12. GAIA: ZENTZUMEN BEREZIAK

Transcript

1 12. GAIA: ZENTZUMEN BEREZIAK Existitzen diren bost zentzumen bereziak (usaimena, dastamena, entzumena, oreka eta ikusmena) entzefaloan kontzentratuak daude. Zentzumen somatikoetan bezala, hauetan ere, inguruneko informazioa ekintza-potentzialetan eraldatzeko hartzaileak egongo dira eta gero, informazio hori garunak interpretatuko du. 1. USAIMENA Zentzumen-neurona primarioen (usaimen-zelulak) bukaeran zilioak dituzte eta mukosan daude murgilduak. Mukosa horretan disolbatzen diren usaimen-molekulek zilioetako hartzaileak aktibatuko dituzte eta ekintza-potentzialak sortuko dira. Sinapsi bidez, informazioa usaimen-erraboilaren barnean dauden zentzumen-neurona sekundarioetara garraiatuko da eta hortik usaimen-kortexera. Gainera, amigdalara eta hipokanpora ere aferentziak proiektatuko dira eta horregatik usaimena lotura handia du oroimena eta emozioekin. 2. DASTAMENA Dastamena guztiz lotua dago usaimenari, izan ere, askotan elikagai baten dastamena deritzoguna, egiatan, elikagai horren usaina da. Usaimenerako ehunka hartzaile mota dauden arren, dastamena soilik bost sentsazioen konbinazioa da: gozoa, garratza, gazia, mingotsa eta umami (glutamatoarekin lotutako gustua). Oso interesgarria da aipatzea soilik bost zaporeen sentsazio eduki arren, bakoitza gorputzaren oinarrizko funtzio batekin lotua dagoela: - Zapore azidoan, gorputzak H + ioia ezagutzen du eta, horrela, ph-aren oreka mantentzeko erabil dezake. - Zapore gazian, gorputzak Na + ioia ezagutzen du eta oreka hidrikoa mantentzeko oso garrantzitsua izango da. - Zapore gozoan eta umamian, gorputzak molekula kimiko elikagarriak ezagutuko ditu eta nutriziorako informazio garrantzitsua izango da. - Zapore mingotsa gorputzarentzat ohartarazpen bat izango da, molekula kimiko toxikoak egon daitezkeenaren abisua. 1

2 Dastamenerako hartzaileak, batez ere, dastamen-papiletan agertzen dira, mihiaren gainean eta, zapore bakoitzerako, hartzaileak zonaldeka banatuak agertzen dira (beheko irudian aztertzen da). Papila horietako bakoitza dastamen-zelulez osatua dago eta haien inguruan euste-zelulak eta erregeneraziorako oinarrizko zelulak daude. Ahosabaian ere dastamen-hartzaileak daude. Dastamen-zelula bakoitza epitelio-zelula bat da (ez da neurona bat). Epitelioan barneratua daude eta soilik zati txiki bat kanporatzen dute. Kanporatzen den zati horretako mintza mikrobiliak osatzen ditu ukimen-azalera handitzeko. Nahiz eta zapore bakoitzak bere mekanismo berezia duen (beheko irudian aztertzen da), orokorrean, substantzia batek zaporea sortzeko, molekula hori listuan disolbatu beharko da eta dastamen-zeluletako proteina-hartzaile batekin lotu beharko da. Modu horretan, seinaleen ur-jauzi bat martxan jarriko da eta, bukaeran, Ca 2+ ioiaren askapenagatik, neurotransmisoreen askapena emango da eta zentzumen-neurona primarioan ekintzapotentzialak sortuko dira. Hortik aurrera, ohiko bide sentsoriala jarraituko da: erraboilan, neurona sekundarioekin egingo dute sinapsia eta gero, sekundarioek neurona tertziarioekin egingo dute sinapsia talamoan. Azkenik, informazioa dastamen-kortexera joango da eta hor interpretatuko da informazioa. 2

3 3. ENTZUMENA 3.1 SOINUA 3.1.a) Higidura Oszilakor Harmonikoa 2 puntuen artean higidura lerrozuzen periodikoa duen gorputzak higidura oszilakor harmonikoa duela esaten da. Mugimendu mota hori grafiko bidez irudikatu daiteke hurrengo moduan: Gorputzak lerrozuzenean (A-O-B) duen posizioa (x: odenatuardatza) irudikatuz denboran zehar (t: abzisa-ardatza). Gorputzaren mugimendua deskribatzen duen lerrozuzena zirkulu baten diametroa dela kontsideratuz eta, gorputz horren denboran zeharreko mugimenduaren proiekzioa eginez, ω abiadura angeluarra duen higidura zirkular uniformeko gorputza balitz bezala har dezakegu. Mugimenduaren irudikapen grafikoak sortzen duen kurbari sinusoide deritzo. 3.1.b) Soinua Def (objektiboa): Ingurune material baten bibrazioa Def (subjektiboa): Giza belarriak sumatu dezakeen eta ingurune materialen bidez hedatzen den higidura oszilakorra da. - Somagarritasuna: Uhin oszilakor bat soinutzat hartzeko, giza belarriak sumatzeko gai izan behar du. Gizakiak antzeman dezakeen maiztasun-tartea 30 Hz eta 20 khz artean dago. Hala ere, animalia bakoitzean tarte hori aldakorra da. - Ingurune materialaren beharra: Soinua ingurune materialetan zehar hedatzen den higidura oszilakorra da, harmonikoa zein ez-harmonikoa. Gure intereserako, ingurunea airea izango da. Uhin mekanikoa denez, hutsean ezin da hedatu (uhin elektromagnetikoak ez bezala). 3

