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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E03 - Oído Medio: Transmisión y Transformación de Impedancia
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:4198
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Conversión de presión timpánica en fuerza
La presión acústica que alcanza la membrana timpánica actúa sobre su superficie vibrante y produce una fuerza total. La fuerza aumenta cuando aumenta la presión incidente o el área efectiva que recibe esa presión; la narrativa establece esta dependencia física sin entregar valores numéricos del área.
Grupo 2: Grupo 2: Ganancia por relación de superficies
La fuerza recogida por la membrana timpánica se transmite hacia la ventana oval, cuya superficie es mucho menor. Al concentrar una fuerza comparable sobre un área menor aumenta la presión ejercida sobre la ventana oval; por tanto, la ganancia de presión crece con la relación entre el área timpánica efectiva y el área de la ventana oval.
Grupo 3: Grupo 3: Ganancia mecánica de la cadena osicular
Martillo y yunque forman una palanca: el brazo del martillo es más largo y el del yunque más corto. Esa relación reduce la amplitud del movimiento en el brazo corto pero aumenta la fuerza entregada al estribo; la ganancia de fuerza aumenta con la relación entre las longitudes efectivas de ambos brazos.
Grupo 4: Grupo 4: Ganancia combinada y adaptación de impedancia
Las ganancias debidas a la relación de superficies y a la palanca osicular actúan sucesivamente y, según la narrativa, se multiplican. Su efecto conjunto eleva aproximadamente 30 dB la presión entregada a la perilinfa y permite acoplar la baja impedancia del aire con la mayor impedancia de la perilinfa, reduciendo la pérdida por reflexión en la interfaz.
Grupo 5: Grupo 5: Función de transferencia dependiente de frecuencia
La ganancia del oído medio no es uniforme con la frecuencia. La relación entre presión timpánica de entrada y presión transmitida depende de la masa y rigidez de la membrana timpánica y de la cadena osicular; el texto no entrega una forma funcional cuantitativa, solo establece que distintas frecuencias se transmiten con distinta eficacia.
Grupo 6: Grupo 6: Presión transmitida a la perilinfa coclear
La presión final que recibe la perilinfa integra la ganancia por superficies, la ganancia de palanca y la función de transferencia dependiente de frecuencia. La salida cambia proporcionalmente con la presión acústica de entrada para una configuración y frecuencia dadas, mientras que su factor de transmisión cambia con la frecuencia.
ID:1514
Grupo 1: Grupo 1: Conversión de presión timpánica en fuerza
Descripción
La presión acústica que alcanza la membrana timpánica actúa sobre su superficie vibrante y produce una fuerza total. La fuerza aumenta cuando aumenta la presión incidente o el área efectiva que recibe esa presión; la narrativa establece esta dependencia física sin entregar valores numéricos del área.
Pregunta clave: ¿Cómo la presión timpánica se convierte en fuerza mecánica?
La presión acústica que alcanza la membrana timpánica actúa sobre su superficie vibrante y produce una fuerza total. La fuerza aumenta cuando aumenta la presión incidente o el área efectiva que recibe esa presión; la narrativa establece esta dependencia física sin entregar valores numéricos del área. La presión acústica que llega a la membrana timpánica, ya moldeada por el pabellón auricular y el canal auditivo externo, hace vibrar a la membrana timpánica con una fuerza total que depende de cuánta presión acústica recibe y de cuánta superficie de la membrana timpánica vibra para recibirla. La ganancia de presión que aporta la diferencia de superficie entre la membrana timpánica y la ventana oval y la ganancia de presión que aporta la forma de palanca de la cadena osicular no se suman sino que se multiplican, porque cada una actúa sobre el resultado que ya dejó la anterior: la cadena osicular aplica su propia ganancia de palanca sobre la fuerza que ya llegó concentrada desde la membrana timpánica hasta el martillo. Esa misma fuerza total que recoge la amplia superficie de la membrana timpánica se transmite después a la superficie mucho más pequeña de la ventana oval, donde el estribo, el último de los tres huesecillos de la cadena osicular, empuja directamente a la perilinfa coclear. Con la ganancia que aporta la diferencia de superficie entre la membrana timpánica y la ventana oval, la ganancia que aporta la forma de palanca de la cadena osicular, y la función de transferencia del oído medio que varía según la frecuencia, este modelo permite calcular la presión transmitida que finalmente le llega a la perilinfa coclear a partir de la presión acústica que originalmente llegó a la membrana timpánica, para cualquier frecuencia del sonido.
