听觉的物理机制：流体力学与内耳的主动过程
神经元与认知
2014-08-12 v1 适应与自组织系统
生物物理
组织与器官
摘要
大多数感兴趣的声音由不同频率和可变振幅的音调组成的复杂、随时间变化的混合物构成。为了检测和处理这些信号，耳朵采用了一种高度非线性、自适应的实时频谱分析仪：耳蜗。声音激发鼓膜和中耳三块微小骨骼的振动，其中最后一块骨骼充当活塞，在充满液体的耳蜗腔室内引发振荡压力变化。基底膜是一条沿耳蜗螺旋分布于两个腔室之间的弹性带，它通过为输入的每个频率分量传导 largely independent 的行波来响应这些压力。然而，由于基底膜的质量和刚度沿其长度呈梯度分布，每个行波的幅度都会增大且波长减小，直到在特定的、依赖于频率的位置达到峰值：低频传播至耳蜗 apex，而高频则终结于 base。基底膜的振荡使毛束发生偏转，毛束是耳朵感觉受体（毛细胞）的机械敏感细胞器。随着机械敏感离子通道的开闭，每个毛细胞都会产生电信号，该信号经化学传递至传入神经纤维，进而进入大脑。除了转导机械输入外，毛细胞还会放大它们 [...]
引用
@article{arxiv.1408.2085,
title = {The physics of hearing: fluid mechanics and the active process of the inner ear},
author = {T. Reichenbach and A. J. Hudspeth},
journal= {arXiv preprint arXiv:1408.2085},
year = {2014}
}
备注
86 pages, 24 figures