4 3.1.d) Soinuaren ezaugarri fisikoak Higidura oszilakor harmonikoaren deskribapena A: Anplitudea; uhinaren luzapen maximoa. Soinuaren intentsitatea (I) emango digu. ω: Uhinaren abiadura angeluarra ω = 2π t ω = abiadura angeluarra 2π = bira oso baten angelua t = denbora T: Periodoa (ziklo bat betetzeko behar den denbora) f: Maiztasuna (frekuentzia) - Def: Periodoaren aurkakoa (1/T) - Soinuaren ezaugarri berezia da - Ez da aldatzen ingurunearekin, soinu bakoitzean konstante mantentzen da - Soinuaren tonua mugatuko du - Unitatea: Hz (Hertz) edo ziklo/sg. Zenbat bibrazio-ziklo egiten dituen partikulak segundo batean. λ: Uhin-luzera - Def: Fase berdinean dauden 2 puntuen arteko distantziarik txikiena - Ingurunearekiko menpekotasuna du (Adb: Uretan > Airean x 4,2 aldiz) - Uhinaren hedapen abiadura mugatuko du. Izan ere, abiadura (v) anplitudearekiko independentea da. Hedapen v abiadura handiagoa dago solidoetan gasetan baino, f = λ konpresioagatik molekulak gertuago daudelako solidoetan. Soinuaren hedapena λ A = anplitudea Uhinaren luzapena A T distantzia denbora λ = uhin luzera T = periodoa f = maiztasuna (1/T) Soinua bibrazioan dagoen gorputz batetik eratzen da. Horrela, objektu bat bibratzean, inguruko aire-molekula bakoitzak mugimendu oszilakorra sortzen du bere orekapuntuaren inguruan; hedapenaren noranzko berdinean oszilatuko dute, hain zuzen. Molekula bakoitzak albokoari transmitituko dio bibrazioa eta kate-mugimendua sortuko da, hau da, bibrazioa molekulaz molekula garraiatzen da, baina ez da molekulen hedapenik emango. Gainera, mugimendu oszilakorragatik, molekula horiek presio aldaketa lokalak sortuko dituzte (batzuetan molekulak elkarren artean gerturatuko direlako eta bestetan aldenduko direlako) eta konpresio eta depresio guneak eratuko dituzte. Konpresio eta depresio gune horiek uhin esferiko modura hedatzen dira bibrazio iturritik: 4

5 Soinu motak Soinu motak harmonikotasuna eta periodoaren arabera desberdintzen dira: 1. Soinu bakuna (garbia edo purua): Higidura oszilakor harmonikoa du Periodikoa da 2. Soinu konposatua EZ du higidura oszilakor harmonikoa Periodikoa da 3. Zarata EZ du higidura oszilakor harmonikoa EZ da periodikoa Soinu bakuna Soinu konposatua Zarata Soinuaren intentsitateak Mugimendu oszilakorra espazioan hedatzen denean, energia kantitate batekin hedatuko da. Denbora unitateko hedatzen den energia (hau da, potentzia) eta azalera unitateko, intentsitatea da. I = P S I: intentsitatea (w/cm 2 ) P: potentzia (watt) S: azalera (cm 2 ) Gizakiak (batezbeste) entzun dezakeen soinu intentsitaterik txikiena w/cm 2 da eta handiena 10-4 w/cm 2 da. Entzumen aparatua oso moldagarria da eta maiztasun konkretuetan oso intentsitate baxuetan entzuteko gaitasuna du. 5

6 Dezibel eskala Ikusi dugunez, intentsitatearen balioak oso zenbaki txikiak dira eta erabilpen zaila dute. Hori dela eta, intentsitate erlatiboak erabiltzen dira, hau da, kontsentsuz aukeratutako intentsitate batekin konparatzen dira. Gizakiak suma dezakeen intentsitate baxuenarekin (10-16 w/cm 2 ) konparatzen da, hain zuzen. Datuak modu logaritmikoan honetan aurkezten dira: I r = log I a I 0 I r : Intentsitate erlatiboa (Bell) I a : Intentsitate absolutuaren balio konkretua (w/cm 2 ) I 0 : Suma daitekeen intentsitaterik ahulena (10-16 w/cm 2 ) Intentsitate erlatiboaren oinarrizko unitatea Bell (B) da, baina normalean dezibel-ak (db) erabiltzen dira, eta horregatik, oinarrizko formula hau erabili ohi da: I r = 10 log I Beraz, intentsitateak eta 10-4 w/cm 2 artean daudenean, dezibel eskala logaritmikoko balioak 0 eta 120 db artean egongo dira. Hura da dezibel eskala. 3.1.e) Soinuaren ezaugarri fisiologikoak Soinuaren ezaugarri subjektiboak dira (ez fisikoak): a. Sonoritatea Soinuak gogor eta ahul artean sailkatzeko sentsazioa da. Ezaugarri horretarako, intentsitatea (I) eta maiztasuna (f) dira garrantzitsuak. b. Tonua Soinuak altu eta baxu artean sailkatzeko balio zaigun ezaugarria da. Maiztasunari (f) lotua dago. Maiztasun altuek soinu altuak sortzen dituzte eta maiztasun txikiek soinu baxuak. d. Tinbrea Altuera berdina baina iturri desberdineko bi soinuen artean desberdintzeko gaitasuna ahalbidetzen duen sentsazioa da (biolinaren Do M vs. flautaren Do M). Sonoritatea Tonua Tinbrea Soinu gogorra Soinu altu (agudo) Tonu berdina baina tinbre desbedina Soinu ahula Soinu baxu (grave) 6

