Desde vibraciones en el aire hasta señales eléctricas disparadas en el cerebro
En este artículo, repasaremos la anatomía de la oreja y la función de las diferentes partes.
Incluiremos información sobre:
- El viaje de un sonido – En el aire al cerebro
- Cómo localizamos el sonido – localización de sonido
- Cómo analizamos el sonido y por qué nos gusta la música alta
- percepción del sonido – volumen y tono
- Protección auditiva
Veremos cómo interpretamos los sonidos que entran en nuestros oídos y la importancia de protegerlos. Empecemos.
Alto y claro
Para el amante de la música, la capacidad de escuchar y disfrutar la música es una de las mejores experiencias del mundo. Es el compañero constante a lo largo de toda nuestra vida. Pero, ¿cómo funciona el mecanismo auditivo?
Todo sonido es vibración, las moléculas en un medio se ponen en movimiento, excitando las partículas en su entorno. A medida que el sonido se dispersa, entra en contacto con varios objetos, y uno de ellos somos nosotros, nuestros cuerpos y, lo que es más importante, nuestros oídos.
Una vez allí, se producen toda una serie de procesos y transformaciones verdaderamente notables. El nivel de detalle que se puede recopilar escuchando es asombroso.
Tabla de contenidos
- Magia binaural: cómo viaja el sonido
- El oído externo
- Localización de sonido
- Filtrado de pabellón auricular
- Diferencias interaurales de tiempo y nivel
- Por la madriguera del conejo
- el oído medio
- El amplificador dentro de nuestra cabeza
- Reflejo Acústico
- el oido interno
- Análisis de frecuencia
- Escuche caer un alfiler
- Igual sonoridad
- Ir con una sonrisa
- Percepción del tono
- Inclinar el fiel de la balanza
- Seguridad
- Conclusión
Magia binaural: cómo viaja el sonido
La forma en que opera el sonido en el aire es la misma o análoga a la forma en que el oído procesa el sonido.
Cuando se produce un sonido en el aire, provoca compresión en las partículas alrededor de esa fuente, se aplastan juntas. Después de lo cual, se separan, causando rarefacción.
Si todo esto suena un poco técnico, el siguiente gráfico del Dr. Daniel A. Russell demuestra lo que está sucediendo.
Cuando una molécula o partícula de aire se excita con un sonido, se mueve hacia adelante y hacia atrás en su propia área, interactuando (compresión y rarefacción) con otras partículas.
Las partículas en sí mismas no se mueven por el aire, pero su movimiento crea una onda que transfiere esta energía por el aire.
Es esta onda la que finalmente llega a la parte exterior de nuestros oídos. Se recoge y se dirige a través del oído y hacia nuestro cerebro para su procesamiento. Suponiendo que sus oídos estén en buenas condiciones de funcionamiento, si el sonido es música, el resultado es una recreación casi perfecta de la fuente, en toda su complejidad.
El oído externo
El primer puerto de escala para cualquier sonido que llega es el oído externo, la pinna (o aurícula), y como tenemos 2 nuestras pinnas. En el lenguaje común, estos SON nuestros oídos, las 2 cosas carnosas que cuelgan de nuestras cabezas.
El pinna tiene una forma muy compleja, llena de surcos, crestas y valles. Como una huella dactilar, cada uno es único.
Localización de sonido
La primera función de nuestras pinnas es ayudar con localización de sonido, nos ayudan a averiguar de dónde viene un sonido. Esto puede parecer una tarea sencilla, pero es, de hecho, un proceso muy complejo.
Cada pinna filtra el sonido que llega. Si se genera un sonido en el plano horizontal (también conocido como ‘azimut’, ver imagen), en cualquier lugar, desde directamente al frente hasta directamente frente a nuestros oídos, se produce una cantidad limitada de filtrado.
Se produce algún filtrado debido a nuestras cabezas (o función de transferencia relacionada con la cabeza, HRTF). Por ejemplo, si un sonido proviene de nuestro lado izquierdo, tiene que viajar alrededor de la cabeza para llegar a nuestro oído derecho.
Si alguien te está hablando y se tapa la boca, el sonido se filtra, con menos contenido de alta frecuencia, se vuelve más apagado. Lo mismo sucede con la cabeza, por lo que el sonido que llega al oído derecho es más filtrado, más apagado que el sonido que llega más directamente al oído izquierdo.
