音の受容について（聴覚について）

質問

生物学、生理学、医学に詳しい方、教えて下さい。

ヒトの聴覚は、幅広い周波数の違いを認識して、音の、高さ、低さを認識しているかと思います。音を受容している有毛細胞の種類は１種類しか存在しないかと思うのですが、どのような機構なのでしょうか?

鼓膜が振動すると、それに付着している耳小骨（ツチ骨、キヌタ骨、アブミ骨）が、振動し、音波のエネルギーは、鼓膜を介して耳小骨の振動という力学的エネルギーに変換されるかと思います。耳小骨の振動は、内耳の蝸牛に伝わり、蝸牛の内部に存在する、内リンパ（液）が振動し、これが有毛細胞の毛に歪みを生じさせる。これが刺激となって、有毛細胞は、活動電位を発生するかと思います。
ここまでは、理解しているのですが、どのようにして、音の違いを聞き分けることができているのかがよく分かっておりません。
お詳しい方、分かりやすく教えていただけないでしょうか?
どうぞ、よろしくお願い致します。

回答No.3

neji1 · ベストアンサー

No.1です。
大変申し訳ありませんが、ギブアップです。ゴメンナサイ。

＞この多様性の中で、ヒトの耳が多くの音を聞き分けているのは、
＞有毛細胞が、沢山の神経繊維と複合的にシナプスを形成したり、
＞もしくは、時間差の活動電位の組み合わせを、音の情報として
＞置き換えることで、音の多様な情報が処理されているのかと
＞考えたのですが、この考えは誤りでしょうか?

ひとが、音の周波数を聞き分けることが出来るのは、聴覚の機構内（要するに耳～神経まで含めて）に、ある種のバンドパスフィルターがいくつも並んでいると模式化出来るそうです。
ある種の研究では、２０数個のフィルターでまとめられるとの報告もあります。

では、２０個程度のフィルターで、どうしてあれだけの複雑な周波数成分をもつ音を聞き分けられるのか？　という事については、心理的な側面もあるようです。
例えば、言語に関しては、一般の音とは別に認識されるそうです。
これは、聴覚の神経系以降、脳の部分での識別において重み付けが異なるようです。
だから、うるさい中でも、人の声だけは聞き取れる　などが出来るようです。

と、ドンドンと私も曖昧な回答になってきました・・・。
ここまでは、仕事でも突っ込んだ話にならなかったので・・・今度、大学の先生に聞いてみます・・・。

お礼

ご回答誠にありがとうございます。neji1様、何度も私の質問に答えて頂きありがとうございました。

聴覚の機構は、複雑なのですね。また、何かわかったら、教えて頂けるとうれしいです。
neiji様とのやりとりの中で、非常にたくさんの発見ができました。勉強させていただきました。
本当にありがとうございます。自身でも、学んでいきますが、また、疑問が発生した時には、手を差し伸べて頂けると幸いです。
neiji様の誠意あるご回答、わかりやすいご説明、労力と時間を注いでいただいてありがとうございました。うれしかったです。
今後ともよろしくお願い致します。

回答No.2

neji1

No.1です。
え～っと。私も生理学者ではなく、単なるエンジニアで、たまたま聴覚に関係する技術の開発をしていただけなので、これ以上の詳しいことは、正直なところ、曖昧な回答しか出来ません。

質問者さんの補足にありますとおり、有毛細胞には、外有毛細胞と内有毛細胞があります。
内有毛細胞と外有毛細胞は、接続される神経が違います。
・内有毛細胞・・・有髄神経
・外有毛細胞・・・無髄神経
また、分極時の電位も異なるそうです。

有髄神経の方が、伝達速度が２桁ほど早いため、聴覚に関しては、内有毛細胞が支配的のようです。
では、外有毛細胞の働きとは、内有毛細胞に対して抑制的に働き、過大な音に対する防御などの働きをしているらしいです。

さらに補足しますと、有毛細胞自身には場所による有意差は無いと思われます。
どこの有毛細胞と神経線維がシナプス結合しているかがマッピングされているため、音の周波数の識別が可能になるとのことです。

自身が無いので、「～ようです」とか「らしいです」といった説明でスミマセン。
これで、補足になりましたでしょうか？

参考URL：

http://www.lab.toho-u.ac.jp/med/physi1/sensory/sensory13/sensory13.html

お礼

ご回答いただきありがとうございます。全然知らなかった、新鮮な情報ありがとうございます。非常に勉強になりました。
内有毛細胞は、有髄神経繊維であり、外有毛細胞は、無髄神経繊維であり、外有毛細胞は、内有毛細胞に対して、過大な音に対する防御などの働きをしているのですね。全然知りませんでした。neji1様の説明は非常にわかりやすいですね。また、すごくお詳しいですね。すばらしいですね。私も、もっと勉強します。

これ以上のことはわからないと、ご記載いただいた後で、申し訳ないのですが、もしご存知でしたら、すいませんが、教えて下さい。
どこの有毛細胞と神経繊維がシナプス結合しているかがマッピングされているため、音の周波数が識別できるという。補足いただいた内容なのですが、私の勝手な想像なのですが、有毛細胞と神経繊維の種類よりも、断然、音の多様性の方が大きい気がするんです。
この多様性の中で、ヒトの耳が多くの音を聞き分けているのは、有毛細胞が、沢山の神経繊維と複合的にシナプスを形成したり、もしくは、時間差の活動電位の組み合わせを、音の情報として置き換えることで、音の多様な情報が処理されているのかと考えたのですが、この考えは誤りでしょうか?
もし、ご存知であれば、恐縮ですが、教えて頂けないでしょうか?

回答No.1

neji1

質問者さんもご存知だと思いますが、蝸牛は渦巻き形状をしています。

蝸牛の中にある基底膜には固有振動数（共振周波数）があり、
高い音・・・入り口側
低い音・・・渦巻きの奥側
に合っている　という考え方が一般的のようです。

つまり、
入り口側の有毛細胞が振動すると、高い音
奥側の有毛細胞が振動すると、低い音
と脳が認識するようです。

余談ですが、高齢になると、入口側の有毛細胞が劣化し、高い音が聞こえなくなります。
若者撃退（？）とかで、超音波に近い周波数の音を出して、若者がたむろするのを防ぐ　なんてのがあります。
（モスキート音とか言います。）
これも、有毛細胞の劣化＝年齢による周波数の聞き取りの差異　を応用した事例ですね。

参考URL：

http://bunseiri.michikusa.jp/cyokaku.htm

お礼

ご回答いただきありがとうございます。neji1様のご説明は、簡潔で、大変わかりやすいですね。感謝致します。
ご紹介いただいたURLも大変わかりやすかったです。
知らない事が沢山あり、勉強になりました。

もう少し、ご存知であれば教えていただけないでしょうか?
この蝸牛の入り口側の有毛細胞と奥側の有毛細胞が興奮するかによって、音の高低の相違を識別できているようなのですが、この有毛細胞は、細胞自体が、相違な有毛細胞なのでしょうか?有毛細胞は外側に３－４列（外有毛細胞）、内側に１列（内有毛細胞）並んでいるというURLの情報にもありましたが、それぞれ若干異なるが故、情報の処理の機構に差をもたらすことができるのか。もしくは、同じ細胞でも極性があり、どこの機械チャネルが開口するかによって、生じるシグナル伝達の機構に相違が生じるのか,疑問に感じました。

大変恐縮では、ありますが、今一度教えて頂けないでしょうか?よろしくお願い致します。
本当に、ご回答ありがとうございました。