7 3.2 ENTZUMENA 3.2.a) Belarriaren egitura (irudiak ikusi hurrengo orrian) Belarria organo konplexua da baina guk era sinplifikatuan ikusiko dugu. Ondo ulertzeko, belarriaren zona-mailako banaketa egingo dugu: 1. Kanpo-belarria - Belarri-pabilioia - Kanpoko konduktua (tinpano mintzarekin kontaktuan) 2. Erdiko belarria - Tinpano kutxa - Hezurtxo katea (mailua, ingudea, ointoki) - Eustakioren tronpa - Leiho obala - Leiho borobila 3. Barne-belarria (egitura guztiak barraskiloaren barnean daude) Barraskiloa zabalduta: - Arrapala bestibularra Helikotrema Arrapala tinpanikoa Barraskiloa zeharka ebakia: - Zati zurruna: tabikea (hezurkara) - Zati biguna (mintzakara) - Arrapala bestibularra - Reissner mintza - Konduktu koklearra (bertan Cortiren organoa) - Mintz-basilarra - Arrapala tinpanikoa - Likidoak: - Endolinfa (konduktu koklearrean) - Perilinfa (arrapaletan) 3.2.b) Entzumen mekanismoa Entzumena gertatzeko 3 prozesu gertatu behar dira: 1) Belarriak soinu-uhinak bereganatu eta transmititu behar ditu; 2) Maiztasunak bereizi behar dira; 3) Informazioa nerbio-sistema zentralera transmititu behar da (nerbio-bulkada bidez) haren esanahia deszifratzeko. Ekintza horiek aurrera eramateko, belarriaren atal bakoitzak zeregin bat du. Hori da ikusiko duguna: A) KANPO BELARRIA - Belarriaren pabilioia: Gizakiarengan ez du funtzio berezirik, baina hainbat animaliatan pantaila mugikor modura jokatzen du soinua harrapatzeko intentzioarekin (imajinatu untxiaren belarriak nola mugitzen diren) - Kanpo konduktua: Erresonantzia-egitura bezala funtzionatzen du. Soinuak biltzen ditu hobeto entzun daitezen. Konduktuagatik soinua 5-10 db anplifikatzen da. 7

8 Chittka L, Brockmannderivative work: M Komorniczak lk- - Anatomy_of_the_Human_Ear.svg. CC BY 2.5 via Wikimedia Commons- KOKLEA: Zeharka Arrapala bestibularra Raissner mintza Corti organoa Konduktu koklearra Zabalduta Kanpobelarria nerbiozuntzak hezur-xafla mintz- basilarra Arrapala tinpanikoa zelula ziliarrak ingudea tinpanoa mailua ointoki leiho obala arrapala bestibularra perilinfa kanpo konduktua leiho borobila arrapala tinpanikoa mintz-basilarra barraskiloa helikotrema Erdiko belarria Barnebelarria Frumento A: Biofísica, 3. ed. MOSBY

9 B) ERDIKO BELARRIA Erdiko belarriaren helburua da soinua ingurune gaseosotik (airea) ingurune likidora (barraskiloko linfa) pasatzea eta horretarako, beharrekoak diren doikuntzak egiten ditu. - Hezurtxo katea: Hezurtxo katerik ez balego, belarriak adituko lukeen intentsitaterik txikiena 60 db handiagoa izango zen, hau da, gaur egun suma ditzakegun soinu oso baxuak ez genituzke adituko. Kanpo-belarritik barne-belarrirako bidean soinu-uhinen presioa 20 aldiz handitzen da. Presio handipen hori beharrezkoa da soinua ingurune konprimagarri batetik (airetik) ingurune ia konprimaezin batera (likidora) transmititu dadin. Soinu-uhinek daroaten presioak tinpano mintzaren bibrazioa eragiten du, eta tinpanoan sortutako bibrazioa hezurtxo katera transmitituko da. Alde batetik, hezurtxo kateak palanka baten antzera funtzionatuko du eta mugimenduaren indarra 1,3 aldiz handituko du. Bestaldetik, leiho obalaren azalera tinpanoko azalera baino 15 aldiz txikiagoa da. Beraz, orotara, presioa 20 aldiz handituko da: Presioaren handipenaren azalpena Tinpanoa (1), hezurtxo katea eta ointokia (2) irudikatzen duen eskema. Bertan, azalera (S), desplazamendua ( x), bolumen aldaketa ( V) eta presioak (P) irduikatuak daude: V 1 V 2 S 2 P 2 P 1 S 1 x 2 x 1 Tinpanoko mintzera heltzen den presioak (P 1 ) lana (W 1 ) eragiten du, eta ia energiaren galerarik ez dagoenez, lan guztia ointokira transmititzen da (W 2 ): W 1 = P 1 V 1 = P 1 S 1 x 1 W 2 = P 2 V 2 = P 2 S 2 x 2 P 1 S 1 x 1 = P 2 S 2 x 2 Ointokitik aterako den presioa (P 2 ) bakantzen badugu: S 1 P 2 = P 1 S 2 S 1 15 > S 2 x 1 x 2 Tinpanora heltzen den presioak (P 1 ) eragin duen bibrazioak mailua eta ingudea mugiarazten du eta, palanka bat bezala, 2 hezurtxo horiek ointokia mugiaraziko dute. Hain zuzen, mailuaren desplazamendua ( x 1 ) 1,3 aldiz handiagoa da ointokian eragingo duen desplazamenduarekin ( x 2 ) alderatuz. Gainera, tinpanoko azalera (S 1 ) leiho obalekoa (S 2 ) baino 15 aldiz handiagoa denez, orotara, hauxe dugu: x 1 1,3 > x 2 P 2 P ,3 P 2 20P 1 9

