Het oor
Het oor is een zintuig. Het is het instrument waarmee we geluid waarnemen: horen. Horen, luisteren en verstaan zijn niet hetzelfde. Horen is erg belangrijk om te ervaren wat er om ons heen gebeurt. Door te luisteren hebben we contact met de wereld en wanneer we verstaan, zijn wij in staat met de omgeving te communiceren. Communiceren geeft je dus de mogelijkheid te participeren binnen de maatschappij.
Figuur 1: Opbouw van het gehoororgaan
Het uitwendige oor
Het uitwendige oor bestaat uit de oorschelp en de gehoorgang. Het eigenlijke oor, het slakkenhuis, is veilig opgeborgen in het slaapbeen.
De oorschelp is opgebouwd uit kraakbeen en is bedekt met huid. De oorschelp speelt geen grote rol bij het horen zelf. Zij dient voor het richtingshoren met name of het geluid van voor of van achter komt [[1]].
De gehoorgang is zowel in horizontale als in verticale richting S-vormig gebogen. Ze is ongeveer 2.5 cm lang en heeft een doorsnede van 0.7 cm. De buitenste helft van de gehoorgang heeft een kraakbenige wand en is voorzien van haartjes en kliertjes die oorsmeer produceren; de binnenste helft heeft een benige wand.
Het middenoor
Aan het einde van de gehoorgang bevindt zich het trommelvlies (membrana tympani). Dit is een dun vlies van 80 mm2, kegelvormig opgespannen, dat de middenoorholte scheidt van de gehoorgang. Het trommelvlies staat niet loodrecht op de lengte richting van de gehoorgang, maar trechtervormig naar binnen onder een hoek van ongeveer 120º. De middenoorholte is een met lucht gevulde ruimte die via de neus- en keelholte met de buitenlucht in verbinding staat door middel van de buis van Eustachius (tuba auditiva).
In het middenoor bevinden zich de drie gehoorbeentjes: hamer, aambeeld en stijgbeugel.
Deze gehoorbeentjes zijn scharnierend met elkaar verbonden en geleiden de geluidstrillingen van het trommelvlies naar het binnenoor. De steel van de hamer is vergroeid met het trommelvlies, de kop van de hamer licht in de kom van het aambeeld, deze is op zijn beurt weer met de stijgbeugel verbonden.
De voetplaat van de stijgbeugel past precies in het ovale venster, de toegang tot het binnen oor.
Wanneer een geluid via de lucht ons oor bereikt brengt dit het trommelvlies in trilling. Deze trilling wordt door de steel van de hamer via het aambeeld en de stijgbeugel naar het ovale venster van het binnenoor geleid. Het binnenoor dat is gevuld met vloeistof. Echter, bij een directe overgang van lucht naar vloeistof zijn de reflectiecoëfficiënten zeer hoog, zodat veel energieverlies optreedt. Een belangrijke taak van het middenoor is om dit energieverlies zoveel mogelijk te beperken. Hiervoor zijn binnen het middenoor een aantal maatregelen getroffen:
De oppervlakte van het trommelvlies is vele malen groter dan de voetplaat van de stijgbeugel, waardoor de druk in het binnenoor (vloeistof) ongeveer 30 maal zo groot is als op het trommelvlies.
De draaipunten van de beentjes liggen zodanig dat er een hefboomwerking optreedt. De amplitude (de energie blijft immers gelijk over een kleiner oppervlak), van het ovale venster wordt hierdoor groter waardoor versterking van het signaal optreedt.
De spiertjes in het oor zorgen niet zoals vaak beschreven voor een bescherming bij zeer harde geluiden. Wanneer zij samentrekken worden de lage frequenties als het ware gefilterd waardoor de hoge frequenties beter gehoord worden. Dit principe kan dus bevorderlijk zijn voor het spraakverstaan in rumoer.
De buis van Eustachius zorgt ervoor dat de druk in het middenoor gelijk is aan die van de buitenwereld. Het ene uiteinde van deze buis bevindt zich in het middenoor en het andere uiteinde ligt in de neus- en keelholte. In rust is de buis gesloten en is er dus geen open verbinding tussen middenoor en neusholte/ keelholte. Bij het slikken of gapen tordeert de buis en opent zich. Daardoor wordt de druk aan de ene zijde van het trommelvlies gelijk aan die aan de andere zijde. Juist dan kan het trommelvlies goed bewegen en is een goede geleiding van het geluidsignaal mogelijk. Bij drukverschil, bijvoorbeeld bij verkoudheid of vliegen, wordt het trommelvlies naar binnen of buiten getrokken en is er een slechtere trillingsoverdracht.
