Ucho

Ucho je zmyslový orgán, ktorý vníma zvuky. Ucho stavovcov má spoločnú biológiu od rýb až po človeka, pričom jeho štruktúra sa líši podľa radu a druhu. Funguje nielen ako prijímač zvuku, ale zohráva významnú úlohu pri vnímaní rovnováhy a polohy tela. Ucho je súčasťou sluchového systému.

Úvod do uší a sluchu

Sluch je vedecký názov pre vnímanie zvuku. Zvuk je forma energie, ktorá sa pohybuje vzduchom, vodou a inou hmotou vo forme tlakových vĺn. Zvuk je prostriedkom sluchovej komunikácie vrátane žabích volaní, vtáčieho spevu a hovorenej reči. Hoci ucho je zmyslový orgán stavovcov, ktorý zvuk rozpoznáva, „počuje“ ho mozog a centrálna nervová sústava. Zvukové vlny vníma mozog prostredníctvom vzplanutia nervových buniek v sluchovej časti centrálneho nervového systému. Ucho mení zvukové tlakové vlny z vonkajšieho sveta na signál nervových impulzov vysielaných do mozgu.

Zvuk sa zhromažďuje vo vonkajšej časti ucha. Tento zvukový tlak sa zosilňuje cez strednú časť ucha a u suchozemských živočíchov prechádza zo vzduchu do kvapalného prostredia. K zmene zo vzduchu na kvapalinu dochádza preto, lebo vzduch obklopuje hlavu a je obsiahnutý v zvukovode a strednom uchu, ale nie vo vnútornom uchu. Vnútorné ucho je duté, uložené v spánkovej kosti, najhustejšej kosti tela. Duté kanáliky vnútorného ucha sú vyplnené tekutinou a obsahujú zmyslový epitel, ktorý je posiaty vláskovými bunkami. Mikroskopické „vlásky“ týchto buniek sú štrukturálne bielkovinové vlákna, ktoré vyčnievajú do tekutiny. Vláskové bunky sú mechanoreceptory, ktoré pri stimulácii uvoľňujú chemický neurotransmiter. Zvukové vlny pohybujúce sa tekutinou tlačia na vlákna; ak sa vlákna dostatočne prehnú, spôsobí to, že vlasové bunky vystrelia. Týmto spôsobom sa zvukové vlny transformujú na nervové impulzy. Pri videní hrajú tyčinky a čapíky sietnice podobnú úlohu pri svetle ako vláskové bunky pri zvuku. Nervové impulzy sa šíria z ľavého a pravého ucha cez ôsmy lebečný nerv do oboch strán mozgového kmeňa a až do časti mozgovej kôry určenej pre zvuk. Táto sluchová časť mozgovej kôry sa nachádza v spánkovom laloku.

Časť ucha, ktorá je určená na vnímanie rovnováhy a polohy, tiež vysiela impulzy prostredníctvom ôsmeho lebečného nervu, VIII. nervu vestibulárnej časti. Tieto impulzy sa posielajú do vestibulárnej časti centrálneho nervového systému.
Ľudské ucho vo všeobecnosti počuje zvuky s frekvenciami od 20 Hz do 20 kHz (zvukový rozsah). Hoci si sluchový vnem vyžaduje neporušenú a funkčnú sluchovú časť centrálneho nervového systému, ako aj funkčné ucho, ľudská hluchota (extrémna necitlivosť na zvuk) sa najčastejšie vyskytuje v dôsledku abnormalít vnútorného ucha, a nie nervov alebo dráh centrálneho sluchového systému.

Netopiere majú rôzne veľkosti a tvary

Tvar vonkajšieho ucha cicavcov sa u rôznych druhov veľmi líši. Vnútorná štruktúra uší cicavcov (vrátane ľudských) je však veľmi podobná.