Si la fuente de un sonido viaja más lejos, yendo detrás de nuestras orejas, ambos pabellones auditivos filtran el sonido.
Filtrado de pabellón auricular
El orificio en nuestro pabellón auricular que conduce al canal auditivo se conoce como concha. Cuando el sonido llega desde el frente, los surcos, crestas y valles de nuestras orejas dirigen el sonido a la concha.
Cuando el sonido proviene de atrás, el sonido directo se filtra a medida que se refleja en la parte posterior de nuestras orejas. Lo que oímos es una mezcla de sonido filtrado e indirecto, y esta es una pista o indicador que nos dice cuándo un sonido se mueve a nuestro alrededor o viene por detrás.
Armados con este conocimiento, los diseñadores de sonido y los fabricantes de equipos pueden manipular el audio en los campos estéreo y envolvente.
Al usar un ecualizador (EQ), o técnicas más sofisticadas, al alterar el contenido de frecuencia de los diferentes canales, el sonido se percibirá como proveniente de diferentes direcciones.
En términos de su equipo para escuchar música, es una razón importante por la cual ambos canales en sus parlantes y auriculares deberían funcionar perfectamente. Cualquier problema se hace evidente rápidamente debido a la sensibilidad del oído.
Diferencias interaurales de tiempo y nivel
Otra forma en que el oído externo ayuda con la localización del sonido es midiendo las diferencias en el nivel (volumen o intensidad) y el tiempo que llega a los oídos.
Las diferencias de nivel se denominan diferencia de nivel interaural (ILD), también conocida como diferencia de intensidad interaural (ILD). Las diferencias en el tiempo se conocen como diferencia horaria interaural.
Estas diferencias pueden ser muy sutiles, pero, de nuevo, todo lo relacionado con el sistema auditivo es sutil. Puede que no te hayas topado con estos términos, pero sin duda has tenido la ocasión de utilizarlos.
Para ayudar a determinar de dónde proviene un sonido, gira la cabeza hacia la izquierda o hacia la derecha, o incluso la inclina en ángulo. Al hacerlo, está ajustando estas diferencias de tiempo y nivel, después de lo cual orientará su cabeza para mirar directamente a la fuente del sonido, identificando así su ubicación.
Incluso sin mover la cabeza, las diferencias de tiempo y volumen nos permiten aproximarnos a la direccionalidad.
Al igual que con el filtrado de sonido, los músicos y los ingenieros de sonido y audio utilizan este conocimiento para espacializar la reproducción de música.
Por la madriguera del conejo
Una vez que el sonido llega al pabellón auricular, se dirige hacia el canal auditivo, también conocido como canal auditivo.
Este canal no solo funciona como un camino hacia el oído medio. Debido a su longitud, la concha (la abertura en el pabellón auricular), y el hecho de que está cerrada en el otro extremo debido al tímpano, forma una cavidad resonante.
Como cualquier tubo cerrado (imagínese soplando sobre la parte superior de una botella), el tamaño del tubo y su capacidad interna afectan la frecuencia o el tono en el que resuena.
En humanos, este rango de frecuencia está entre 2000 y 5000 Hz. El canal auditivo resuena naturalmente en este rango de frecuencia, amplificando las frecuencias que residen en este rango.
Esto es particularmente útil para comprender el habla, ya que los sonidos consonánticos de la voz, como k, p, s, t, se encuentran en este rango.
el oído medio
Esta es la parte del oído responsable de acción mecánica y transferencia de energía. Una vez que el sonido viaja por el canal auditivo, la primera parte del medio que encuentra es el tímpano o la membrana timpánica.
La analogía de un tambor es útil. Cuando el sonido golpea el tímpano, vibra, como un palo golpeando la piel de un tambor.
En un tambor real, el sonido de la piel es amplificado por el caparazón resonante al que está unida la piel. En el tímpano, la membrana está unida a 3 huesos conectados. Son estos huesos los que reciben la energía que el tímpano está creando cuando vibra y la transfiere al oído interno.
Estos huesos se llaman maleo, yunquey estribomás conocido como el martillo, yunquey estribo, por su parecido con esos objetos. En conjunto, estos huesos se conocen como huesecillos.
El oído medio tiene 2 funciones:
- Amplificar el sonido entrante
- Reflejo acústico
El amplificador dentro de nuestra cabeza
El primer trabajo del oído medio es amplificar el sonido entrante.
