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Università di Roma “La Sapienza”
                 Dipartimento di Neurologia e Otorinolaringoiatria




Dott. Giuseppe Attanasio, MD, PhD



                                                                     www.otoiatria.it
Direzionalità del suono (binauralità)
            Rinforzo dell’energia meccanica




DANNO DA
 TRAUMA
ACUSTICO
  A 4 KHz




     Differenza tra la pressione sonora misurata vicino alla
     membrana timpanica e quella misurata in campo libero
        (guadagno massimo tra 2 e 5 kHz, picco a 3-4 kHz)
a   b   1.   MARTELLO
        2.   INCUDINE
        3.   STAFFA E F.O.
        4.   MEMBRANA
             TIMPANICA
        5.   FINESTRA
             ROTONDA
        6.   TUBA DI
             EUSTACHIO

             MUSCOLI (a, b)
CSL
                             Incudine
                             (corpo)     Testa del martello

              Staffa



Muscolo stapediale e
 processo piramidale                                          Processo lungo del
                                                              martello (manico)

                                                               Tuba di Eustachio
      Nervo facciale
                                                              Membrana
                                                              timpanica


                               Corda timpani
MUSCOLI DELL’ORECCHIO MEDIO

                    • Protezione della coclea da
                        suoni a bassa frequenza (<2
 • M. TENSORE DEL       kHz) di intensità superiore a
  TIMPANO               90 dB
                    •   Rigidità alla catena ossiculare
                    •   Riduzione dei rumori
 • M. STAPEDIO          fisiologici (masticazione,
                        fonazione)
                    •   Miglioramento del rapporto
                        segnale-rumore
                    •   Aumento del range dinamico
CSL             Incudine



              Staffa                                   Collo del martello

                                                  Muscolo tensore del
                                                  timpano e processo
                                                  cocleariforme
Muscolo stapediale e
 processo piramidale


      Nervo facciale

                                                  Membrana
                                                  timpanica

                             Corda timpani
FATTORI CHE
                       INCUDINE
MARTELLO

                                      DETERMINANO IL
                                   GUADAGNO PRESSORIO DI
                                          25-30 dB
                       STAFFA

                                  1. La superficie vibratoria della M.T. è
                                  20 volte superiore di quella della staffa.
           MEMBRANA
           TIMPANICA
                                  2. Il processo lungo dell’incudine è più
                                  corto (1,3 volte) della testa e del manico
                                  del martello
                                  3. Forma della membrana timpanica
Elicotrema
                                LA COCLEA




Finestra rotonda



Staffa Fines. ovale
L’organo di Corti
L’organo di Corti
SCALA VEST.              CANALE
                         COCLEARE




              SC. TIMP
Microscopia ottica
ed elettronica a
scansione
STRIA VASCULARIS
1.   Attacco della M. di Reissner
2.   Cellule marginali
3.   Cellule basali
4.   Capillari sanguigni
MEMBRANA DI
REISSNER
LE STEREOCILIA
Cross-links e top-links
LE CELLULE CILIATE

                                        CELLULE CILIATE INTERNE                CELLULE CILIATE ESTERNE
NUMERO                                                3.500                                 12.000
FORMA                                                 Fiasco                              Cilindrica
STEREOCIGLIA:
                 Numero di ciglia                     Poche                                  Molte
                     Disposizione          3-4 file, leggermente curvate           6-7 file, a forma di V o W
         Attacco alla M. Tectoria                 Nessuno o labile            La ciglia più lunga fortemente adesa
ULTRASTRUTTURA:
          Posizione del nucleo                       Centrale                               Basale
          Organelli citoplasmatici                 Disseminati                 Adiacenti alla membrana cellulare
CELLULE DI SOSTEGNO                        Completamente circondate               Alla superficie ed alla base
INNERVAZ. AFFERENTE:
                  Terminazioni                        Tipo I                                Tipo II
                Numero di assoni                      27.000                                 2.100
             Cellule ciliate/assoni                    1,8/1                                 5,7/1
INNERVAZ. EFFERENTE:
                          Origine      Complesso olivare superiore laterale   Complesso olivare superiore mediale
     Terminazioni post-sinaptiche              Dendriti afferenti                     Base delle cellule
Vibrazione della
                       membrana basilare

          S.V.


           S.T.




Finestra rotonda




Staffa Fines. ovale
Ampiezza di vibrazione in risposta a 4 differenti frequenze di
       stimoli in rapporto alla distanza dalla staffa
  Il picco di massima ampiezza di depiazzamento varia in
            funzione della frequenza dello stimolo
LA TRASDUZIONE DEL SEGNALE
  SONORO

L’onda sonora muove la membrana basilare su e giù.
Le stereocilia delle OHCs in contatto con la membrana
tectoria vengono spostate verso la stria , si aprono i canali
ionici del K+ e le cellule si depolarizzano contrazione


La contrazione delle OHCs amplifica il movimento
dell’Organo di Corti e permette l’ancoraggio delle
stereocilia delle IHCs alla membrana tectoria