Vonkajšie ucho (ušnica, zvukovod, povrch bubienka)

Vonkajšie ucho je najvzdialenejšia časť ucha. Vonkajšie ucho zahŕňa ušnicu (nazývanú aj ušnica), zvukovod a najvrchnejšiu vrstvu ušného bubienka (nazývanú aj bubienková blana). U človeka a takmer všetkých stavovcov je jedinou viditeľnou časťou ucha vonkajšie ucho. Hoci slovo „ucho“ sa môže správne vzťahovať na ušnicu (chrupavkový výbežok pokrytý mäsom na oboch stranách hlavy), táto časť ucha nie je pre sluch nevyhnutná. Vonkajšie ucho síce pomáha dostať zvuk (a zavádza filtráciu), ale veľmi dôležitý je zvukovod. Ak nie je zvukovod otvorený, sluch je utlmený. Ušný maz (lekársky názov – cerumen) produkujú žľazy v koži vonkajšej časti zvukovodu. Táto koža vonkajšieho zvukovodu sa prikladá na chrupavku; tenšia koža hlbokého zvukovodu leží na kosti lebky. Iba hrubšia koža zvukovodu produkujúca cerumen má chĺpky. Vonkajšie ucho sa končí na najvrchnejšej vrstve bubienka. Bubienková blana sa bežne nazýva ušný bubienok.

Doporučujeme:  Nechuť k práci

Ľudské vonkajšie ucho a kultúra

Natiahnutie ušného lalôčika a rôzne piercingy chrupaviek

Ušnice majú tiež vplyv na vzhľad tváre. V západných spoločnostiach sa odstávajúce uši (prítomné asi u 5 % etnických Európanov) považujú za neatraktívne, najmä ak sú asymetrické. Prvá operácia na zmenšenie odstávajúcich uší bola v lekárskej literatúre publikovaná v roku 1881.

Uši sa tiež už tisíce rokov zdobia šperkami, tradične prepichovaním ušného lalôčika. V niektorých kultúrach sa ozdoby umiestňujú tak, aby sa ušné lalôčiky roztiahli a zväčšili, aby boli veľmi veľké. Odtrhnutie ušného lalôčika od váhy ťažkých náušníc alebo od traumatického ťahu náušnice (napríklad zachytením o vyzliekaný sveter) je pomerne časté. Oprava takéhoto roztrhnutia zvyčajne nie je náročná.

Kozmetický chirurgický zákrok na zmenšenie veľkosti alebo zmenu tvaru ucha sa nazýva otoplastika. V zriedkavých prípadoch, keď sa ušnica nevytvorí (atrézia) alebo je extrémne malá (mikrotózia), je možná rekonštrukcia ušnice. Najčastejšie sa na vytvorenie matrice ucha používa chrupavkový štep z inej časti tela (zvyčajne rebrová chrupavka) a na krytie kože sa používajú kožné štepy alebo rotačné chlopne. Ak sa však deti narodia bez ušnice na jednej alebo oboch stranách alebo ak je ušnica veľmi malá, zvukovod je zvyčajne malý alebo chýba a stredné ucho má často deformácie. Prvotný lekársky zásah je zameraný na posúdenie sluchu dieťaťa a stavu zvukovodu, ako aj stredného a vnútorného ucha. V závislosti od výsledkov vyšetrení sa postupne vykonáva rekonštrukcia vonkajšieho ucha, pričom sa plánuje aj prípadná oprava zvyšku ucha.

U ľudí a iných suchozemských živočíchov je stredné ucho (podobne ako zvukovod) normálne naplnené vzduchom. Na rozdiel od otvoreného zvukovodu však vzduch v strednom uchu nie je v priamom kontakte s atmosférou mimo tela. Eustachova trubica spája komoru stredného ucha so zadnou časťou hltana. Stredné ucho sa veľmi podobá špecializovanej prínosovej dutine, ktorá sa nazýva bubienková dutina; podobne ako prínosové dutiny je to dutá sliznicou vystlaná dutina v lebke, ktorá sa vetrá nosom. V mastoidnej časti ľudskej spánkovej kosti, ktorú možno nahmatať ako hrbolček v lebke za ušnicou, sa tiež nachádza vzduch, ktorý sa odvetráva cez stredné ucho.