Het binnenoor
Het binnenoor is het meest ingewikkelde deel van het oor. Het is een met vloeistof gevulde ruimte in het rotsbeen. Het binnenoor bestaat uit het voorhof, de half cirkelvormige kanalen of booggangen en het slakkenhuis. Het slakkenhuis is het eigenlijke geluidwaarnemend orgaan van het oor.
Het slakkenhuis (Cochlea) is een opgerold kokertje. Het geheel is gevuld met een vloeistof. Het uitgerolde slakkenhuis is als volgt te beschrijven.
Figuur 2: Het uitgerolde slakkenhuis.
Tussen het ovale venster (de ingang) en het ronde venster (de uitgang) bevind zich een langgerekt tussenschot dat het slakkenhuis in tweeën deelt. Dit tussenschot blijkt een kunstig bouwwerk van allerlei structuren, opgebouwd uit twee membranen: het Reissner en het basilaire membraan en de tussenliggende ruimte gevuld met endolymf.
Over de gehele lengte van het basilair membraan ligt het orgaan van corti, het gehoorzintuig. De cellen aan de binnenzijde van het orgaan zijn verbonden met de dunne uitlopers van de gehoorzenuw. Aan de andere zijde van het basilair membraan bevinden zich drie rijen van cellen, de buitenste haarcellen. Op alle haarcellen bevinden zich zeer dunne haartjes, de haarcellen. Het orgaan van Corti is bedekt met een dekentje, het dekmembraan.
Binnenkomend geluid veroorzaakt een trillingsgolf in de vloeistof van de cochlea. De vloeistof neemt het basilaire membraan mee in haar beweging waardoor het verschuift ten opzichte van het dekmembraan. De haarcellen registreren deze beweging, waardoor in de haarcellen een elektrochemisch signaal ontstaat dat via de gehoorzenuw aan de hersenen wordt doorgegeven. De verwerking van dit signaal in de hersenen blijft hier onbesproken.
Toonhoogtewaarneming
Het basilair membraan raakt door het aanbieden van geluid in een golfbewegingen. Een lopende golf plant zich daarbij voort van het ovale venster naar het ronde venster aan de top.
Het basilaire membraan is een soort vlag die in de wind wappert tussen twee vloeistof delen. Bij het ovale venster is het membraan stijf, licht van gewicht en smal; bij de top van het slakkenhuis is het membraan breed, slap en zwaar. Door deze bouw zal de geluidgolf op een bepaalde plaats een maximale waarde aannemen. Elk deel van het membraan heeft daardoor een maximum bij een zekere frekwentie en elke toon past dus bij een groepje haarcellen.
Figuur 3: Principewerking van het basilair membraan.
De plaats van het maximum hangt af van de aangeboden frekwentie. Hoge frekwenties geven maxima bij het ovale venster en de lage frekwenties bij de top. Elke oktaaf geeft een vaste verschuiving in de plaats op het membraan, waardoor het oor frekwenties dus logaritmisch waarneemt.
Bij het aanbieden van één enkele toon is een waarneming tussen 20 en 20.000Hz mogelijk. Bij het tegelijk aanbieden van een even sterke hoge en lage toon zijn deze goed te onderscheiden. Indien, bij een afnemend frekwentieverschil, de plaatsen van de maxima dichter bij elkaar komen te liggen zijn ze minder goed uit elkaar te houden. Meestal maskeert dan de lage frekwentie de hogere. Soortgelijke maskeringprocessen treden op als de ene toon veel luider is dan de andere: naarmate de frekwenties verder uiteen liggen is de zachtere toon steeds beter te horen.
Er bestaat ook nog een temporeel scheidend vermogen" om achtereenvolgende geluiden waar te nemen. Bij lage geluidniveaus onder 40 dB bedraagt het tijdbestek wel 200 ms (0.2 s dus). Snel opvolgende signalen kunnen dus niet zo goed worden waargenomen. Boven 40dB wordt het tijdsbestek beduidend sneller: 20 ms. Normale spraak begint bij 55 dB (op 1 m afstand), maar is meestal wat harder, waardoor spraak ruim dus wordt verwerkt door het snelle systeem.
[1] Dat is overigens wel een subtiel proces van geluidkleuring aan alle welvingen van de oorschelp. Het is ook het laatste onderdeel dat kinderen (tussen één en twee jaar) leren beheersen.