10 Soinuaren presioa oso altua denean, hezurtxoen inguruko muskuluak (estapedio eta tinpanoko tentsorea) uzkurtuko dira eta muskuluen uzkurketa horrek kateari zurruntasuna eragingo dionez, hezurtxoen soinuaren eroankortasun-gaitasuna asko jaitsiko da (batez ere frekuentzia txikiko soinuen eroankortasuna galaraziko da). Horrela, koklea babestu ahal izango da. Adibidez, guk hitz egiten dugunean, sortzen diren soinu-presio handiak ekiditeko, hezurtxo kateko muskuluak uzkurtzen ditugu eta horregatik arraro entzuten dugu gure ahotsa grabatua entzuten dugunean, hau da, gure ahotsa hezurtxoko muskuluak uzkurtu gabe entzuten dugunean. D) BARNE BELARRIA 1. Soinu-uhinen transmisioa - Koklea (barraskiloa): espiralean biribildutako hodi-sistema bat da, baina entzumenaren azterketa egiteko hobe da zabalduta edo zeharka egindako mozketa ikustea (6. orria). Ointokiko oinak bibratzen duenean (koklearen barrura mugitzen denean), leiho obala bibraraziko du eta azken horrek arrapala bestibularreko perilinfa barrura bultzatuko du eta likido horren presioa handituko du. Barraskiloaren barrunbea zurruna denez eta likidoa konprimaezina denez, likidoa, helikotrematik, arrapala tinpanikora pasatuko da eta leiho borobila (deformagarria dena) kanpora bultzaraziko du. Gero, ointokia bere lehenengo posiziora bueltatzen denean, likidoak kontrako norabidea hartuko du. Egia esanda, helikotrema oso zulo txikia denez eta likidoa likatsua denez, ez da ematen helikotreman zeharreko likidoaren igarotze adierazgarririk. Aldiz, konduktu koklearra ez denez hain zurruna (bigunagoa da), ointokiko oinak bibratzen duenean eta ondorioz, arrapala bestibularreko likidoaren presioa handitzen denean, konduktu koklearra arrapala tinpanikorantz desplazatzen da eta, modu horretan, alde batetik, ointokiko oinari lekua egiten dio eta bestaldetik, leiho borobilaren kanporanzko mugimendua baimentzen du. Kasu honetan ere, ointokia bere lehenengo posiziora bueltatzen denean, likidoak kontrako norabidea hartuko du. Kokleako likidoaren mugimendua ointokiko desplazamendua eta gero: Raissner mintza hain biguna denez, arrapala bestibularrean ematen diren presio aldaketak zuzenean konduktu koklearrera pasatzen dira, beraz, konduktu bakar bat bezala har dezakegu (irudian ikusten den bezala). Raissner mintzaren funtzio nagusia da konduktu koklearrean endolinfa mantentzea (likido garrantzitsua orekarako). Ointoki Leiho obala Arrapala bestibularra eta konduktu koklearra Leiho borobila Arrapala tinpanikoa Mintz basilarra Helikotrema 10

11 2. Maiztasunen bereizketa - Mintz basilarra: Koklearen barnean dagoen egitura da. Konduktu koklearra eta arrapala tinpanikoa banatzen duen mintza da zuntz basilarrez osatua dago. Zuntz basilarrak zurrunak eta elastikoak dira eta haien mutur basala kokleako erdiko hezurdurari (modioloari) lotuak daude, baina mutur distaletik aske daude. Beraz, zuntz basilarrek armonika baten mihiak bezala bibratu dezakete. Zuntz basilarren luzera handituz doa. Izan ere, leiho obal eta borobilean zuntzek 0,04 mm dituzte eta koklearen barneko erpinean (helikotrematik gertu) 0,5 mm dituzte. Zuntzen diametroa, aldiz, txikitzen doa. Guzti horren ondorioz, leiho obaletik gertu dauden zuntz motz eta zurrunek hobeto bibratzen dute maiztasun altuekin eta zuntz luzeek eta malguek hobeto bibratzen dute maiztasun baxuetan. Nola bidaiatzen dute soinu-uhinek koklean zehar? Soiunu-uhinen transmisioa aztertu dugunean ikusi dugu nola, ointokia mugitzean, likidoak presioa irabazten zuela eta konduktu koklearra (eta beraz, mintz basilarra) arrapala tinpanikorantz sabeltzen / abonbatzen zen. Sabeltze / abonbamendu horrek gero eta tentsio elastiko gehiago eragingo du mintz basilarrean eta metatzen joan den tentsio elastiko horrek uhin bidaiari bat sortuko du mintz basilarrean zehar eta helikotremarantz. Ideia bat egiteko, mintz basilarrean zeharreko uhin bidaiari horren mugimendua putzu baten gainazaletik garraiatzen den uhin batekin konpara dezakegu. Mintz basilarrean zeharreko uhinbidaiarien mugimenduaren eskema: Maiztasun altuko uhinetarako, mintz basilarraren erresonantzia hasieran ematen da. Aldiz, maiztasun baxuko uhinak mintz basilarraren bukaeran sortzen dute erresonantzia. - Zergatik? 1. Zuntz basilarren zurruntasuna aldatzen delako mintz basilarrean zehar. 2. Gehiegizko likidoak kargaren handipena sortzen duelako mintz basilarrean. Maiztasun altua Maiztasun ertaina Maiztasun baxua Soinu-maiztasunaren arabera mintz basilarraren bibrazio patroia aldatzen da: Uhina hasieran ahula da, baina gero eta indartsuago egiten da (anplitudea handitzen da) maximo batera heltzen den arte. Maximo hori lortzen da uhinak duen soinu-maiztasuna eta mintz basilarraren zuntzak duen erresonantzia-maiztasun naturala berdinak direnean. Bi maiztasun horiek bat egiten duten leku horretara, uhina heltzen denean, mintz basilarrak aurrera eta atzera erraztasunarekin bibratu dezake eta ondorioz, uhinak zekarren energia desagertuko da. Hau da, uhinaren garraioaren mozketa emango da. 11

12 Soinu-uhinaren anplitudearen patroia 8000 Hz-tik 200 Hz-rainoko maiztasunerako. Mintz basilarreko anplitude maximoko puntuak (erresonantzia-puntuak) irudikatzen dira maiztasun bakoitzerako: Maiztasuna Andrea Spagni: Creative Commons by-nc-sa-3.0 Distantzia ointokitik (mm-tan) 3. Informazioaren transmisioa nerbio sistema zentralera - Cortiren organoa: Mintz basilarraren bibrazioagatik nerbio-bulkadak sortzen dituen organo hartzailea da. Izan ere, Corti organoa mintz basilarreko zuntz basilarren gainazalean eusten da eta mintz basilarra mugitzean, Corti organoa ere mugituko da. Egia esanda, benetako hartzaile sentsorialak Corti organoko zelula ziliarrak dira. Madhero88: Creative Commons by-nc-sa-3.0 Zelula ziliarren zilioak mintz tektorioaren geleko gainazala ukitzen dute, edota bertan barneratuak daude. Zelula ziliarren goikaldea xafla erretikularrera lotuak daude, era berean, xafla erretikularra Corti-ren euskarrien bidez zuntz basilarrera eta modiolora dago lotua. Ondorioz, hiru egitura horiek egitura zurrun bat bailitzan mugitzen da. Horrela bada, mintz basilarra gora mugitzen denean, xafla erretikularra gora eta modiolorantza mugitzen da, eta mintz basilarra behera mugitzean, xafla erretikularra behera eta kanporantz mugitzen da. Xafla erretikularreko barruranzko eta kanporanzko mugimenduek eragiten dute zilioak mintz tektorioaren aurka mugitzea. Zilioak alde batera makurtzen direnean, zelula ziliarrak despolarizatzen dira (katioientzako kanalak irekitzen direlako), eta neurotransmisoreak askatuko dira neurona sentsorial primarioan ekintza-potentziala sortuz. Zilioak bestaldera makurtzean, zelulak hiperpolarizatzen dira (katioientzako kanalak ixten direlako). Hemendik aurrera, informazioak ohiko bide sentsoriala jarraituko du: neurona primarioak erraboilera helduko dira eta hortik, belarri bakoitzetik datoren soinua garuneko bi aldeetara proiektatuko da, batez ere mesentzefalora eta talamora helduz, eta hortik, entzumen-kortexera bideratuko da. 12