Za normálnych okolností je Eustachova trubica uzavretá, ale pri prehĺtaní aj pri pozitívnom tlaku sa otvára. Pri štarte lietadla sa tlak okolitého vzduchu mení z vyššieho (na zemi) na nižší (na oblohe). Vzduch v strednom uchu sa s pribúdajúcou výškou lietadla rozširuje a tlačí sa do zadnej časti nosa a úst. Pri zostupe sa objem vzduchu v strednom uchu zmenšuje a vzniká mierny podtlak. Na vyrovnanie tlaku medzi stredným uchom a okolitou atmosférou pri klesaní lietadla je potrebné aktívne otváranie Eustachovej trubice. Potápač tiež zažíva túto zmenu tlaku, ale s väčšou rýchlosťou zmeny tlaku; aktívne otváranie Eustachovej trubice je potrebné častejšie, keď potápač ide hlbšie do vyššieho tlaku.

Usporiadanie bubienka a kostičiek účinne spája zvuk z otvoru zvukovodu do slimáka. Existuje niekoľko jednoduchých mechanizmov, ktoré spoločne zvyšujú tlak zvuku. Prvým je „hydraulický princíp“. Povrch bubienkovej membrány je mnohonásobne väčší ako povrch stapesovej nožičky. Zvuková energia dopadá na bubienkovú membránu a sústreďuje sa na menšiu nožičku. Druhým mechanizmom je „pákový princíp“. Rozmery kĺbových ušných kostičiek vedú k zvýšeniu sily pôsobiacej na stapesovu nožičku v porovnaní so silou pôsobiacou na kladivko. Tretí mechanizmus smeruje akustický tlak na jeden koniec slimáka a chráni druhý koniec pred zasiahnutím zvukovými vlnami. U ľudí sa tento jav nazýva „ochrana okrúhleho okna“ a podrobnejšie sa mu budeme venovať v nasledujúcej časti.

Abnormality, ako je zanesený ušný maz (oklúzia vonkajšieho zvukovodu), pevné alebo chýbajúce kostičky alebo diery v bubienkovej membráne, zvyčajne spôsobujú vodivú stratu sluchu. Vodivú stratu sluchu môže spôsobiť aj zápal stredného ucha, ktorý spôsobuje nahromadenie tekutiny v priestore normálne naplnenom vzduchom. Tympanoplastika je všeobecný názov operácie na opravu bubienka a kostičiek stredného ucha. Na obnovu neporušeného bubienka sa zvyčajne používajú štepy zo svalovej fascie. Niekedy sa na miesto poškodených ušných kostí umiestnia umelé kostičky alebo sa obnoví narušený reťazec kostičiek, aby mohol účinne viesť zvuk.

Doporučujeme:  Znak Von Graefe

Vnútorné ucho: slimák, predsieň a polokruhové kanáliky

Vláskové bunky sú tiež receptorovými bunkami, ktoré sa podieľajú na rovnováhe, hoci vláskové bunky sluchového a vestibulárneho systému ucha nie sú totožné. Vestibulárne vláskové bunky sú stimulované pohybom tekutiny v polokruhovitých kanálikoch a v uterku a saku. Pálenie vestibulárnych vláskových buniek stimuluje vestibulárnu časť ôsmeho lebečného nervu.

Ušnica sa môže ľahko poškodiť. Keďže ide o chrupavku pokrytú kožou, ktorá má len tenkú výstelku zo spojivového tkaniva, hrubé zaobchádzanie s uchom môže spôsobiť taký opuch, ktorý ohrozí zásobovanie jeho kostry, ušnej chrupavky, krvou. Celá táto chrupavková kostra je vyživovaná tenkou krycou membránou nazývanou perichondrium (čo doslova znamená: okolo chrupavky). Akákoľvek tekutina z opuchu alebo krv z poranenia, ktorá sa hromadí medzi perichondriom a základnou chrupavkou, ohrozuje chrupavku, že bude odlúčená od zásobovania živinami. Ak časti chrupavky vyhladovejú a odumrú, ucho sa už nikdy nezahojí do normálneho tvaru. Namiesto toho sa chrupavka stane hrudkovitou a zdeformovanou. Zápasnícke ucho je jeden z termínov, ktorý sa používa na opis výsledku, pretože zápasenie je jedným z najčastejších spôsobov, ako k takémuto zraneniu dochádza. Karfiolové ucho je ďalší názov pre rovnaký stav, pretože zhrubnutá ušnica môže pripomínať túto zeleninu.