El martillo, o martillo, es el hueso que está conectado al tímpano, y el yunque, o yunque, está unido al martillo. Juntos funcionan como un pistón en un motor. El yunque está unido al estribo, que a su vez está conectado al ventana ovaladaparte del oído interno.
Mientras que el oído externo y medio operan en el aire, el oído interno está encerrado en líquido. El tímpano tiene una superficie más grande en comparación con la ventana oval a la que está unido.
El efecto de estas diferencias es que hay menos resistencia al movimiento en la ventana oval. Convierte el sonido recibido del tímpano en mayor energía, amplificando el sonido.
Reflejo Acústico
El segundo trabajo del oído interno es que intenta proteger el sistema auditivo de sonidos fuertes y daños. Esto se conoce como reflejo acústico.
Cuando se enfrenta a sonidos fuertes sostenidos, 2 músculos, el músculo estapedio y el músculo tensor del tímpano entran en acción en un intento de proteger el oído.
El músculo tensor del tímpano restringe el movimiento del tímpano para disminuir la vibración y la transferencia de energía.
El músculo estapedio mueve el estribo hacia atrás desde la ventana oval para reducir la energía que se transfiere al oído interno.
Como todos los músculos, con el tiempo se debilita y se vuelve menos efectivo a medida que envejecemos. Por lo tanto, cuanto más envejece, menos capaz es su oído medio para reducir el volumen excesivo y proteger el interior del oído contra daños.
El reflejo acústico es efectivo para combatir pequeñas cantidades de volumen sostenido.
El reflejo acústico no es efectivo contra impactos repentinos como explosiones fuertes o estallidos repentinos de ruido. Su tiempo de respuesta no es lo suficientemente rápido para captar el transitorio rápido, o el inicio, de la explosión inicial.
el oido interno
Cuando comienzas a descubrir cómo funciona el oído, se vuelve más misterioso cuanto más viajas hacia adentro. El exterior y el medio ya son asombrosos en su diseño y las funciones que llevan a cabo.
Con el oído, todo es a pequeña escala, pero los resultados son sobresalientes y dan forma a nuestra percepción y comprensión del mundo en el que vivimos.
Cuando se trata del oído interno, las cosas comienzan a ponerse realmente extrañas, casi ciencia ficción. Hasta ahora, el sonido y todas las funciones del oído se han producido en el aire. Ahora entramos en líquido.
El sonido se transmite al interior desde el estribo, que está unido a la ventana oval. La ventana oval es parte de la cóclea, un tubo enrollado en espiral que se asemeja a un caracol.
A medida que el estribo se mueve con su acción similar a un pistón que mueve la ventana oval hacia adentro y hacia afuera, desplaza el líquido dentro de la cóclea.
Análisis de frecuencia
Se acumulan ondas dentro de la cóclea, que desplazan el membrana basilar. La función de la membrana basilar es analizar la frecuencia de los sonidos que ingresan al oído interno.
Es estrecho y delgado en la base de la cóclea, volviéndose más ancho y grueso a lo largo de su longitud hasta el ápice.
Se puede hacer una analogía con los instrumentos de la orquesta. Los instrumentos pequeños con cuerdas más delgadas, como los violines, producen la frecuencia más alta. Cuanto más fina es la cuerda y el cuerpo, más fácil vibra y resuena.
Con un instrumento como el contrabajo, de cuerdas gruesas y cuerpo grande. Es responsable de las notas más graves de la orquesta.
La sección que analiza las frecuencias altas es la más cercana al estribo del oído medio. Este recibe la mayor cantidad de energía cuando se recibe un volumen excesivo. Como resultado, esta es la frecuencia que más susceptible a daños.
Escuche caer un alfiler
La membrana basilar está revestida con diminutas células ciliadas a lo largo de su longitud. Cuando se recibe un sonido de una frecuencia particular, las células ciliadas en esa área se excitan o se doblan, y este movimiento se convierte en descargas nerviosas.
Es en esta etapa, el sonido, que se originó en el aire, que se convirtió en energía mecánica, después de lo cual se realizó un análisis de frecuencia, y esta información se convirtió en una señal eléctrica, viaja por el nervio auditivo (parte del nervio vestibulococlear). ) y al cerebro para ser interpretado como sonido. Todo un viaje.
