Koklear Mekanikler: Pasif ve Aktif Özelliklerin İncelemesi

Koklea, biyolojik mühendislik açısından hem pasif hem de aktif mekanik özelliklere sahip karmaşık, mikro ölçekli bir sistemdir. Özellikle Corti organı, işitsel fonksiyonların gerçekleştirilmesinde önemli bir rol oynar.

Pasif Mekanikler:

• Pasif koklear mekanikler, hidromekanik karakterlidir ve birçok yapının entegre katkıları ile koklear rezonansın karakterini oluşturur.

• Bu pasif özellikler, post-mortem koklealarda bile gözlenmiş ve tonotopik organizasyon tanımlanmıştır.

• Koklea, bazalden apekse doğru bir dizi radyal kesitlerle modellenebilir ve her bölümün rezonans frekansı, o bölümdeki baziler membranın kütlesine ve sertliğine bağlıdır.

• Kokleanın bazalinde baziler membran daha az kütleye sahipken, sertliği daha fazladır.

• Apikal kısımda ise kütle artarken, sertlik azalır. Bu nedenle, bazal kısım yüksek frekanslarda maksimum vibrasyon gösterirken, apikal kısım düşük frekanslarda maksimum vibrasyon gösterir.

• Ses basınç dalgaları, skala vestibulideki perilenfe, yani kokleanın bazaline, stapes tabanı ile iletilir ve koklea boyunca apekse doğru yayılır.

• Bu süreçte, baziler membranın karakteristik frekansı ile eşleşen seslerin frekans bölgesinde maksimum vibrasyon gözlenir.

• Ses basınç dalgaları, kokleanın kemik ve sert olmasından ötürü sıkıştırılamayacağından Corti organına geçerek skala timpaniye girer ve yuvarlak pencereye doğru yayılır.

• Baziler membranın fiziksel özellikleri, bireyin işitme sınırlarını ve frekans farklılıklarını ayırt etme kapasitesini belirler.

  
  

Aktif Mekanikler:

• Postmortem koklealarda yapılan deneysel ölçümler, baziler membranın titreşimlerinin, koklear amplifikasyon olmaksızın ses basınç düzeyi ile lineer olarak arttığını göstermiştir.

• Ancak, pasif mekanik özellikler, memeli işitmesinde frekans seçiciliği ve yüksek duyarlılığı açıklamakta yetersiz kalmıştır.

• İlk olarak T. Gold tarafından önerilen aktif mekanizma, otoakustik emisyon olarak bilinen iç kulakta üretilen seslerin varlığı ile desteklenmiştir.

Kobaylarda yapılan in-vivo mekanik ölçümlerde, yayılan dalga zirvesinin düşük seviyeli uyaranlarla oldukça keskin ayarlandığı ve ses düzeyi arttıkça lineer olmayan bir büyüme gözlenmiştir.

Bu ölçümler, baziler membran vibrasyon amplitüdlerinin stapes yer değiştirme seviyesine göre iki-üç kat daha fazla olduğunu göstermiştir.

• Aktif mekanikler, koklear mekaniklerin nonlineer fonksiyonunu ortaya koyar.

• Canlı koklealarda yapılan baziler membran vibrasyon ölçümleri, sesin keskinliği ve duyarlılığının dramatik olarak arttığını gösterir.

• Bu özellik, koklear amplifikatör olarak bilinir. Pozitif geri bildirim, koklea boyunca lokal olarak meydana gelir ve baziler membran vibrasyonlarının amplifiye edilmesi bir döngü şeklinde gerçekleşir.

Koklear mekanikler, pasif ve aktif özelliklerin bir kombinasyonu olarak işitme sürecini mümkün kılar. Pasif mekanikler, hidromekanik karakterleri ve fiziksel özellikleri ile frekans ayrımını sağlar.

Aktif mekanikler ise, koklear amplifikatör sayesinde sesin keskinliğini ve duyarlılığını artırarak işitme sürecinin hassas ayarını gerçekleştirir. Bu mekanizmaların anlaşılması, işitme bilimi ve odyoloji alanında önemli bir yer tutar.