ID:4703
Grupo 2: Grupo 2: Ganancia por relación de superficies
Descripción
La fuerza recogida por la membrana timpánica se transmite hacia la ventana oval, cuya superficie es mucho menor. Al concentrar una fuerza comparable sobre un área menor aumenta la presión ejercida sobre la ventana oval; por tanto, la ganancia de presión crece con la relación entre el área timpánica efectiva y el área de la ventana oval.
Pregunta clave: ¿Cómo la diferencia de áreas aumenta la presión sobre la ventana oval?
La fuerza recogida por la membrana timpánica se transmite hacia la ventana oval, cuya superficie es mucho menor. Al concentrar una fuerza comparable sobre un área menor aumenta la presión ejercida sobre la ventana oval; por tanto, la ganancia de presión crece con la relación entre el área timpánica efectiva y el área de la ventana oval. La ganancia de presión que aporta la diferencia de superficie entre la membrana timpánica y la ventana oval y la ganancia de presión que aporta la forma de palanca de la cadena osicular no se suman sino que se multiplican, porque cada una actúa sobre el resultado que ya dejó la anterior: la cadena osicular aplica su propia ganancia de palanca sobre la fuerza que ya llegó concentrada desde la membrana timpánica hasta el martillo. Además de esa diferencia de superficie entre la membrana timpánica y la ventana oval, la propia cadena osicular añade una segunda ganancia de presión gracias a su forma de palanca: el martillo, el primer huesecillo de la cadena osicular, tiene un brazo de palanca más largo que el brazo de palanca del yunque, el segundo huesecillo, con el que está articulado. Con la ganancia que aporta la diferencia de superficie entre la membrana timpánica y la ventana oval, la ganancia que aporta la forma de palanca de la cadena osicular, y la función de transferencia del oído medio que varía según la frecuencia, este modelo permite calcular la presión transmitida que finalmente le llega a la perilinfa coclear a partir de la presión acústica que originalmente llegó a la membrana timpánica, para cualquier frecuencia del sonido. Esa misma fuerza total que recoge la amplia superficie de la membrana timpánica se transmite después a la superficie mucho más pequeña de la ventana oval, donde el estribo, el último de los tres huesecillos de la cadena osicular, empuja directamente a la perilinfa coclear.
ID:4704
Grupo 3: Grupo 3: Ganancia mecánica de la cadena osicular
Descripción
Martillo y yunque forman una palanca: el brazo del martillo es más largo y el del yunque más corto. Esa relación reduce la amplitud del movimiento en el brazo corto pero aumenta la fuerza entregada al estribo; la ganancia de fuerza aumenta con la relación entre las longitudes efectivas de ambos brazos.
Pregunta clave: ¿Cómo la cadena osicular aumenta la fuerza mediante palanca?
