FISIKA TELINGA DAN PENDENGARAN

Telinga dan PendengaranTelinga adalah Alat yang terancang canggih untuk mengubah gelombang suara mekanis yang sangat lemah di udara menjadi pulsa listrik di saraf auditorius. Sedangkan pendengaran adalah tanggapan terhadap rangsangan vibrasi mekanik

Struktur dan Fungsi Telinga

Gb. 1 fisiologi telingaTelinga secara umum dibagi menjadi tiga bagian;telinga luar, telinga tengah dan telinga dalam. Telinga luar terdiri dari pina, kanalin auditorius eksternus dan gendang telinga. Telinga engah terdiri dari tiga tulang kecil(osikulus):Maleus (palu), Inkus (landasan),Stapes (sanggurdi) dan tuba eustachius. Telinga dalam terdiri dari koklea, utrikulus dan sakula. Masing-masing memiliki fungsi sebagai berikut:

Telinga Luar : Menangkap suaraTelinga dalam : Menerima rangsangan bunyi dan mengirimkannya berupa implus ke otakTelinga Tengah : Menjaga tekanan udara agar seimbangPina : sedikit membantu dalam menyalurkan gelombang suara ke kanalisKanalis auditorius ekstermus : sebagai tempat penyimpanan serumen dan dapat meningkatkan sentivitas telingaSerumen : Melindungi telinga dari kerusakan dan infeksiGendang Telinga: Mengantar getaran suara dari udara ke tulang pendengaranSaluran Eustachius: menghubungkan telinga tengah dg bagian telinga belakangOsikulus : meneruskan getaran yg disampaikan gendang telingaKoklea : Berperan dalam penerimaan suara (bagian pendengaran)Sel-sel rambut di organ corti : Menghasilkan pulsa listrik (potensial aksi) yang disalurkan ke otak melalui saraf audiotorisUtrikulus & Sakula(vestibulum dan kanalis semiserkunalis) : sebagai labirin membranosa. Kemudian mengirimkan sinyal listrik yang mengandung informasi posisi kepala (dalam kaitan arah gravitasi) serta informasi gerakan angular dan linear ke otak oleh seraf vestibularis. Merupakan bagian kesetimbangan

Cara Kerja TelingaSecara singkat perjalanan gelombang di telinga hingga kita dapat mendengar adalahBunyi Daun Telinga Saluran Telinga Gendang Telinga Tulang maleus tulang inkus Tulang Stapes Jendela Oval Rumah Siput(koklea) Cairan Limpa Otak Mendengar

Gelombang suara (berupa gelombang mekanik) yang ada disekitar telinga, dikumpulkan pina menuju kanalis auditorius eksternus, disini terjadi penyaringan frekuensi tertentu dari gelombang mekanis tersebut dan terjadi peningkatkan sensitivitas telinga dalam rasio 3000-4000 Hz. Kemudian diteruskan ke gendang telinga. Gerakan dari gendang telinga sangatlah kecil karena harus lebih kecil dari gerakan molekul-molekul udara di gelombang suara. Tekanan suara yang lebih dari 160dB dapat memecahkan gendang telinga. Dari sini telinga melakukan prinsip kerja akustik

Masuk ke telinga tengah, dari getaran gendang telinga merambat ke tulang maleus, diteruskan ke tulang inkus dan tulang stapes. Tulang tulang ini berfungsi penting sebagai penyesuai impedansi di gendang telinga dengan impedansi ruang-ruang berisi air di telinga dalam.

Gb.2 penampang telinga tengah. Hammer(maleus), amboss(inkus), stelbugel(stapes)

Tekanan suara dari gendang telinga mengalami penguatan akibat kerja tulang-tulang tersebut sebagai tuas. Dalam hal ini telinga tengah bekerja dengan prinsip mekanik. Di telinga tengah, faktor-faktor yang mempengaruhi impedansi terutama adalah kekakuan dan massa gendang telinga. Telinga tengah membantu pencocokan impedansi dengan memperkuat tekanan oleh efek tuas dan piston.