Il depiazzamento delle stereocilia delle IHCs le
depolarizza e attiva il messaggio elettrico che viene
inviato alla fibre nervosa afferente (tipo I)
DISTRIBUZIONE DELL’ACTINA
  NELL’ORGANO DI CORTI
DISTRIBUZIONE DELLA FODRINA
    NELL’ORGANO DI CORTI
+

-
INNERVAZIONE
 DELL’ORGANO DI CORTI
FASCIO
AFFERENTE




FASCIO
EFFERENTE
Fascio OC mediale   Fascio OC laterale
Spiral         Large, radial
   distribution
                   distribution and
  and synapse
                       synapse
   exclusively
                    predominantly
       with
                       with the
    dendrites
                  receptors cells

Fascio laterale   Fascio mediale
AZIONI DEL SISTEMA EFFERENTE
OLIVO-COCLEARE

 • Soppressione delle risposte del nervo acustico
    (Guinan & Gifford, 1988; Liberman, 1989)
 • Protezione da trauma acustico
    (Rajan et al., 1988; Attanasio et al., 1999)
 • Effetto anti-mascheramento
    (Nieder & Nieder, 1970; Kawase, 1993)
Circa 30.000 fibre
95% alle cellule ciliate interne (IHC)
5% alle cellule ciliate esterne (OHC)




                     GANGLIO SPIRALE
                     (Corpi cellulari del
                     nervo acustico)
ECoG
          OHC + IHC


  60 dB

          OHC
ECoG        +80

            -80


             Potenz. Rif. : 0




       CM
       SP

       PA
FISIOLOGIA DEL NERVO ACUSTICO
  Le CURVE DI SINTONIA (Tuning Curves) sono la
misura più diretta della funzione di ogni singola fibra




                                     La punta della curva
                                     corrisponde alla
                                     frequenza
                                     caratteristica della
                                     fibra nervosa
NERVO UDITIVO




BASSE FREQUENZE (<3 kHz)   ALTE FREQUENZE (>3 kHz)
ISTOGRAMMI PST
                            NUCLEO COCLEARE
Random, all’onset                                     Gruppo di
dello stimolo                                         risposte non
(simile alle                                          correlate alla
scariche del nervo                                    frequenza
alle alte frequenze)

                       PRIMARY-LIKE     CHOPPERS


Random, dopo una                                      Una sola
pausa successiva ad                                   scarica
un ripido evento
all’onset


                         PAUSERS      ON-RESPONDERS
ISTOGRAMMI PST
                    CORPO TRAPEZOIDE




BASSE FREQUENZE (<3 kHz)      ALTE FREQUENZE (>3 kHz)
Primary Auditory Pathway   Non-primary pathways

1.   Solco laterale
2.   Area temporale
3.   Area uditiva
     primaria
Circonvoluzioni trasversali di
Heshl (area 41 di Brodmann)                A.B.R.
     Aree 22 e 52




                                   V: collicolo inferiore (5,7)




                                   IV: lemnisco laterale (5,7)

                                          III: compl. Oliv. Sup.(3,8)

                                 II: nucleo cocleare (2,8)
                                          I: nervo acustico (1,6ms)

