sonoridad: permite clasificar sonidos en mas ó menos débiles. Altura: permite considerarlos como graves ó agudos. Timbre: permite distinguir entre dos sonidos de igual altura. Dr. Juan José Aranda Aboy

Campo de la sensación auditiva Está limitado por valores extremos de intensidad y frecuencia: Intensidad: El umbral depende de la frecuencia. Frecuencia: En casos individuales, llega a valores extremos entre 16Hz y 22kHz. Dr. Juan José Aranda Aboy

Audio data rate vs. sound quality. The sound quality of a digitized audio signal depends on its data rate, the product of its sampling rate and number of bits per sample. This can be broken into three categories, high fidelity music (706 kbits/sec), telephone quality speech (64 kbits/sec), and compressed speech (4 kbits/sec). Dr. Juan José Aranda Aboy

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Bronzino, et. al. BME Handbook Ch04, “Vision System” y Ch05 Auditory System” Davidovits,P. “Physics in Biology and Medicine” 2nd Ed. Academic Press, 2001 (ISBN 0-12-204840-7) Caps. 12, pp 151-167; y 15, pp 200-222 Frumento S.A. “Biofísica” 3ra edición. Ed. Mosby / Doyma Libros, 1995, (ISBN 84-8174-073-X) Caps. 20 al 23, pp 373-448 Jou,D.; Llebot,J.E. y Pérez García,C. “Física para Ciencias de la Vida” McGrawHill / Interamericana, 1994 (ISBN 84-481-1817-0) Caps. 5, pp 229-310; y 7, pp 381-486 Parisi,M. “Temas de Biofísica”. McGrawHill /Interamericana, 2001 (ISBN 956-278-144-5) Cap. 6, pp 107-132 Dr. Juan José Aranda Aboy