Ušný lalôčik je jediná časť ušnice, ktorá za normálnych okolností neobsahuje chrupavku. Namiesto toho je to klin tukového tkaniva (tuku) pokrytý kožou. Existuje mnoho normálnych variácií tvaru ušného lalôčika, ktorý môže byť malý alebo veľký. Trhliny ušného lalôčika sa dajú spravidla opraviť s dobrými výsledkami. Keďže sa v uchu nenachádza chrupavka, nehrozí deformácia v dôsledku krvnej zrazeniny alebo poranenia ušného lalôčika tlakom.

Iné poranenia vonkajšieho ucha sa vyskytujú pomerne často a môžu zanechať veľkú deformitu. Medzi najčastejšie patria poranenia o sklo, nože, uhryznutia, avulzie, rakovina, omrzliny a popáleniny.

Poranenia zvukovodu môžu spôsobiť petardy a iné výbušniny a mechanické poranenia spôsobené umiestnením cudzích telies do ucha. Ušný kanál sa najčastejšie traumatizuje sám pri čistení ucha. Vonkajšia časť zvukovodu sa opiera o telo hlavy; vnútorná časť sa opiera o otvor kostnatej lebky (tzv. vonkajší zvukovod). Koža je na každej časti veľmi odlišná. Vonkajšia koža je hrubá a obsahuje žľazy aj vlasové folikuly. Žľazy vytvárajú cerumen (nazývaný aj ušný maz). Pokožka vonkajšej časti sa trochu pohybuje, ak sa ušnica potiahne; je len voľne priložená k podkladovým tkanivám. Na druhej strane koža kostného kanála patrí nielen medzi najjemnejšiu kožu v ľudskom tele, ale je pevne priložená k pod ňou ležiacej kosti. Štíhly predmet používaný na čistenie cerumenu z ucha naslepo často vedie namiesto toho k zatlačeniu vosku dovnútra a kontakt s tenkou kožou kostného kanála môže viesť k poraneniu a krvácaniu.

Podobne ako úraz vonkajšieho ucha, aj úraz stredného ucha najčastejšie vzniká v dôsledku poranenia výbuchom a v dôsledku vniknutia cudzích predmetov do ucha. Zlomeniny lebky, ktoré prechádzajú cez časť lebky obsahujúcu štruktúry ucha (spánková kosť), môžu tiež spôsobiť poškodenie stredného ucha. Malé perforácie bubienkovej membrány sa zvyčajne zahoja samé, ale veľké perforácie si môžu vyžadovať transplantáciu. Posunutie kostičiek spôsobí vodivú stratu sluchu, ktorá sa dá odstrániť len chirurgicky. Násilné posunutie strmienka do vnútorného ucha môže spôsobiť senzorickú nervovú stratu sluchu, ktorá sa nedá upraviť, ani keď sa kostičky vrátia do správnej polohy. Keďže ľudská koža má vrchnú vodotesnú vrstvu odumretých kožných buniek, ktoré sa neustále odlučujú, posunutie častí bubienka alebo zvukovodu do stredného ucha alebo hlbších oblastí úrazom môže byť obzvlášť traumatizujúce. Ak sa posunutá koža nachádza v uzavretom priestore, odlúpený povrch sa v priebehu mesiacov a rokov nahromadí a vytvorí cholesteatóm. Koncovka -oma v tomto slove označuje v lekárskej terminológii nádor, a hoci cholesteatóm nie je novotvar (ale kožná cysta), môže sa zväčšovať a erodovať štruktúry ucha. Liečba cholesteatómu je chirurgická.

Doporučujeme:  Horný frontálny sulkus

V industrializovanej spoločnosti existujú dva hlavné mechanizmy poškodenia vnútorného ucha, pričom oba poškodzujú vláskové bunky. Prvým je vystavenie zvýšenej hladine zvuku (hluková trauma) a druhým je vystavenie liekom a iným látkam (ototoxicita).