13 Zelula ziliarren kitzikapena mintz tektorioarekin kontaktuan dauden zilioen atzera eta aurrerako mugimenduagatik gertatzen da. Mugimendu horren arduraduna mintz basilarreko zuntzen bibrazioa da. Xafla erretikularra Zilioak Mintz tektorioa Zuntz basilarra Corti-ren euskarriak Modioloa Frumento A: Biofísica, 3. ed. MOSBY ULTRASOINUAK Def: Gure belarrientzat entzunezinak diren uhin elastikoak dira. 20 khz baino maiztasun handiagoa dute. Uhin mekanikoak direnez ez dira hutsean hedatzen. Ultrasoinuek dituzten ezaugarri berezien erantzuleak hauek dira: - Duten uhin luzera txikia - Duten intentsitate altua Ultrasoinuen hedapen abiadura aldatzen da ingurunearen arabera (soinuan bezala): - Airean: 340 m/s - Uretan: 1500 m/s - Ehun bigunean: m/s - Hezurrean: m/s Ultrasoinuen hedapena Ingurune homogeneoetan lerro zuzenean hedatzen dira, baina oztopoekin topo egiten dutenean (ingurune heterogeneoak), jasan dezakete difrakzioa, islapena edo absortzioa. - Likidoz betetako barrunbe bat topatzean (besikula, kistea ), ultrasoinuak intentsitatearen zati handia gordeko du. - Ultrasoinuak gasak topatzean (birikitan), islapena pairatzen du. - Egitura gogorrekin talka egitean (hezurrak, kaltzifikazio-harriak ), absortzioa gertatzen da eta egitura zurrunen atzetik dauden egiturak ez dira antzematen (itzal akustikoa). 13

14 Ultrasoinuen aplikazio medikoak a) Terapeutikoa - Erreumatologian: ultrasoinuek sortutako beroa edo frikzioa masaje modura erabil daiteke - Kirurgian: intentsitate altuko ultrasoinuen ekintza hondatzaileak erabiltzen dira b) Diagnostikoa Diagnostikoa egiteko, ultrasoinuen igorle bat eta hartzaile bat eduki behar da: - Igorleak ultrasoinua sortuko du - Igorleak askatutako ultrasoinuak zerbaiten kontra talka egiten duenean, islatuko da eta hartzaileak ultrasoinuen oihartzunak bereganatuko ditu. Hartzaile horrek oihartzuna seinale elektrikoan bihurtuko du. Adibide bat: Ekografia (Oihartzuna = eco) - Ehun bakoitzak ultrasoinuak zurgatu eta igortzeko duen ahalmena aldatzen da ehunaren arabera. - Ahalmen zurgatzaile horren arabera, hartzaileak jasotzen duen oihartzunak irudi desberdin bat sortuko du: o Argiago edo ilunago ehunaren arabera o Ehunean egitura anormalak badaude (tumore, hausturak, harriak ), ultrasoinuak sortzen duen irudian agertuko da Adibide bat: Doppler ekografia Doppler efektuan oinarritzen da ekografia mota hau. Doppler efektuak hauxe dio: Soinu baten iturria belarrira hurbiltzen denean, agudoago entzuten dugu eta urruntzean grabeago entzuten dugu. Hori gertatzen da frekuentzia (f) aldatzen delako, izan ere, uhinak dakarren abiadurari (v) mugimenduan dagoen gorputzaren abiadura (v ) gehitu (hurbiltzean) edo kendu (urruntzean) behar zaio. Ultrasoinuen kasuan, mugitzen ari den objektu bati (adibidez globulu gorri bat) ultrasoinu bat igortzen bazaio, talka egitean, sortuko den oihartzun-uhinaren maiztasunean aldaketa jasango du. Hurbiltzen denean maiztasun handiagoa eta urruntzen denean maiztasun txikiagoa. f = v - v λ f = v λ f = v + v λ 14