Martillo y yunque forman una palanca: el brazo del martillo es más largo y el del yunque más corto. Esa relación reduce la amplitud del movimiento en el brazo corto pero aumenta la fuerza entregada al estribo; la ganancia de fuerza aumenta con la relación entre las longitudes efectivas de ambos brazos. Además de esa diferencia de superficie entre la membrana timpánica y la ventana oval, la propia cadena osicular añade una segunda ganancia de presión gracias a su forma de palanca: el martillo, el primer huesecillo de la cadena osicular, tiene un brazo de palanca más largo que el brazo de palanca del yunque, el segundo huesecillo, con el que está articulado. Cuando un brazo de palanca más largo empuja a un brazo de palanca más corto a través de esa articulación, el brazo de palanca más corto se mueve con menos amplitud pero con más fuerza que el brazo de palanca más largo, así que la cadena osicular entrega al estribo una fuerza mayor que la fuerza con la que el martillo la recibió de la membrana timpánica. La ganancia de presión que aporta la diferencia de superficie entre la membrana timpánica y la ventana oval y la ganancia de presión que aporta la forma de palanca de la cadena osicular no se suman sino que se multiplican, porque cada una actúa sobre el resultado que ya dejó la anterior: la cadena osicular aplica su propia ganancia de palanca sobre la fuerza que ya llegó concentrada desde la membrana timpánica hasta el martillo. Esa misma fuerza total que recoge la amplia superficie de la membrana timpánica se transmite después a la superficie mucho más pequeña de la ventana oval, donde el estribo, el último de los tres huesecillos de la cadena osicular, empuja directamente a la perilinfa coclear.
ID:4705
Grupo 4: Grupo 4: Ganancia combinada y adaptación de impedancia
Descripción
Las ganancias debidas a la relación de superficies y a la palanca osicular actúan sucesivamente y, según la narrativa, se multiplican. Su efecto conjunto eleva aproximadamente 30 dB la presión entregada a la perilinfa y permite acoplar la baja impedancia del aire con la mayor impedancia de la perilinfa, reduciendo la pérdida por reflexión en la interfaz.
Pregunta clave: ¿Cómo se combinan las ganancias para adaptar impedancias?
Las ganancias debidas a la relación de superficies y a la palanca osicular actúan sucesivamente y, según la narrativa, se multiplican. Su efecto conjunto eleva aproximadamente 30 dB la presión entregada a la perilinfa y permite acoplar la baja impedancia del aire con la mayor impedancia de la perilinfa, reduciendo la pérdida por reflexión en la interfaz. Combinadas, ambas ganancias logran que el oído medio entregue a la perilinfa coclear una presión aproximadamente treinta decibeles más alta que la presión acústica original que había llegado a la membrana timpánica, una ganancia que es justamente lo que le permite al oído medio acoplar la impedancia mucho más baja del aire con la impedancia mucho más alta de la perilinfa coclear, sin que la mayor parte de la presión acústica se pierda por reflexión al llegar al límite entre ambos medios. De esta manera, el modelo mecánico de palanca de la membrana timpánica y la cadena osicular con el que se abre esta descripción deja de ser solo una explicación cualitativa de por qué el oído medio acopla la impedancia del aire con la impedancia de la perilinfa coclear, y se convierte en una herramienta capaz de simular, para cada frecuencia, cuánta presión transmitida efectivamente recibe la perilinfa coclear. Con la ganancia que aporta la diferencia de superficie entre la membrana timpánica y la ventana oval, la ganancia que aporta la forma de palanca de la cadena osicular, y la función de transferencia del oído medio que varía según la frecuencia, este modelo permite calcular la presión transmitida que finalmente le llega a la perilinfa coclear a partir de la presión acústica que originalmente llegó a la membrana timpánica, para cualquier frecuencia del sonido. La ganancia aproximada de treinta decibeles que logra el oído medio no es igual de fuerte en todas las frecuencias: la relación entre la presión acústica que entra a la membrana timpánica y la presión transmitida que finalmente recibe la perilinfa coclear cambia según la frecuencia del sonido, y a esa relación, frecuencia por frecuencia, se le llama la función de transferencia del oído medio.
ID:4706
Grupo 5: Grupo 5: Función de transferencia dependiente de frecuencia
Descripción
La ganancia del oído medio no es uniforme con la frecuencia. La relación entre presión timpánica de entrada y presión transmitida depende de la masa y rigidez de la membrana timpánica y de la cadena osicular; el texto no entrega una forma funcional cuantitativa, solo establece que distintas frecuencias se transmiten con distinta eficacia.
Pregunta clave: ¿Por qué la transmisión cambia con la frecuencia?
