¿Cómo llega el sonido al cerebro?

Hoy te explicamos cómo se transforma el sonido en un impulso eléctrico para que lo pueda interpretar el cerebro

Es fascinante entender cómo funciona nuestro cuerpo, desde cómo funcionan nuestros ojos, hasta qué es lo que hace latir a nuestro corazón. No menos interesante es cómo escuchamos, es decir, cuál es el viaje del sonido desde el exterior hasta ser transformado en un impulso eléctrico que es interpretado por nuestro cerebro.

Siempre me ha resultado fascinante que todos tengamos una huella dactilar diferente (por cierto, también nuestra lengua tiene una huella única). En esta misma línea, otro milagro de la naturaleza es que seamos capaces de distinguir las diferencias de tantos sonidos y las voces de tantísimas personas diferentes, con el mismo órgano.

 

La explicación de siempre

El proceso no es sencillo y habitualmente suele explicarse de “fuera hacia dentro”, es decir, desde el sonido que viaja en forma de vibraciones hasta nuestra membrana timpánica, a través de nuestro conducto auditivo externo. A su vez, la membrana vibra al chocar el sonido contra esta, transmitiendo esas vibraciones a una cadena de 3 huesecillos que desembocan en una estructura con forma de caracol, la cóclea. La cóclea tiene una sustancia líquida en su interior y permite el paso del sonido hasta el nervio auditivo, el nervio que se encarga de llevar la información a nuestro cerebro, que lo interpreta.

Esta es la forma más rápida de explicarlo, pero sinceramente, no hace justicia a la inmensa belleza de este proceso. 

 

La explicación como nunca te lo han contado antes

Si tuviéramos que elegir una estructura de este proceso como “la más importante” sería, sin duda, las células ciliadas. Estas células son receptores sensoriales, que tienen un nombre algo desafortunado. ¿Por qué? Porque a pesar de la palabra “ciliadas”, no tienen nada que ver el tipo de pelo que nos viene a la cabeza habitualmente. Se les llamó así inicialmente por la forma al microscopio óptico, pero con los progresos que trajo el microscopio electrónico, hemos visto que la estructura no es lo que parecía, sino más bien una agrupación de bastones cilíndricos. Es decir, lo que inicialmente se pensaba que era una especie de “pelo”, en realidad son en torno a 20 estructuras cilíndricas agrupadas.

Para que os hagáis una mejor idea de qué son estas células sensoriales, estamos hablando de las mismas células que utilizan los murciélagos a modo de “sonar”. Las células ciliadas se encuentran hasta en los peces más primitivos. Estas células son una máquina que convierten las vibraciones del sonido en impulsos eléctricos.

En la parte superior de cada haz de cilios, hay un fino filamento que conecta cada uno de los pequeños pelos entre sí. Este filamento se llama estereocilia. Pues bien, en la base de este filamento el microscopio electrónico nos ha permitido ver un par de canales de hierro, que son estructuras que abarcan la membrana.

 

Antes de continuar, conviene aclarar un par de cosas

Veréis, los iones son átomos o grupos de átomos que tienen una carga eléctrica. Los iones con una carga positiva se denominan cationes. Los que tienen carga negativa se denominan aniones. Pero en conjunto, todos son iones. En el cuerpo existen muchas sustancias normales en forma de iones. Los ejemplos comunes incluyen sodio, potasio, calcio, cloruro y bicarbonato. Estas sustancias se llaman electrolitos.

Que ¿por qué os cuento esto? Porque los iones constituyen una corriente eléctrica, y en los cilios también vemos otros canales iónicos, como el de potasio o el de calcio. Básicamente, las células ciliadas tienen canales iónicos que pueden estar abiertos o cerrados, y que estén de un modo u otro depende de ese fino filamento.

 

Continuando con esta increíble explicación

Esto ya resulta fascinante, pero esperad porque el asunto mejora aún más. Veréis, cuando el sonido incide sobre el haz de “pelos”, estos transmiten el sonido a su borde más alto, lo que produce tensión en ese filamento que conecta a los cilios. La tensión, como una cuerda que se tensa, provoca el movimiento de las estructuras que conecta en una dirección, y ese movimiento a su vez provoca la apertura de canales iónicos (y los iones entran en la célula). El movimiento en la dirección opuesta, provoca el cierre de los canales.