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  • 1. Università di Roma “La Sapienza” Dipartimento di Neurologia e Otorinolaringoiatria Dott. Giuseppe Attanasio, MD, PhD www.otoiatria.it
  • 2.
  • 3. Direzionalità del suono (binauralità) Rinforzo dell’energia meccanica DANNO DA TRAUMA ACUSTICO A 4 KHz Differenza tra la pressione sonora misurata vicino alla membrana timpanica e quella misurata in campo libero (guadagno massimo tra 2 e 5 kHz, picco a 3-4 kHz)
  • 4. a b 1. MARTELLO 2. INCUDINE 3. STAFFA E F.O. 4. MEMBRANA TIMPANICA 5. FINESTRA ROTONDA 6. TUBA DI EUSTACHIO MUSCOLI (a, b)
  • 5. CSL Incudine (corpo) Testa del martello Staffa Muscolo stapediale e processo piramidale Processo lungo del martello (manico) Tuba di Eustachio Nervo facciale Membrana timpanica Corda timpani
  • 6. MUSCOLI DELL’ORECCHIO MEDIO • Protezione della coclea da suoni a bassa frequenza (<2 • M. TENSORE DEL kHz) di intensità superiore a TIMPANO 90 dB • Rigidità alla catena ossiculare • Riduzione dei rumori • M. STAPEDIO fisiologici (masticazione, fonazione) • Miglioramento del rapporto segnale-rumore • Aumento del range dinamico
  • 7. CSL Incudine Staffa Collo del martello Muscolo tensore del timpano e processo cocleariforme Muscolo stapediale e processo piramidale Nervo facciale Membrana timpanica Corda timpani
  • 8. FATTORI CHE INCUDINE MARTELLO DETERMINANO IL GUADAGNO PRESSORIO DI 25-30 dB STAFFA 1. La superficie vibratoria della M.T. è 20 volte superiore di quella della staffa. MEMBRANA TIMPANICA 2. Il processo lungo dell’incudine è più corto (1,3 volte) della testa e del manico del martello 3. Forma della membrana timpanica
  • 9. Elicotrema LA COCLEA Finestra rotonda Staffa Fines. ovale
  • 11. L’organo di Corti SCALA VEST. CANALE COCLEARE SC. TIMP
  • 12.
  • 13.
  • 14.
  • 16.
  • 17. STRIA VASCULARIS 1. Attacco della M. di Reissner 2. Cellule marginali 3. Cellule basali 4. Capillari sanguigni
  • 21.
  • 22. LE CELLULE CILIATE CELLULE CILIATE INTERNE CELLULE CILIATE ESTERNE NUMERO 3.500 12.000 FORMA Fiasco Cilindrica STEREOCIGLIA: Numero di ciglia Poche Molte Disposizione 3-4 file, leggermente curvate 6-7 file, a forma di V o W Attacco alla M. Tectoria Nessuno o labile La ciglia più lunga fortemente adesa ULTRASTRUTTURA: Posizione del nucleo Centrale Basale Organelli citoplasmatici Disseminati Adiacenti alla membrana cellulare CELLULE DI SOSTEGNO Completamente circondate Alla superficie ed alla base INNERVAZ. AFFERENTE: Terminazioni Tipo I Tipo II Numero di assoni 27.000 2.100 Cellule ciliate/assoni 1,8/1 5,7/1 INNERVAZ. EFFERENTE: Origine Complesso olivare superiore laterale Complesso olivare superiore mediale Terminazioni post-sinaptiche Dendriti afferenti Base delle cellule
  • 23. Vibrazione della membrana basilare S.V. S.T. Finestra rotonda Staffa Fines. ovale
  • 24. Ampiezza di vibrazione in risposta a 4 differenti frequenze di stimoli in rapporto alla distanza dalla staffa Il picco di massima ampiezza di depiazzamento varia in funzione della frequenza dello stimolo
  • 25. LA TRASDUZIONE DEL SEGNALE SONORO L’onda sonora muove la membrana basilare su e giù. Le stereocilia delle OHCs in contatto con la membrana tectoria vengono spostate verso la stria , si aprono i canali ionici del K+ e le cellule si depolarizzano contrazione La contrazione delle OHCs amplifica il movimento dell’Organo di Corti e permette l’ancoraggio delle stereocilia delle IHCs alla membrana tectoria Il depiazzamento delle stereocilia delle IHCs le depolarizza e attiva il messaggio elettrico che viene inviato alla fibre nervosa afferente (tipo I)
  • 26. DISTRIBUZIONE DELL’ACTINA NELL’ORGANO DI CORTI
  • 27. DISTRIBUZIONE DELLA FODRINA NELL’ORGANO DI CORTI
  • 28. + -
  • 29. INNERVAZIONE DELL’ORGANO DI CORTI FASCIO AFFERENTE FASCIO EFFERENTE
  • 30.
  • 31. Fascio OC mediale Fascio OC laterale
  • 32. Spiral Large, radial distribution distribution and and synapse synapse exclusively predominantly with with the dendrites receptors cells Fascio laterale Fascio mediale
  • 33. AZIONI DEL SISTEMA EFFERENTE OLIVO-COCLEARE • Soppressione delle risposte del nervo acustico (Guinan & Gifford, 1988; Liberman, 1989) • Protezione da trauma acustico (Rajan et al., 1988; Attanasio et al., 1999) • Effetto anti-mascheramento (Nieder & Nieder, 1970; Kawase, 1993)
  • 34.
  • 35. Circa 30.000 fibre 95% alle cellule ciliate interne (IHC) 5% alle cellule ciliate esterne (OHC) GANGLIO SPIRALE (Corpi cellulari del nervo acustico)
  • 36. ECoG OHC + IHC 60 dB OHC
  • 37. ECoG +80 -80 Potenz. Rif. : 0 CM SP PA
  • 38. FISIOLOGIA DEL NERVO ACUSTICO Le CURVE DI SINTONIA (Tuning Curves) sono la misura più diretta della funzione di ogni singola fibra La punta della curva corrisponde alla frequenza caratteristica della fibra nervosa
  • 39. NERVO UDITIVO BASSE FREQUENZE (<3 kHz) ALTE FREQUENZE (>3 kHz)
  • 40. ISTOGRAMMI PST NUCLEO COCLEARE Random, all’onset Gruppo di dello stimolo risposte non (simile alle correlate alla scariche del nervo frequenza alle alte frequenze) PRIMARY-LIKE CHOPPERS Random, dopo una Una sola pausa successiva ad scarica un ripido evento all’onset PAUSERS ON-RESPONDERS
  • 41. ISTOGRAMMI PST CORPO TRAPEZOIDE BASSE FREQUENZE (<3 kHz) ALTE FREQUENZE (>3 kHz)
  • 42. Primary Auditory Pathway Non-primary pathways 1. Solco laterale 2. Area temporale 3. Area uditiva primaria
  • 43. Circonvoluzioni trasversali di Heshl (area 41 di Brodmann) A.B.R. Aree 22 e 52 V: collicolo inferiore (5,7) IV: lemnisco laterale (5,7) III: compl. Oliv. Sup.(3,8) II: nucleo cocleare (2,8) I: nervo acustico (1,6ms)