15 4. OREKA Oreka mantentzeko zentzumena barne belarrian dugun aparatu bestibularrari esker lortzen dugu. Aparatu bestibularra osatzen dute hiru konduktu erdizirkularrek eta haien oinarrian dauden organo otolitikoek. Aparatu bestibularra endolinfaz beterik dago eta zelula sentsorial ziliatuez gaineztatua dago. Konduktu erdizirkularrak buruaren errotazio-azelerazioa kontrolatzen du eta organo otolitikoek buruaren kokapena. Oreka kontrolatzen duten zelula ziliatuak entzumenerako aztertu genituen Corti organoko zelula ziliatuen antzera lan egiten dute. Kasu honetan, konduktu erdizirkularretako zelula ziliatuak estimulatzen dira endolinfaren mugimenduaren eraginez, eta organo otolitikoen zelulak estimulatzen dira grabitatearen eraginez mugitzen diren kristal (otolito) batzuen eraginez. Bi kasuetan, zilioak alde batera mugitzean, zelula despolarizatuko da eta zilioak beste aldera mugitzean, zelula hiperpolarizatzen da. Zelula ziliatuek sinapsia egiten dute neurona sentsorial primarioekin (nerbio bestibularrean) eta neurona horiek erraboilera edota zerebelora proiektatzen dira. Hainbat aferentzia talamora eta kortexera ailegatzen dira eta beste batzuk zerebelora. 5. IKUSMENA 5.1 ARGIAREN IZAERA ETA EZAUGARRIAK 5.1.a) Uhin elektromagnetikoak Erradiazio elektromagnetikoak oszilazio harmonikoa duten uhinak bezala hedatzen dira. Uhin elektromagnetiko horiek osagai elektrikoa eta osagai magnetikoa dute, izan ere, eremu elektriko baten eta eremu magnetiko baten hedapena gertatzen da, elkarrekiko elkarzutak dira eta hedapen-izpiarekiko elkarzutak. Uhin elektromagnetikoa Eremu magnetikoa Eremu elektrikoa Uhin elektromagnetikoaren ezaugarriak: - Hutsean heda daiteke, ez du ingurune materialik behar (soinua ez bezala). - Argiaren abiadura (c) ingurune batean konstante mantentzen da, beraz, geroz eta uhin-luzera (λ) handiagoa orduan eta maiztasun (f) c = λ f txikiagoa. 15

16 Erradiazio mota bereizteko maiztasuna erabiltzen den arren, askotan, sailkapena egiteko, erradiazioak hutsean duen uhin-luzeraren arabera (airean daukanaren oso antzekoa) egiten da: Lurreko atmosfera zeharkatzen al du? BAI EZ BAI EZ Erradiazio mota Uhin-luzera (m) Irratia Mikrouhinak Infragorria Ikusgaia Ultramorea X-izpiak Gamma izpiak Uhin-luzeraren ggb-ko eskala Eraikinak Pertsonak Tximeleta Orratz-punta Protozooak Molekulak Atomoak Nukleo atomikoa Maiztasuna (Hz) Optikan erabiltzen den erradiazio elektromagnetikoa argi ikusgaia da (λ = nm) 5.1.b) Argiaren errefrakzioa Argia partikulaz osatua dago (fotoiak), baina optika geometrikoan argi-izpiak (uhinak) erabiltzen dira. Argi-iturri batetik izpiak norabide guztietara ateratzen dira. Argi-izpi horiek lerro zuzenean hedatzen dira ingurune batean zehar (n 1 ) eta beste ingurune batekin (n 2 ) elkar topatzen dutenean, izpiek norabidea aldatuko dute: errefrakzioa. Ingurune bakoitzak berezko errefrakzio indizea (n) edukiko du eta izpiaren erasotzeangeluaz (inzidentzia-angelua) mugatua dago: α ingurunea n 1 n 2 β α sin α sin α = n 2/1 Izpierasotzailea Izpiislatua Izpierrefraktatua 5.1.d) Lente konbergenteak eta dibergenteak Lente: Bi gainazal kurbo edota gainazal kurbo eta gainazal lauez mugatutako ingurune gardena da. Lente ganbilak (konbergenteak): Izpiak ardatz nagusirantz desbideratzen duten lenteak dira. Izpiak elkartzen ditu. 16

17 Lente ahurrak (dibergenteak): Izpiak ardatz nagusitik aldentzen duten lenteak dira. Sistema optiko zentratuko irudiaren eraketa Objektu baten irudia eratzeko, lente konbergente bat duen sistema optiko zentratua erabili dezakegu (lenteen kurbadura-zentroak ardatz nagusi batean daude kokatuak). Sistema optiko hura irudikatzeko lentea, ardatz nagusia, plano fokalak eta puntu nodalak margotzearekin balio du. - (1) Objektutik (M-N) ateratzen diren izpi guztietatik, ardatz nagusiarekiko paralelo garraiatzen direnak, lentea zeharkatzean, foku-irudian (F ) moztuko dute ardatz nagusia. - (2) Foku printzipaletik (F) pasatzen diren izpiak lentea zeharkatzean, ardatz nagusiarekiko paralelo garraiatuko dira. - (3) Puntu nodaletik (O), hau da, lentea eta ardatz nagusia bat egiten duten puntutik pasatzen den izpia ez da desbideratuko (lerro zuzena). 3 izpi horiek sortzen duten intersekzioan IRUDIA (M -N ) sortuko da: Plano fokala irudia Ardatz nagusia Plano fokala objektua Distantzia fokala (df) Distantzia fokala Izpi paraleloek lente konbergente bat zeharkatzean, lente horren zentroa eta izpi paraleloak desbideratzean batzen diren puntuaren (fokoa) arteko distantzia. 5.1.e) Lenteen errefrakzio ahalmena (ahalmen dioptrikoa) 17

