p-ISSN 2083-389x   e-ISSN 2084-3127

Logo

How do middle ear muscles protect the cochlea? Reconsideration of the intralabyrinthine pressure theory

Andrew Bell

JHS 2011; 1(2): RA9-23

DOI: 10.17430/882057

Published:


The middle ear muscles are part of a control system for regulating the acoustic input to a supersensitive detector, the cochlea,preventing overload and damage. Yet there is a long-standing paradox. When Békésy measured sound transmission through the middle ear of cadavers, he found that acoustic transmission was not affected when the annular ligament was stretched by pressure. Similarly, reflex activation experiments often show only a few decibels of attenuation, assumed to be due to stiffening of middle ear joints and ligaments. In contrast, psychophysical experiments reveal attenuations of 30 dB or more when the middle ear muscles are voluntarily contracted. How can the difference be explained? This synthesis paper shows how the paradox can be resolved by reconsidering a theory put forward by Gellé in the 19th century. According to Gellé’s intralabyrinthine pressure theory, which has long been dismissed, the purpose of the middle ear muscles is to press the stapes inwards and raise the hydraulic pressure in the labyrinthine fluids, thereby regulating cochlear sensitivity. The focus of this review is to revisit the theory and show how it can explain a range of audiological findings. The theory is updated and the hypothesis made that static pressure in the cochlear fluids is sensed by the outer hair cells, which are in continuous hydraulic connection with the stapes. It is this factor which reduces the gain of the cochlear amplifier and provides rapid and effective overload protection. The case is made that the intralabyrinthine pressure theory deserves renewed attention.


Как мышцы среднего уха защищают улитку? Повторное рассмотрение теории внутри-лабиринтного давления 

Мышцы среднего уха – это часть системы управления регулирования акустических даных, поступающих в очень чувствительный датчик, улитку, предотвращая перегрузку и повреждение. Все же существует продолжительный парадокс. Когда Бекеши измерил звуковую передачу через среднее ухо трупов, он открыл, что акустическая передача не была затронута, когда кольцевая связка была растянута давлением. Точно так же эксперименты активации рефлексов часто показывают только несколько децибелов ослабления, предположительно из-за напряжения суставов и связок среднего уха. Напротив, психофизические эксперименты показывают ослабления 30 дБ или более, когда мышцы среднего уха самостоятельно сокращены. Как можно объяснить полученную разницу? Данная синтезированная работа показывает, как парадокс может быть разрешен, пересматривая теорию, сначала выдвинутую Желле в 19-ом веке. Согласно теории внутри-лабиринтного давления Желле, которая долгое время не бралась во внимание, цель мышц среднего уха состоит в том, чтобы нажимать стремя внутрь и поднимать гидравлическое давление во лабиринтной жидкости, таким образом регулируя кохлеарную чувствительность. Целью этой работы является повторное обращение к теории и демонстрация того, как она может объяснить ряд аудиологических открытий. Теория обновлена, и поставлена гипотеза: статическое давление на кохлерную жидкость ощущается волосковыми наружными клетками, которые находятся в непрерывной гидравлической связи со стременем. Именно этот фактор уменьшает увеличение кохлеарного усилителя и обеспечивает быструю и эффективную защиту от перегрузки. Это говорит о том, что теория внутри-лабиринтного давления заслуживает возобновленного внимания.


¿Cómo protegen los músculos de oído medio la cóclea? Reconsideración de la teoría de presión dentro del laberinto

Los músculos de oído medio son la parte de un sistema de control para regular los datos acústicos que entran a un detector extraordinariamente sensible, la cóclea, previniendo la sobrecarga y el daño. Aunque hay una paradoja antigua. Cuando Békésy midió la transmisión del sonido a través del oído medio de los cadáveres, encontró que la transmisión acústica no fue afectada cuando el ligamento anular fue estirado por la presión. De manera similar, los experimentos de activación de reflejos a menudo muestran sólo unos decibeles de la atenuación, que se supone de ser debido al agarrotamiento de las articulaciones y los ligamentos en el oído medio. Por el contrario, los experimentos psicofísicos revelan atenuaciones de 30 dB o más cuando los músculos del oído medio son contratados voluntariamente. ¿Cómo esta diferencia puede ser explicada? Este trabajo de síntesis muestra como la paradoja puede ser resuelta reconsiderando una teoría propuesta por primera vez por Gellé en el siglo 19. Según la teoría de Gelle de presión dentro del laberinto, que ha sido ignorada durante mucho tiempo, el objetivo de los músculos del oído medio es presionar el estribo hacia adentro y elevar la presión hidráulica en los líquidos laberínticos, regulando así la sensibilidad coclear. El foco de esta revisión es analizar de nuevo la teoría y mostrar como ella puede explicar una variedad de conclusiones audiological. La teoría es actualizada y la hipótesis es hecha: la presión estática en los líquidos cocleares es sentida por las células ciliadas externas, que están en la continua conexión hidráulica con el estribo. Este es el factor que reduce la ganancia del amplificador coclear y proporciona la protección contra sobrecarga rápida y eficaz. Es importante que la teoría de la presión dentro del laberinto merece una atención renovada.

Keywords: Ear, Middle - physiology, Facial Muscles - physiology, hydrostatic pressure, Cochlea - physiology



Back