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听力的桥梁-听小骨
听力的桥梁-听小骨
我们之所以能聆听悦耳的音乐、感受自然的声响,离不开一套隐藏在耳朵深处的精密“传声系统”。其中
听小骨,这组人体最小的骨头,却是真正将声音高效传递至内耳的的关键所在。
01中耳腔内的微型杠杆系统
听小骨位于头颅颞骨的鼓室(中耳腔)内,由三块以形状命名的骨骼组成,它们像一条精密的链条,首尾
相连,组成听骨链。
锤骨(malleus)
长8~9 mm,形如一把小锤子,是三块骨头中最大的一颗。它的“锤柄”直接附着在鼓膜的内侧面,是接收
声音振动的“第一责任人”。
砧骨(incus)
形状类似于铁匠用的砧子,位居中间。它的一端与锤骨紧密连接,另一端则与最小的镫骨相连,起着承上
启下的关键作用。
镫骨(stapes)
人体内最小的骨骼,形态酷似古代的马镫。它的“底板”巧妙地嵌入内耳入口一个叫做“前庭窗”(或卵
圆窗)的薄膜覆盖的小孔中,是声波传入内耳的最后一道关卡。
02传声功能
听小骨的核心功能,是充当一个高效的“能量转换器”,解决声波从空气传入液体时能量大量损耗的物理
难题。内耳中充满了淋巴液,如果声波直接从空气传到液体,超过99%的能量会被反射回来,听小骨通过
两种精妙的机制,完美地解决了这个问题。
杠杆效应——增加压强
锤骨与砧骨组成的系统,本质上是一个省力杠杆(听骨链杠杆长(锤骨)、短(砧骨)臂之比约为1.3 :
1)。鼓膜的振动幅度大但力量较弱,经过这个杠杆系统的转换,传递到镫骨时,振动幅度会减小,但压
强却被放大了约1.3倍。
面积差效应——集中压强
这是听小骨最精妙的设计。鼓膜面积:85mm² ,有效振动面积2/3,即56.7mm² ,远大于镫骨底板的面积
:约3.2mm²。根据压强公式(压强=压力/面积),当振动力量从大面积鼓膜集中到小面积镫骨底板时,单
位面积上所承受的压强会急剧增加。这个增压效应将声压提升了约17倍。
综合以上两种效应,听小骨系统将传入中耳的声压总共提升了约22倍(1.3*17)。正是这种惊人的增效能
力,使得微弱的空气振动足以驱动内耳淋巴液,从而激发出神经信号,让我们最终“听”到声音。
03保护功能
面对突如其来的巨大声响,听小骨系统还拥有一套自我保护机制:
中耳内有两条小小的肌肉,附着在锤骨上的鼓膜张肌和附着在镫骨上的镫骨肌。面临突然出现的强声它们
会瞬间通过收缩使听骨链变得僵硬,从而减小振动的传递效率,保护内耳毛细胞免受强声损伤。
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