Ok, hasta aquí bien, pero como tal vez ya sabéis, el sonido viaja en forma de ondas, por lo que cuando inciden sobre estas estructuras no lo hacen de forma continua (no es una línea continua, es una sucesión de ondas), esto provoca que los “pelos” oscilen, que bailen hacia un lado y otro, abriendo y cerrando los canales iónicos cuando entran en contacto con las ondas de sonido.

Cada apertura, supone la entrada de millones de iones en las células. La excitación eléctrica que esto produce pasa a una fibra nerviosa (un nervio) y esto se propaga al cerebro.

Ahora es más fácil comprender que la intensidad del sonido está representada por la magnitud de esta respuesta. Un sonido más fuerte empuja el haz de “pelos” más lejos, lo que abre el canal más tiempo, deja pasar más iones y da lugar a una respuesta mayor.

 

¿Fascinante, verdad? ¡Sigamos profundizando!

Las células ciliadas, por si aún no las habías ubicado, se encuentran en la cóclea. Si hacemos memoria, seguro que alguna vez te dijeron que el órgano de la audición es una pequeña estructura (de hecho, es pequeña de verdad, del tamaño de un garbanzo) con forma de caracol. Pues bien, la cóclea es capaz de dividir los sonidos en las frecuencias que lo componen. Así, si tocamos diferentes notas en un piano, diferentes partes de la cóclea serán estimuladas. Vamos directos al grano: las frecuencias más bajas (sonidos graves) llegan hasta la parte superior de la cóclea. Las frecuencias más altas (sonidos agudos), hasta los 20000 hercios, llegan a la parte más baja. El resto de frecuencias están en alguna parte entre medias.

¡Y así es como podemos diferenciar tantísimas voces diferentes! Sencillamente, distintas voces suponen que el sonido vibra a distintas frecuencias, y esto a su vez estimula distintas partes de un órgano altamente especializado y capaz de discriminar tanto la dirección de la que procede el sonido, como sus diferencias con otros sonidos. En mi opinión, uno de los diseños más bonitos de nuestro cuerpo.

¡Y todo esto con el tamaño de un garbanzo!

 

Referencias:

Hudspeth, A. J. (2014, August 6). Integrating the active process of hair cells with cochlear function. Nature Reviews Neuroscience, 15(9), 600–614. https://doi.org/10.1038/nrn3786 

‌Johns Hopkins medicine (s.f.) How the Ear Works. Hopkinsmedicine.org. https://www.hopkinsmedicine.org/health/conditions-and-diseases/how-the-ear-works#:~:text=The%20Outer%20Ear&text=It%20collects%20sound%20waves%20and,cause%20the%20eardrum%20to%20vibrate 

‌López-Schier, H., Starr, C. J., Kappler, J. A., Kollmar, R., & Hudspeth, A. J. (2004, September 1). Directional Cell Migration Establishes the Axes of Planar Polarity in the Posterior Lateral-Line Organ of the Zebrafish. Developmental Cell, 7(3), 401–412. https://doi.org/10.1016/j.devcel.2004.07.018

National Institute on Deafness and Other Communication Disorders (2018, January 3). How Do We Hear?  NIDCD. https://www.nidcd.nih.gov/health/how-do-we-hear 

UCSF Benioff Children's Hospital (2020, December 22). How the Ear Works. UCSF Health. https://www.ucsfbenioffchildrens.org/education/how-the-ear-works 

‌Withnell, R. H., Shaffer, L. A., & Lilly, D. J. (2002, February). What Drives Mechanical Amplification in the Mammalian Cochlea? Ear and Hearing, 23(1), 49–57. https://doi.org/10.1097/00003446-200202000-00004 

Amyad Raduan

Amyad Raduan (GlóbuloAzul)

Licenciado en Medicina por la Universidad Miguel Hernández de Elche, con Máster propio en Integración y Resolución de Problemas Clínicos en Medicina por la Universidad Alcalá de Henares, Máster en Medicina Clínica por la Universidad Camilo José Cela y actualmente realizando un Máster Oficial en Investigación Clínica por la Universidad Miguel Hernández de Elche. También es Diplomado en Transporte Sanitario Medicalizado. En la actualidad, ejerce como Médico Residente en la especialidad de Medicina Familiar y Comunitaria, en el Hospital Vega Baja de Orihuela (Alicante). Asímismo, es dueño y fundador de la empresa de divulgación científica especializada en medios audiovisuales, GLÓBULO SALUD SL, a través de la cual coordina a un equipo de médicos, ilustradores y animadores. (Canal de YouTube)

Continúa leyendo