Кіріспе
Ішкі құлақтың кохлеясындағы екі сұйыққа толы түтікті бөліп тұратын қатты құрылымдық элемент – базилярлық мембрана. Бұл мембрана кохлеяның спираль тәрізді бөлігінің бойымен өтетін скала медиа мен скала тимпани екі түтігін ажыратады. Базилярлық мембрана келіп түсетін дыбыс толқындарына ден қойып, жоғары-төмен қозғалады, соның нәтижесінде бұл толқындар базилярлық мембрана бойымен жүйтіп қозғалатын толқындарға айналады.
The basilar membrane is a stiff structural element within the cochlea of the inner ear which separates two liquid filled tubes that run along the coil of the cochlea, the scala media and the scala tympani. The basilar membrane moves up and down in response to incoming sound waves, which are converted to traveling waves on the basilar membrane.
Құрылымы
Базилярлық мембрана – аспаптың ішектері сияқты ені мен қатаңдығы бойынша өзгешелейтін псевдорезонанстық құрылым. Бірақ гитараның параллель ішектерінен айырмашылығы, базилярлық мембрана резонанстық құрылымдардың жеке жиынтығы емес, оның бойындағы ені, қатаңдығы, массасы, демпфирлеуі және каналдар өлшемдері әртүрлі болатын жалғыз құрылым. Базилярлық мембрананың қозғалысы көбінесе жүретін толқын ретінде сипатталады. Мембрананың бойындағы белгілі бір нүктедегі қасиеттері оның ерекше жиілігін (CF) анықтайды, яғни ол дыбыс діріліне ең сезімтал болатын жиілік. Базилярлық мембрана кохлеяның төбесінде ең кең (0,42–0,65 мм) және ең жұмсақ, ал негізінде (дөңгелек және сопақ терезелерге жақын) ең тар (0,08–0,16 мм) және ең қатаң болады. Жоғары жиілікті дыбыстар кохлеяның түбіне, ал төмен жиілікті дыбыстар оның шыңына орналасады.
Эндолимфалық/перилимфалық бөліну
Вестибулярлық мембранамен қатар, базилярлық мембранада ұсталып тұрған бірнеше тіндер эндолимфа мен перилимфа сұйықтықтарын бөліп тұрады, мысалы, ішкі және сыртқы сулькус жасушалары (сары түспен көрсетілген) және Корти ағзасының торлы қабығы (магента түспен көрсетілген). Корти ағзасы үшін базилярлық мембрана перилимфаға өткізгіш. Осы жерде эндолимфа мен перилимфа арасындағы шекара Корти ағзасының эндолимфа жағындағы торлы қабықта орналасады.
Сезім жасушаларының негізі
Базилярлық мембрана шашты жасушалардың тірегі болып табылады. Бұл функция барлық құрлықтағы омыртқалы жануарларда кездеседі. Базилярлық мембрананың орналасуы шашты жасушаларды эндолимфа және перилимфаның қасына орналастырады, бұл шашты жасушалардың жұмыс істеуі үшін қажетті шарт.
