Audición

En el sentido humano de la audición participa uno de los órganos más complejos del cuerpo. Este complicado sistema es capaz de responder a estímulos tan débiles que apenas tienen más energía que el movimiento azaroso de las moléculas de aire que golpean el tímpano. También puede resistir, por breves periodos, maltratos extremos bajo la forma de estímulos tan intensos que estremecen el cuerpo.

Cómo se introducen los sonidos

Cuando un objeto produce un sonido, crea también ondas de diferentes de presión en el aire circulante. Estas ondas alternantes de aire denso y raro son los estímulos para la audición. El oído externo recibe esos cambios de presión en el aire, los cuales se convierten en vibraciones en el tímpano; la vibraciones son convertidas en acción de palanca por los huesos del oído medio; esta acción se transforma en movimiento de la membrana de la ventana oval; a su vez dicho movimiento se transforma en cambios de presión del líquido que se halla en el caracol (cóclea), los cuales se convierten en movimientos de la membrana basilar; esos movimientos se transforman en flexiones de dores que transformados en impulsos en el nervio auditivo.

El oído está construido en tal forma que se maximice la cantidad de energía absorbida de las ondas sonoras que golpean el tímpano. Por lo normal, cuando las ondas sonoras topan con una superficie sólida, la mayor parte de su energía es reflejada. Las diversas estructuras del oído se las ingenian para conservar esta energía: convierten la gran amplitud de las ondas sonoras en vibraciones más fuertes pero de amplitud más pequeña. Rige aquí principio parecido al que una persona observa cuando emplea un martillo para convertir una oscilación de gran amplitud de su brazo en el movimiento, de menor amplitud pero vigoroso, de un clavo dentro de una tabla.

Las ondas sonoras viajan primero a través del oído externo y el canal auditivo hasta llegar a una membrana llamada membrana del tímpano, la cual empieza a vibrar. Estas vibraciones vibraciones son recogidas por tres pequeños huesos, transmitidas mediante otra membrana, la ventana oval, al liquido encerrado en el caracol (cóclea). Uno de los huesillos (el estribo), funciona como pistón y mueve el líquido hacia delante y hacia atrás al ritmo de las ondas sonoras. El movimiento del liquido hace que comience a vibrar una membrana ubicada dentro del caracol (la membrana basilar). Ésta a su vez dobla las células vellosas del órgano de Corti, el cual descansa en la membrana basilar. Estas células vellosas son los verdaderos receptores auditivos, cuando son movidas se “excitan” y producen entonces un potencial generado que da principio a impulsos nerviosos en la fibras del nervio auditivo. Éste transporta esos impulsos hasta el cerebro.

Cuando hay problemas periféricos, esta información no puede llegar al cerebro, como en ésta caricatura de un test de audición:

Codificación de los sonidos

El sonido es un rasgo del medio ambiente, un patrón de cambios de presión o de vibraciones en el aire o en los objetos. La audición es una experiencia perceptual frecuentemente relacionada con ele sonido; es la experiencia que una persona tiene cuando ciertas células de sus sistemas nerviosos auditivos entran en acción en patrones apropiados.

Los sonidos tienen propiedades de frecuencia (la cantidad de cambios de presión por segundo) y de amplitud (la intensidad o fuerza de los cambios de presión). En la audición, la frecuencia de haya más estrechamente relacionada con el tono, mientras que la amplitud se encuentra relacionada con el volumen. Las frecuencias pueden ser contadas y medidas las amplitudes, pero el tono y el volumen son personales (ocurre dentro del sujeto, son privadas).

Con respecto a sonidos de frecuencias superiores a los 5000 ciclos por segundo, a medida que cambia la frecuencia del sonido también cambia el lugar de la membrana basilar, que vibra con más vigor. Los lugares que vibran mas vigorosamente estimulan las células receptoras, y a sus vías nerviosas con mas fuerza. Los grupos de células más activos del sistema nervioso auditivo producen sensaciones de tono. Esta es la teoría del lugar sugerida por Helmholtz a finales del siglo pasado y principios de este.