Ahora que hemos cubierto la anatomía y la función del oído, veamos cómo interpretamos el tono o la frecuencia de los sonidos que escuchamos y el volumen o la amplitud de estas señales.
Igual sonoridad
Tan asombroso como es el sistema auditivo, no es perfecto. No escuchamos todas las frecuencias al mismo volumen.
Cuando nuestros oídos se prueban usando tonos de 20 Hz a 20 000 Hz, se toman medidas de cuándo percibimos cada tono con el mismo volumen. El resultado es un curva de igual volumen.
Cuando está presente con sus resultados, no hay necesidad de asustarse. Eres igual que cualquier otro ser humano. Continuará escuchando música exactamente de la misma manera que antes.
Una cosa que sí explica es por qué disfrutamos escuchando música a un volumen alto. Si observa el gráfico, notará que la respuesta se vuelve más lineal o más recta a niveles más altos de dB SPL, el eje Y. Esto se relaciona con el volumen.
Los niveles de volumen o niveles de presión sonora (SPL) se miden en dB SPL. Esta es una escala que se relaciona con la forma en que escuchamos los niveles de sonido o el volumen en el aire.
A volúmenes más altos, escuchamos el rango de frecuencia de manera más uniforme. Esto se nota más en los mínimos y máximos. Zonas donde nuestros oídos son menos sensibles. Cuando queremos sentir los graves, buscamos esa perilla de volumen.
Ir con una sonrisa
Hay una forma alternativa de obtener este sonido a volúmenes más bajos, ecualización, ajustando el balance de frecuencia. Es posible que te hayas encontrado con una firma de sonido en forma de V.
Si compara el mismo volumen y las curvas en forma de V, verá un patrón. La firma de sonido en forma de V compensa la forma en que escuchamos. Las curvas de igual volumen muestran que somos más sensibles alrededor de 3kHz.
Mostramos anteriormente que esto es el resultado de la resonancia del canal auditivo en el oído externo. Entonces, la curva en forma de V tiene esto y otros factores en cuenta. Por lo tanto, el rango de 3 kHz no está potenciado, mientras que aumenta los graves y los agudos, donde somos menos sensibles.
El efecto de esto nos permite disfrutar de una mezcla de frecuencia completa cuando escuchamos música a volúmenes más bajos.
Percepción del tono
El tono es cómo percibimos la frecuencia. El tono es subjetivo, pocas personas además de los músicos con formación clásica tienen un tono perfecto, la capacidad de escuchar una nota y nombrar su tono, C, D, E, etc.
Aún menos personas pueden escuchar un sonido, una frecuencia tan pura, una onda sinusoidal, y decir qué frecuencia es. Algunos ingenieros de sonido pudieron aproximar el valor o rango, pero no el valor exacto.
También percibimos el tono logarítmicamente. Para demostrar esto, si se nos presenta una frecuencia de 100 Hz y luego duplicamos la frecuencia a 200 Hz, obtenemos un tono una octava más alto. Una octava es un término musical que significa doblar el tono.
Si luego se nos presentara una frecuencia de 1000 Hz, para escuchar una nota una octava más alta, nuevamente necesitamos duplicar la frecuencia. Esta vez hace falta un salto de 1000Hz, a 2000Hz, para escuchar la misma diferencia.
Inclinar el fiel de la balanza
Esto demuestra que nuestros oídos son más sensibles a los cambios de frecuencia a valores más altos. Cuando hacemos un ajuste en el balance de frecuencias de la música, ya sea que seamos ingenieros de sonido o simplemente usemos el ecualizador gráfico en nuestro equipo de alta fidelidad, usamos una escala logarítmica.
En la primera imagen, utilizando la escala logarítmica, vemos que el valor de los rangos aumenta en el eje x, el eje de frecuencia, a medida que aumentan los valores. Esto refleja cómo escuchamos y tiene el mayor sentido musical para nosotros.
La segunda imagen utiliza una escala lineal. Ambas imágenes muestran la misma pieza musical. A medida que los valores aumentan en el eje x, el rango de valores permanece constante.
Si se tratara de un ecualizador gráfico, la mayoría de los controles serían inútiles, mientras que los que afectaran al sonido no ofrecerían suficiente control.
Toda la información está agrupada en el lado izquierdo. No se puede obtener información útil de esto.