La ganancia del oído medio no es uniforme con la frecuencia. La relación entre presión timpánica de entrada y presión transmitida depende de la masa y rigidez de la membrana timpánica y de la cadena osicular; el texto no entrega una forma funcional cuantitativa, solo establece que distintas frecuencias se transmiten con distinta eficacia. Con la ganancia que aporta la diferencia de superficie entre la membrana timpánica y la ventana oval, la ganancia que aporta la forma de palanca de la cadena osicular, y la función de transferencia del oído medio que varía según la frecuencia, este modelo permite calcular la presión transmitida que finalmente le llega a la perilinfa coclear a partir de la presión acústica que originalmente llegó a la membrana timpánica, para cualquier frecuencia del sonido. La ganancia aproximada de treinta decibeles que logra el oído medio no es igual de fuerte en todas las frecuencias: la relación entre la presión acústica que entra a la membrana timpánica y la presión transmitida que finalmente recibe la perilinfa coclear cambia según la frecuencia del sonido, y a esa relación, frecuencia por frecuencia, se le llama la función de transferencia del oído medio. La función de transferencia del oído medio depende de la masa y la rigidez de la membrana timpánica y de la propia cadena osicular, que responden con más facilidad a unas frecuencias que a otras, de forma parecida a como el canal auditivo externo, por su propia forma, refuerza más unas frecuencias que otras. De esta manera, el modelo mecánico de palanca de la membrana timpánica y la cadena osicular con el que se abre esta descripción deja de ser solo una explicación cualitativa de por qué el oído medio acopla la impedancia del aire con la impedancia de la perilinfa coclear, y se convierte en una herramienta capaz de simular, para cada frecuencia, cuánta presión transmitida efectivamente recibe la perilinfa coclear.
ID:4707
Grupo 6: Grupo 6: Presión transmitida a la perilinfa coclear
Descripción
La presión final que recibe la perilinfa integra la ganancia por superficies, la ganancia de palanca y la función de transferencia dependiente de frecuencia. La salida cambia proporcionalmente con la presión acústica de entrada para una configuración y frecuencia dadas, mientras que su factor de transmisión cambia con la frecuencia.
Pregunta clave: ¿Qué presión efectiva recibe finalmente la perilinfa?
La presión final que recibe la perilinfa integra la ganancia por superficies, la ganancia de palanca y la función de transferencia dependiente de frecuencia. La salida cambia proporcionalmente con la presión acústica de entrada para una configuración y frecuencia dadas, mientras que su factor de transmisión cambia con la frecuencia. La ganancia aproximada de treinta decibeles que logra el oído medio no es igual de fuerte en todas las frecuencias: la relación entre la presión acústica que entra a la membrana timpánica y la presión transmitida que finalmente recibe la perilinfa coclear cambia según la frecuencia del sonido, y a esa relación, frecuencia por frecuencia, se le llama la función de transferencia del oído medio. Con la ganancia que aporta la diferencia de superficie entre la membrana timpánica y la ventana oval, la ganancia que aporta la forma de palanca de la cadena osicular, y la función de transferencia del oído medio que varía según la frecuencia, este modelo permite calcular la presión transmitida que finalmente le llega a la perilinfa coclear a partir de la presión acústica que originalmente llegó a la membrana timpánica, para cualquier frecuencia del sonido. De esta manera, el modelo mecánico de palanca de la membrana timpánica y la cadena osicular con el que se abre esta descripción deja de ser solo una explicación cualitativa de por qué el oído medio acopla la impedancia del aire con la impedancia de la perilinfa coclear, y se convierte en una herramienta capaz de simular, para cada frecuencia, cuánta presión transmitida efectivamente recibe la perilinfa coclear. Combinadas, ambas ganancias logran que el oído medio entregue a la perilinfa coclear una presión aproximadamente treinta decibeles más alta que la presión acústica original que había llegado a la membrana timpánica, una ganancia que es justamente lo que le permite al oído medio acoplar la impedancia mucho más baja del aire con la impedancia mucho más alta de la perilinfa coclear, sin que la mayor parte de la presión acústica se pierda por reflexión al llegar al límite entre ambos medios.
ID:4708