Жиілік дисперсиясы
Базилярлық мембрананың үшінші, эволюциялық жағынан жас функциясы көптеген сүтқоректілердің кохлеясында жақсы дамыған, ал кейбір құс түрлерінде нашар дамыған: кіріп келетін дыбыс толқындарын әртүрлі жиіліктерге бөліп, кеңістікте тарату. Қысқасы, мембрана біртұмсы болып келеді және бір жағы қаттырақ, екінші жағы жұмсақ. Сонымен қатар, базилярлық мембрананың "жұмсақ" бөлігіне жететін дыбыс толқындары, жақын, қатты бөлігіне жететін дыбыс толқындарына қарағанда ұзақ сұйық бағанадан өтуі керек. Базилярлық мембрананың әр бөлігі, оны қоршаған сұйықтықпен бірге, әртүрлі резонанстық қасиеттері бар "масса-серіппе" жүйесі ретінде қарастырылуы мүмкін: жоғары қаттылық және төмен масса, демек, жақын (негізгі) бөлігінде жоғары резонанстық жиіліктер, ал алыс (апекс) бөлігінде төмен қаттылық және жоғары масса, демек, төмен резонанстық жиіліктер. Бұл белгілі бір жиіліктің дыбысы мембрананың кейбір бөліктерін басқа бөліктерге қарағанда күштірек тербетеді. Жиіліктердің орналасуы кохлеяның тонотоптық ұйымдастырылуы деп аталады. Дыбыс тудырған тербелістер осы мембрана бойымен толқын ретінде жүреді, ал адамдарда осы мембранада бір қатарға орналасқан шамамен 3500 ішкі шашты жасуша бар. Әрбір жасуша кішкентай үшбұрышты каркасқа бекітілген. "Шаштар" – жасушаның ұшындағы өте сезімтал кішкентай өскіндер. Мембрананың тербелісі үшбұрышты каркастарды шайқағанда, жасушалардағы шаштар қайта-қайта орын ауыстырады, бұл нерв талшықтарында сәйкес импульстар ағынын тудырады, олар есту жолына жіберіледі. Сыртқы шашты жасушалар энергияны кері байланыс арқылы күшейтеді, кейбір жерлерде 65 дБ-ға дейін қозғалатын толқынды күшейтеді. Сыртқы шашты жасушалардың мембранасында мембранамен байланысты моторлық ақуыздар бар. Бұл ақуыздар базилярлық мембрана жоғары және төмен қозғалғанда, дыбыс тудырған рецепторлық потенциалдармен белсендіріледі. Бұл моторлық ақуыздар қозғалысты күшейте алады, базилярлық мембрананың сәл күшерек қозғалуына себеп болады, соның салдарынан қозғалатын толқын күшейеді. Осының нәтижесінде ішкі шашты жасушалардың кірпіктері көбірек орын ауыстырады, сәл көбірек қозғалады және пассивті кохлеядағыдан көбірек ақпарат алады.
Рецептордың әлеуетін құру
Базилярлық мембрананың қозғалысы шашты клеткалардың стереоцилияларының қозғалысына себеп болады. Шаш клеткалары базилярлық мембранаға бекітілген, ал базилярлық мембрананың қозғалысымен бірге текториялық мембрана мен шаш клеткалары да қозғалады, стереоцилиялар текториялық мембрананың салыстырмалы қозғалысынан иіледі. Бұл шаш клеткасының кірпіктеріндегі механикалық сезімтал калий арналарының ашылуына және жабылуына әкелуі мүмкін. Шаш клеткасының кірпіктері эндолимфада орналасқан. Эндолимфа, қалыпты жасушалық ерітіндіге қарағанда, калийдің жоғары және натрийдің төмен концентрациясына ие. Бұл жасушалардағы -70 мВ тынығу потенциалынан өзгеше, +80 мВ шамасындағы потенциалды сақтайды. Алайда, шаш клеткасының табаны перилимфада, 0 мВ потенциалымен орналасқан. Осының нәтижесінде шаш клеткасының тынығу потенциалы 45 мВ құрайды. Базилярлық мембрана жоғары қарай қозғалғанда, кірпіктер механикалық сезімтал калий арнасын ашатын бағытта қозғалады. Калий иондарының ағыны деполяризацияға алып келеді. Керісінше, базилярлық мембрана төмен қарай қозғалғанда, кірпіктер қарсы бағытта қозғалып, механикалық сезімтал калий арналарын жауып, гиперполяризацияға себеп болады. Деполяризация вольтажға сезімтал кальций арналарын ашады, бұл жүйке ұшындағы нейротрансмиттерді (глутаматты) босатуға мүмкіндік береді, ол спиральді ганглий жасушасына, яғни негізгі есту нейрондарына әсер етеді, олардың белсенділік деңгейін арттырады. Гиперполяризация кальцийдің ағынын азайтады, соның салдарынан нейротрансмиттердің босатылуы төмендеп, спиральді ганглий жасушасының белсенділігінің ықтималдығы төмендейді.