Naturaleza y Propiedades del Sonido

Naturaleza y Propiedades del Sonido

El sonido es una forma de energía que se origina cuando objetos como diapasones, altavoces o cuerdas vocales vibran, creando ondas de compresión y descompresión que se propagan a través de un medio (como el aire, el agua o los sólidos). Estas ondas sonoras se mueven en patrones tridimensionales y concéntricos, y su intensidad disminuye con la distancia desde la fuente. A diferencia de las ondas de agua, las ondas sonoras no transportan materia, sino que mueven las partículas del medio en una serie de compresiones y rarefacciones, transmitiendo energía a través de variaciones de presión. La velocidad del sonido varía en función del medio, siendo más rápida en medios sólidos y más lenta en gases debido a las diferencias en densidad y elasticidad. Al analizar el sonido, es crucial considerar sus tres propiedades clave: la intensidad o volumen, que se relaciona con la amplitud de la onda y se mide en decibeles (dB); el tono, que está determinado por la frecuencia de la onda y se mide en Hercios (Hz); y el timbre, que distingue a cada fuente sonora y resulta de la combinación de una onda fundamental con armónicos o sobretonos.

Capacidad Auditiva Humana y Transducción del Sonido

El rango de audición humana abarca frecuencias desde aproximadamente 20 Hz hasta 20.000 Hz, con una sensibilidad auditiva más aguda entre 2.000 y 5.000 Hz, que es esencial para el reconocimiento del habla. El umbral de audición varía de 0 dB, el nivel más bajo que puede percibir un oído humano promedio, hasta aproximadamente 120-140 dB, el umbral del dolor. El proceso de audición implica la transducción de energía acústica en señales mecánicas, luego en hidráulicas y finalmente en bioeléctricas, que se transmiten al cerebro a través del nervio auditivo. El oído humano se divide en tres secciones principales: el oído externo, que capta las ondas sonoras a través del pabellón auricular y el conducto auditivo externo; el oído medio, que transmite las vibraciones a través de la membrana timpánica y los huesecillos (martillo, yunque y estribo) a la ventana oval; y el oído interno, donde se encuentra la cóclea y el órgano de Corti, responsables de la conversión de vibraciones mecánicas en impulsos nerviosos.

Función del Oído Externo en la Audición

El oído externo se inicia con el pabellón auricular, que ayuda a dirigir las ondas sonoras hacia el conducto auditivo externo (CAE). Aunque su función en la localización del sonido es limitada en humanos, el CAE es esencial para proteger la membrana timpánica y facilitar la transmisión del sonido hacia el oído medio. El CAE también actúa como una cámara de resonancia, amplificando ciertas frecuencias, especialmente las del rango del habla. La audición se ve comprometida solo si hay una obstrucción completa del CAE. La intensidad del sonido se mide en decibeles, una escala logarítmica que compara la presión sonora de un sonido con un nivel de referencia estándar, generalmente el umbral de audición humana.

Transformaciones del Sonido en el Oído Medio

El oído medio es crucial para adaptar las ondas sonoras del aire a las condiciones del oído interno. La membrana timpánica y los huesecillos (martillo, yunque y estribo) trabajan conjuntamente para minimizar la pérdida de energía sonora al pasar de un medio gaseoso a uno líquido. La relación de área entre la membrana timpánica y la ventana oval amplifica la presión del sonido, mientras que la acción de palanca de los huesecillos proporciona una ganancia adicional de energía. Los músculos del oído medio, como el tensor del tímpano y el estapedio, activan el reflejo acústico para proteger el oído interno de sonidos excesivamente altos. Las trompas de Eustaquio, por su parte, igualan la presión del oído medio con la presión atmosférica y permiten el drenaje de fluidos, manteniendo así la eficiencia auditiva.

Mecanotransducción en el Oído Interno

La mecanotransducción, el proceso de conversión de energía mecánica en señales eléctricas, ocurre en el oído interno. La vibración de la ventana oval, inducida por el movimiento del estribo, se transmite a la perilinfa de la cóclea y provoca una onda viajera en la membrana basilar. La cóclea está organizada tonotópicamente, lo que significa que diferentes frecuencias estimulan distintas regiones de la membrana basilar. El Órgano de Corti, que contiene células ciliadas inmersas en endolinfa, convierte los movimientos mecánicos en potenciales eléctricos que son detectados por el nervio coclear. La intensidad del sonido se refleja en el número de fibras nerviosas estimuladas, con las células ciliadas externas activándose con sonidos más suaves y las internas con sonidos más fuertes.