18 Lente batek argi izpiengan sortutako desbideraketa handia bada, errefrakzio ahalmena ere handitzen dela ondoriozta dezakegu. Izan ere, lente baten errefrakzio ahalmena haren distantzia fokalaren alderantzizkoa da: D = 1 df D: Errefrakzio ahalmena (dioptriak) df: distantzia fokala (m) Lente konbergentetan (+): Bi dioptria positibo (+2) dituen lente konbergente batek, dioptria bat (+1) duen lentearekin alderatuz, izpi paraleloak bi aldiz gehiago desbideratzeko ahalmena izango du. Lente dibergentetan (-): Errefrakzio ahalmena ezin da behatu distantzia fokalaren bidez zeren eta izpiak ez dira ardatz nagusian batzen. Lente konbergenteekin konparatuz lortzen da lente dibergenteen errefrakzio ahalmena baina zeinu negatiboa jarriz. 5.2 BEGIAREN AZTERKETA DIOPTRIKOA 5.2.a) Begi inguruneen osagaiak Kornea: Kanpo aldeko geruza esklerotikoa da. Ehun konektiboz osatua dago eta begiaren forma mantentzeko funtzioa du. Begiaren errefrakzio-ahalmenaren arduradun nagusia da ( 40 dioptria). Aurrealdeko ganbara: Humore urtsuaz beteta dago (begiaren tonua mantentzen duen likidoa). Barruko egiturak bultzatua, presioa handitzen bada, glaukoma sortu daiteke (nerbio optikoaren zuntzen apurketa). Irisa: Muskuluen bidez zabaldu eta itxi daitekeen egitura da. Argi intentsitatearen arabera erregulatua dago modu autonomo batez. Begi-ninia: Argia sartzeko ingurunea. Irisak mugatzen du zabalera. Kristalinoa: Lente bikonbexoa. Haren kurbadura aldakorra da eta beraz, haren konbergentzia eta errefrakzio ahalmena ere aldakorrak dira. Zonula (lotailuak) eta gorputz ziliar muskuluengatik gertatzen da moldapen, egokitze edo fokatzea hura. Errefrakzio ahalmena 20 dioptria dira, baina 34 dioptria arte heldu daiteke.. Atzealdeko ganbara: Humore beirakarraz osatutako lente konkabo bat da. Erretina: Bi foto-hartzailez eratutako nerbio-mintz bat da. Konoak argitasuna ikusteko erabiltzen dira eta koloreak bereizteko erabiliko ditugu. Makilak, aldiz, iluntasunean ikusteko balio zaizkigu. Erretinan irudia eratzen da. 18

19 Esklerotika Koroidea Erretina Humore beirakarra Fobea Nerbio optikoa 5.2.b) Begi laburtuaren eredua Begia argazki kamara batekin konparatu dezakegu. Begian, lente-sistema bat, irekiera sistema aldakorra (begi-ninia) eta pelikula (erretina) topatzen ditugu. Begiaren lentesisteman 4 errefrakzio-gune bereiz ditzakegu: 1) Airea kornearen gainazalaren aurrealdea 2) Kornearen gainazalaren atzealdea humore urtsua 3) Unore hurtsua kristalinoaren gainazalaren aurrealdea 4) Kristalinoaren gainazalaren atzealdea humore berantiarra Irudia Objektua Humore berantiarra Kristalinoa Humore Kornea urtsua Airea Errefrakzio-ahalmena duten gainazal guztiak modu aljebraikoan batzen baditugu eta lente bakar bat bezala hartzen badugu, begiaren optika sinplifikatu dezakegu eta begi laburtua bezala irudikatu dezakegu. Lente horretatik erretinara dagoen distantzia 17 mm dira, beraz, errefrakzio ahalmen totala 59 dioptria dira (D = 1/df 1/0,017 = 58,8). Errefrakzioaren arduradun nagusia kornea da airea eta kornea inguruneen arteko errefrakzio indizearen aldaketa handiena topatzen dugulako (1 vs. 1,38). Zentzu horretan, korneak 40 dioptria ditu eta kristalinoak 20 dioptria ditu. 19

20 5.2.d) Kristalinoaren egokitzapen mekanismoa Kontzeptua Kristalinoaren errefrakzio-ahalmena 20 dioptriatik 34 dioptrietara igo daiteke era boluntarioan. Horrek 14 dioptriako egokitzapen bat suposatzen du eta, hori lortzeko, kristalinoaren egitura aldatu egiten da. Izan ere, kristalinoa neurrizko lente ganbila izatetik, lente oso ganbila izatera pasatzen da (lentea borobiltzen da). Mekanismo horri egokitzapena deritzogu. Mekanismoa Objektu bat 6 m baino distantzia handiagora badago (infinitutik 6 m arte) eta begia atsedenean badago (kristalinoa lasaitua), irudia plano fokalean agertuko da eta plano fokala erretinan kokatua egongo da. Beraz, irudia erretinan fokatua agertuko da: > 6 m F Objektua 6 m baino hurbilago badago eta begia atsedenean badago, irudia plano fokaletik haratago eratuko da, erretinaren atzetik, hain zuzen. Beraz, atsedenean dagoen begiak ez ditu fokatuko 6 m baino distantzia txikiagora dauden objektuak: < 6 m df F Ezintasun hura konpontzeko, egokitzapen mekanismoa jartzen da martxan. Funtsa honako hau da: kristalinoaren ahalmen dioptrikoa (konbergentzia) handituz gero (kristalinoaren kurbadura handituz = borobilduz ), fokua aurreratuko da eta distantzia fokala txikituko da. Modu horretan, irudia ez da plano fokalean eratuko, baina bai erretinan, eta hori da hain zuzen behar duguna. < 6 m df F 20

21 Hauxe izango litzateke egokitzapen mekanismoaren eskema objektua begira gerturatzen denean: > 6 m < 6 m df F F Kristalinoaren mugimendua Kristalinoa zuntz elastiko gardenez osatua dago eta lasaitua dagoenean (atsedenean), berezko itxura esferikoa da. Baina kristalinoa begira finkatua dago zonulak deitzen diren lotailu batzuen bidez. Lotailu horiek muskulu ziliarrari lotuak daude eta muskulu hura lasaitua dagoenean (egoera normala) lotailuak beti tentsioan egongo dira. Tentsio horrek kristalinoa erpinetatik tiratzen du eta ondorioz, itxura erdi lautua mantentzen du. Muskulu ziliarreko zuntzak uzkurtzen direnean, esfinter bat bezala jokatzen dute, hau da, diametroa txikitzen da eta ondorioz, lotailuen tentsioa jaisten da eta kristalinoa borobilduko da muskulu ziliarrak zonulak Muskulu Ziliarra LASAITUA UZKURTUA Lotailuak UZKURTU (tentsioa ) LASAITU (tentsioa ) Kristalinoa Lautu Borobildu Konbergentzia Fokatze Urrunago Hurbilago kornea kristalinoa Egokitze edo moldapen ahalmenaren anplitudea Def: Moldapen mekanismoagatik sortzen den ahalmen dioptrikoaren aldaketa maximoa. Puntu urruna: Moldapen mekanismorik gabe begiak gardentasunez ikus dezakeen punturik hurbilena ( 6 m). - Objektua hurbiltzen doan heinean, kristalinoak distantzia fokala txikituko du eta irudia erretinan mantenduko da. - Baina limite bat dago, gutxi gora behera, objektua cm-ra hurbiltzen denean. - Objektua gehiago hurbiltzen bada, irudia lausotu egingo da. Puntu hurbila: Moldapen mekanismoari esker irudi garden bat eratu daitekeen punturik hurbilena. Beraz, puntu urrunaren distantzia normala bada ( 6 m), moldapen ahalmenaren anplitudea (dioptrietan) puntu hurbilaren alderantzizkoa izango da: Adibidez: Puntu hurbila 15 cm-ra badago, A = 1/ 0,15 = 6,67 dioptria 21

