E3 Orelha Média: Transmissão e Transformação de Impedância

Tópico

A pressão acústica que atinge a membrana timpânica, já moldada pela aurícula e pelo canal auditivo externo, faz com que a membrana vibre com uma força total que depende da quantidade de pressão acústica recebida e da área da superfície da membrana timpânica que vibra para recebê-la. Essa mesma força total, concentrada na grande área da superfície da membrana timpânica, é então transmitida para a superfície muito menor da janela oval, onde o estribo, o último dos três ossículos da cadeia ossicular, pressiona diretamente a perilinfa coclear. Concentrar a mesma força total em uma superfície muito menor aumenta a pressão exercida por essa força total, assim como pressionar com o dedo uma pequena superfície exerce mais pressão do que pressionar com a mesma força uma grande superfície.

Essa mesma força total, coletada pela grande área da superfície da membrana timpânica, é então transmitida para a área muito menor da superfície da janela oval, onde o estribo, o último dos três ossículos da cadeia ossicular, empurra diretamente a perilinfa coclear. Além da diferença de área entre a membrana timpânica e a janela oval, a própria cadeia ossicular adiciona um segundo ganho de pressão graças ao seu formato de alavanca: o martelo, o primeiro ossículo da cadeia ossicular, tem um braço de alavanca mais longo do que a bigorna, o segundo ossículo da cadeia ossicular, com o qual se articula. Quando um braço de alavanca mais longo empurra um braço de alavanca mais curto através dessa articulação, o braço de alavanca mais curto se move com menor amplitude, mas com mais força do que o braço de alavanca mais longo. Assim, a cadeia ossicular transmite uma força maior ao estribo do que a força com que o martelo a recebe da membrana timpânica.

O ganho de pressão proporcionado pela diferença na área de superfície entre a membrana timpânica e a janela oval, e o ganho de pressão proporcionado pelo formato de alavanca da cadeia ossicular, não se somam simplesmente, mas se multiplicam, pois cada um atua sobre o resultado já produzido pelo anterior: a cadeia ossicular aplica sua própria alavanca à força que já chegou concentrada da membrana timpânica ao martelo. Combinados, esses dois ganhos permitem que o ouvido médio forneça à perilinfa coclear uma pressão aproximadamente trinta decibéis maior do que a pressão acústica original que atingiu a membrana timpânica. Esse ganho é precisamente o que permite ao ouvido médio igualar a impedância muito menor do ar com a impedância muito maior da perilinfa coclear, sem que a maior parte da pressão acústica se perca por reflexão na interface entre os dois meios.

O ganho aproximado de trinta decibéis obtido pelo ouvido médio não é igualmente forte em todas as frequências: a relação entre a pressão acústica que entra na membrana timpânica e a pressão transmitida recebida pela perilinfa coclear varia de acordo com a frequência do som. Essa relação, frequência por frequência, é chamada de função de transferência do ouvido médio. A função de transferência do ouvido médio depende da massa e da rigidez da membrana timpânica e da própria cadeia ossicular, que respondem mais prontamente a algumas frequências do que a outras, de forma semelhante a como o canal auditivo externo, devido ao seu formato, reforça algumas frequências mais do que outras.

Com o ganho proporcionado pela diferença na área da superfície entre a membrana timpânica e a janela oval, o ganho proporcionado pelo formato de alavanca da cadeia ossicular e a função de transferência variável em frequência do ouvido médio, este modelo nos permite calcular a pressão transmitida que finalmente atinge a perilinfa coclear a partir da pressão acústica que originalmente atingiu a membrana timpânica, para qualquer frequência sonora. Dessa forma, o modelo de alavanca mecânica da membrana timpânica e da cadeia ossicular com o qual esta descrição se inicia deixa de ser apenas uma explicação qualitativa de por que o ouvido médio acopla a impedância do ar com a impedância da perilinfa coclear, e se torna uma ferramenta capaz de simular, para cada frequência, quanta pressão transmitida a perilinfa coclear realmente recebe.

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