V roku 1972 americká agentúra EPA informovala Kongres, že najmenej 34 miliónov ľudí je denne vystavených hluku, ktorý môže viesť k výraznej strate sluchu. V celosvetovom meradle by sa táto exponovaná populácia v priemyselných krajinách počítala na stovky miliónov.

Porovnávacia anatómia uší primátov: Človek (vľavo) a makak barbarský (vpravo).

Už dlho je známe, že ľudia a aj iné primáty, ako napríklad šimpanz, gorila a orangutan, majú minimálne vyvinuté a nefunkčné ušné svaly, ktoré sú však stále dostatočne veľké na to, aby sa dali ľahko identifikovať. Tieto nevyvinuté svaly sú vestigiálne štruktúry. O svale, ktorý z akéhokoľvek dôvodu nedokáže pohybovať uchom, už nemožno povedať, že má nejakú biologickú funkciu. Slúži to ako dôkaz homológie medzi príbuznými druhmi. U ľudí existuje variabilita týchto svalov, takže niektorí ľudia sú schopní pohybovať ušami rôznymi smermi a hovorí sa, že u iných je možné získať takýto pohyb opakovanými pokusmi.

Orgány sluchu bezstavovcov

Uši majú len stavovce, hoci mnohé bezstavovce dokážu zvuk zachytiť aj inými zmyslovými orgánmi. U hmyzu sa na počúvanie vzdialených zvukov používajú bubienkové orgány. Nie sú obmedzené na hlavu, ale môžu sa vyskytovať na rôznych miestach v závislosti od skupiny hmyzu.

Jednoduchšie štruktúry umožňujú článkonožcom detekovať zvuky v blízkom poli. Napríklad pavúky a šváby majú na nohách chĺpky, ktoré slúžia na detekciu zvuku. Aj húsenice môžu mať na tele chĺpky, ktoré vnímajú vibrácie a umožňujú im reagovať na zvuk.

Pinna (Helix, Antihelix, Tragus, Antitragus, Incisura anterior auris, ušný lalôčik) – Ušný kanál – Ušné svaly

Ušný bubienok (Umbo, Pars flaccida)

Labyrintová stena/medialita: Ovalné okienko – Okrúhle okienko – Sekundárna bubienková membrána – Výbežok tvárového kanála – Výbežok bubienkovej dutiny

Mastoidálna stena/posterior: Aditus k mastoidnému antrum – Pyramidálna eminencia

Tegmentálna stena/strecha: Epitympanický výklenok

Malleus (krčok mallea, horný väz mallea, bočný väz mallea, predný väz mallea) – Incus (horný väz incusu, zadný väz incusu) – Stapes (predný väz stapesu)

Stapedius – Tensor tympani

Kostená časť faryngotympanálnej trubice – Chrupavka faryngotympanálnej trubice (Torus tubarius)

Scala vestibuli – Helicotrema – Scala tympani – Modiolus – Cochlear cupula

Perilymfa – kochleárny akvadukt

Reissnerova/vestibulárna membrána – Bazilárna membrána

Endolymfa – Stria vascularis – Spirálny väz

Cortiho orgán: Stereocílie – Tektóriová membrána – Sulcus spiralis (externus, internus) – Špirálový limbus

Statický/translačný/vestibulárny/endolymfatický kanál: Utrikulum (makula) – sakula (makula, endolymfatický vak) – kinocílium – otolit – vestibulárny akvadukt – canalis reuniens

Kinetika/rotácie: Ampulárna kupula – Ampuly (Crista ampullaris)

Zápal stredného ucha – Mastoiditída (Bezoldov absces) – Cholesteatóm – Perforovaný bubienok

Otoskleróza – Porucha rovnováhy – Ménièrova choroba – Benígne paroxyzmálne polohové závrate – Vestibulárna neuronitída – Vertigo – Labyrintitída – Perilymfofistula – Syndróm dehiscencie horného kanála (SCDS)

Konduktívna strata sluchu – Senzorineurálna strata sluchu – Presbycusis