 Con respecto a sonidos de frecuencias anteriores a los 5000 ciclos por segundo, rigen diferentes principios. Para frecuencia inferiores a los 5000 ciclos por segundo, cada ciclo del sonido producen un estallido distinto de impulsos nerviosos en el nervio auditivo. Muchas neuronas se descargan por separado en cada ciclo del sonido. A medida que varia la frecuencia del sonido, también cambia la frecuencia de los impulsos nerviosos; la frecuencia de los impulsos es escuchada como tono. Esta es la teoría del teléfono sugerida por el físico Rutherford.

Puesto que las fibras nerviosas auditivas de ordinario no pueden producir mas de 500 descargas por segundo, el principio del teléfono no puede codificar frecuencias de sonido que oscilen entre 500 y 5000 ciclos por segundo. En ese rango, las células nerviosas parecen funcionar en grupos. En cada ciclo del sonido, algunas de las células producen una descarga, más allá de los ciclos, todas en un grupo producirán una descarga, por lo menos una vez. Esta andana de descargas a lo largo de un periodo codificado ciclo del sonido. Esta es la llamada teoría de la andana.

Para codificar los incrementos en la intensidad de un sonido, puede aumentar la cantidad de células que responden al estímulo; pueden incrementarse los ritmos a que producen descargas ciertas células; y, para intensidades elevadas, empieza a responder células especiales. Cuando se escucha un sonido tan complejo como la voz humana o una interpretación musical, interviene un patrón intensamente complejo y cambiante de células nerviosas que descargan a ritmos instintivos a lo largo del tiempo.

En esta pieza musical los distintos instrumentos tienen frecuencias variadas que permiten darles sonidos variados y armoniosos:

Percepción del espacio auditivo

Los seres humanos son capaces de localizar las fuentes de sonido, incluso sin buscarlas. La mayor parte de nuestra capacidad para localizar sonidos es un resultado de tener dos oídos localizados en distintos puntos del espacio. Los sonidos de un lado de la cabeza llegan primero al oído de ese lado. La diferencia en el tiempo de llegada de los dos sonidos puede ser muy pequeña, pero el sistema auditivo es capaz de percibirla.

Si la frecuencia de un sonido es más elevada que 1500 ciclos por segundo, la cabeza puede obstruir parte de la onda sonora que pasa. Como resultado, el oído se halla más lejos de la fuente de sonido esta en una sombra de sonido, donde la intensidad del sonido es menor que en el otro oído, el cercano a la fuente sonora. La diferencia de intensidad resultante es una clave efectiva para localizar sonidos de elevada frecuencia.

El cráneo humano no obstruye las ondas sonoras menores a 1500 ciclos por segundo. Sin embargo para localizar dichos sonidos existe otra clave. Las ondas sonoras están formadas por áreas alternas de presión elevada y baja que viajan a través de la atmósfera. Todas las frecuencias viajan a la misma velocidad (330 m por segundo). En consecuencia, la distancia entre una onda elevada presión y la siguiente (longitud de onda)es tanto mayor en cuanto menor es la frecuencia del sonido. A frecuencias menores de 1000 ciclos por segundo, la longitud de onda se vuelve mas grande que la distancia abarcada por la cabeza. Por lo tanto, un oído puede encontrarse en la parte elevada presión del sonido, mientras que el otro oído puede hallarse en medio de la presión baja del sonido. Este fenómeno recibe el nombre de diferencia de fase de estímulo y es una clave eficaz para localizar fuentes de sonido. 

Esto puede apreciarse en el efecto Doppler:

¿Recuerdas esta escena de The Big Bang Theory?

Fuente: Zimbardo, P. (1986) Psicología y vida (10a ed.) México: Ed. Trillas