Seguridad
Ahora que sabemos cómo funciona todo, podemos hablar de salud y seguridad. El daño auditivo ocurre con bastante facilidad, ¡así que esta será una sección aleccionadora! Los hábitos de escucha modernos ignoran la información estadística. Todo esto se expondrá claramente aquí.
Los niveles de volumen o niveles de presión sonora (SPL) se miden en dB SPL. Esa puede ser una forma difícil de juzgar el volumen sin un dispositivo de medición. El gráfico anterior ofrece algunas comparaciones útiles.
Por suerte, también hay muchas aplicaciones disponibles para teléfonos móviles que te permiten medir la presión sonora en tu ubicación.
No son solo la música y los conciertos los que pueden causar daños auditivos. Hay muchas situaciones en la vida diaria en las que estamos expuestos a una dosis de volumen poco saludable.
Actividades diarias
- Música de teléfonos, dispositivos de escucha, sistemas de alta fidelidad
- Práctica musical, ya sea solo o con otros músicos.
- Clases de fitness y gimnasios
- Juguetes infantiles
Eventos
- Conciertos, restaurantes y bares.
- Eventos deportivos
- salas de cine
Herramientas, Maquinaria y más
- Herramientas eléctricas
- electrodomésticos de cocina
- sirenas
- armas de fuego
No puede permanecer en una burbuja insonorizada en un intento de proteger su audición. Lo que es importante darse cuenta es que se trata de exposición y conciencia.
Puede reducir su exposición limitando la cantidad de tiempo que pasa escuchando a un volumen determinado. Si tiene el control, puede reducir el volumen; si no, puede usar protección auditiva.
En el lugar de trabajo, esto está previsto por la ley, cuando los niveles de ruido superan un cierto volumen.
En su tiempo personal, es su responsabilidad proteger su propia audición. Como usar protector solar en verano, es algo que debes tener y usar, sin pensar.
Placer y dolor
Las curvas de igual volumen muestran por qué nos gusta la música alta, el poder y la energía que afecta a nuestros oídos y cuerpo. No hay nada mejor que sentarse en la primera fila de un concierto o pararse frente a un sistema de sonido potente.
Todos hemos experimentado la sensación de que nuestros oídos «zumbaran» después de venir de un concierto o club ruidoso. Esperemos que después de unas horas, o a la mañana siguiente, el timbre haya dejado de sonar. Esto se conoce como un cambio de umbral temporal.
No es un efecto saludable ni normal, y puedes tomarlo como una advertencia de que has estado dañando tu audición. Es el resultado de que las células ciliadas de la membrana basilar se doblen durante un período prolongado, lo que lleva algún tiempo para recuperarse.
Si este comportamiento de escucha continúa, puede resultar en un cambio de umbral permanente, que se experimenta como la condición tinnitus.
Tu oído cree que escuchas un sonido, frecuencias particulares, cuando no estás escuchando nada. Las células ciliadas se doblan permanentemente y continúan enviando señales al cerebro.
Todavía puede escuchar, pero la condición es muy preocupante y debería ser motivo de preocupación. Es una señal de que necesita modificar drásticamente sus hábitos de escucha o le seguirá la sordera.
Hay muchas opciones disponibles para proteger su audición y para todos los presupuestos. Desde las sencillas tipo foam, hasta algo más reutilizable y efectivo. Para soluciones personalizadas, puede visitar a su audiólogo local y obtener un conjunto hecho a medida para sus oídos.
En el gráfico anterior, puede ver que a menudo solo somos conscientes de que nos estamos dañando los oídos a volúmenes muy altos,> 120 dB SPL. El daño auditivo puede ocurrir muy por debajo de esto.
Debe hacerse examinar los oídos con regularidad, al igual que un examen de la vista, para asegurarse de que no se hayan producido daños y ajustar sus hábitos de escucha, si es el caso.
Con el cuidado y la conciencia adecuados, puede seguir disfrutando de escuchar música ahora y en el futuro lejano.
Conclusión
La audición es algo que damos por sentado. Empezamos a hacerlo incluso antes de salir del útero, después de 18 semanas podemos empezar a escuchar.
Ya sea que nos maravillemos con los sonidos de la naturaleza o el poder inmersivo de la música que cambia la vida, nuestro mecanismo auditivo está en movimiento.
Capturar vibraciones del aire y enviar señales a nuestro cerebro es un regalo precioso. Como tal, debemos darle nuestro máximo respeto, protegerlo y cuidarlo durante toda nuestra vida.
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