22 Moldatzeko ahalmena ume txikietan 14 dioptriakoa da, baina nagusitzean, egokitze ahalmena ia desagertzen da. Alde batetik, kristalinoa luzeran eta zabaleran handitzen delako eta bestaldetik, kristalinoaren elastikotasuna desagertzen delako (batez ere proteinen desnaturalizazio progresiboagatik). Kristalinoa egokitu ezin denean gertatzen den egoera presbizia deitzen da. 5.3 BEGIAREN AKATS DIOPTRIKOAK Begi normala edo emetropea dugula esango dugu, muskulu ziliarra lasaitua (atsedenean) egonda, objektutik datozen argi-izpi paraleloak erretinan gardentasunez fokatzen direnean. Distantzia txikira dauden objektuak fokatzeko, aldiz, muskulu ziliarra uzkurtuko da beharrezko egokitze maila emateko. 5.3.a) HIPERMETROPIA Globo okularraren diametro motzagatik gerta ohi da. Baina arrazoia ere izan daiteke potentzia txikiko lente sistema edukitzea. Hipermetropian, muskulu ziliarra atsedenean dagoenean, urrun dauden objektuak erretinaren atzean fokatuko dira, izan ere, lenteek ez dute lortzen izpi paraleloak behar beste desbideratzea. Beraz, begi hipermetropean, moldapen mekanismoa begi normalean baino arinago jartzen da martxan eta ondorioz, muskulu ziliarrak lehenago helduko dira haien uzkurtze maximora. Hau da, hipermetropeek puntu hurbila begitik urrunago edukiko dute eta ez dituzte gertuko objektuak fokatuko. Hipermetropia konpontzeko, begiaren aurretik lente ganbila (konbergente) jartzen da. Hau da, argi-izpiak gehiago desbideratuko duen lentea jarriko dugu. 22

23 5.3.b) MIOPIA Globo okularraren diametro handiagatik gerta ohi da. Baina arrazoia ere izan daiteke potentzia handiko lente sistema edukitzea. Miopian, muskulu ziliarra atsedenean dagoenean, urrun dauden objektuak erretinaren aurrean fokatuko dira, izan ere, lenteek gehiegi desbideratzen dute izpi paraleloak. Begian, ez da existitzen mekanismorik atsedenean dagoen kristalinoaren potentzia (konbergentzia) txikitu dezakeenik, Beraz, miopeek ez dute mekanismorik objektu urrunak erretinan fokatzeko. Hala ere, objektua hurbiltzen bada, momentu batetik aurrera, objektu hori erretinan fokatuko da eta hortik aurrera kristalinoaren moldapen mekanismoa erabili ahal izango da fokatzeko. Hau da, miopeek puntu urruna begitik hurbilago edukiko dute. Miopia konpontzeko, begiaren aurretik lente ahurra (dibergente) jartzen da. Hau da, argi-izpien gehiegizko desbiderapena neutralizatuko duen lentea jarriko dugu. 5.3.d) ASTIGMATISMOA Akatsa kornean kokatzen da. Izan ere, kornearen kurbadura aldakorra da (ez da homogeneoa) eta horren ondorioz, izpiak desberdin desbideratuko dira eta leku desberdinetan fokatuko dira. Beraz, ezin izango da garden fokatu objektua haren distantzia begiarekiko edozein izanda. Konpontzeko, plano bakoitza modu independentean fokatuko duen lente bat sortu beharko litzateke. 23

24 5.4 IRUDIAREN ERAKETA Erretinan fokatzen diren irudiak objektuarekiko alderantzikatuak eta buruz bera agertzen dira. Hala ere, adimenak objektuaren posizio normala hautematen du zeren eta garuna gai da alderantzikatutako irudia normaltzat hartzeko. Argiak erretinako geruza guztiak zeharkatzen ditu eta zelula foto-hartzaileak (konoak eta makilak) kitzikatuko ditu. Seinale elektrikoa kontrako norabidean emango da: zelula foto-hartzaileetatik zelula bipolarretara eta horietatik zelula ganglionarretara. Azken horien axoiek nerbio optikora bideratuko dute seinale elektrikoa eta informazioa garunean bukatuko du. Begi zolitasuna (visual acuity) Def: Bi puntu bereiziak ikusi ahal izateko banandu behar dituen itxurazko distantziarik txikiena. Objektu bat gardentasunez ikusteko fobean fokatu behar da. Fobea erretinako zati bat da non bakarrik konoak dauden eta gainera erretinako beste tokietan baino dentsitate handiagoan. Fobean bi puntu desberdintzeko gai izateko, kontuan hartu behar dugu, puntu horien arteko distantzia eta puntuak eta puntu nodalaren arteko distantzia. Hau da, bi puntuak desberdindu ahal izango dira, aipatutako bi lerro horiek (11. orriko marrazkiko x eta y) sortzen duten angelua balio batetik pasatzen denean: 24

25 x y tan α = x / y Zein da arrazoia? Konoak zelula banakatuak dira, hau da, ez dute mintza edo pelikula bat osatzen. Bi puntu bereizi ahal izateko, puntu bakoitza kono batean ikusi beharko da. Kono baten diametroa 1,5 mikra da, beraz, bi puntuek erretinan sortzen duten irudiaren distantzia 1,5 mikra baino handiagokoa izan beharko benetan bi kono desberdinetan antzemateko. 25