Masuk ke telinga dalam dari tulang stapes melalui jendela oval, di bagian pendengaran yaitu koklea yang berbentuk spiral dan berisi cairan yang mengandung organ Corti. Disini telinga melakukan prinsip mekanis dalam fluida

Gb.3 bagian telinga dalam

Gb.4 skema organ corti yang memperlihatkan sel-sel rambut

Sel-sel rambut organ Corti merupakan alat utama yang mengubah energi suara menjadi sinyal listrik saraf. Sel-sel rambut memiliki berkas rambut yang terbuet dari 100 rambut yang terkemas rapat dengan panjang beberapa mikron. Rambut terpajang ke cairan di organ Corti. Sewaktu organ basilar bergerak di bawah pengaruh gelombang tekanan suara dari jendela oval, sel-sel rambut akan secara relatif bergerak terhadap cairan. Gesekan dengan cairan menghasilkan gaya mikroskopik pada rambut sehingga rambut-rambut tersebut cenderung tertekuk. Apabila tertekuk ke arah yang sesuai, rambut-rambut tersebut akan menghasilkan voltase yang dapat memicu potensial aksi yang dikirimkan ke korteks pendengaran di otak oleh saraf koklearis. Sehingga kita otak merespon dan kita dapat mendengarDi labirin terdapat beragam sel rambut. Sakulus dan utrikulus masing-masing memiliki sekitar 15.000 dan 30.000 sel rambut untuk mengukur percepatan linear. Tiga kanalis semisirkularis untuk mengukur percepatan angular masing-masing memiliki sekitar 7.000 sel rambut. Koklea memiliki satu deret sel rambut dalam dan tiga deret sel rambut luar. Setiap deret memiliki sekitar 4.000 sel rambut. Deret bagian dalam sel rambut yang berjalan sepanjang (~3,4 cm) membran basilar mendeteksi gerakan di membran basilar yang ditimbulkan oleh gelombang tekanan suara dari jendela oval. Sel-sel tersebut merupakan tranduser utama yang mengubah gelombang suara menjadi sinyal listrik.Gerakan kecil fraksi manometer (10^(-9) m) dapat menghasilkan suatu sinyal. Telinga kita menangkap suatu kisaran dinamik lebih dari jutaan dan membuat ukuran waktu beberapa mikrodetik. Peran sel rambut luar belum dipahami. Sel tersebut berperan memperbesar gelombang suara masuk yang lemah secara mekanis. Untuk menerangkan proses sel rambut, tampak bahwa sebagian respon terjadi dalam kisaran waktu beberapa mikrodetik. Karena potensial aksi dan respon otot berlangsung dalan kisaran milidetik, diperlukan mekanisme yang jauh lebih cepat. Respon yang sedemikian cepat tersebut tampaknya disebabkan oleh kontraksi elektris molekul-molekul di sel rambut.

Sensitivitas TelingaTelinga paling sensitif dalam kisaran 2-5.000 Hz. Telinga dalam kondisi baik memerlukan intensitas tambahan kira-kira 30dB untuk mendeteksi suara berfrekuensi 100 Hz dibanding suara berfrekuensi 1.000 Hz.Sensitivitas berubah seiring usia. Semakin tua usia, maka pendengaran terhadap frekuensi tinggi semakin lemah pula. Penurunan sensitivitas ini diakibatkan karena pada usia tua. Selain itu, penurunan sensitivitas dapat lebih cepat terjadi apabila telinga terbiasa dengan suara keras, hal ini terjadi karena penurunan sensitivitas pendengaran akibat penuaan disebut presbikusis.Sifat suara yang disebut kekerasan/ kekuatan adalah respon mental terhadap intensitas akustik yang kita dengar. Kekuatan suatu suara sebanding dengan logaritma intensitasnya dan rentang intensitas minimum yang dapat direspon oleh telinga kita.Kekuatan suara juga sangat bergantung pada frekuensi. Pada frekuensi 30 Hz suara nyaris tidak dapat terdengar dan menimbulkan persepsi bahwa suara dengan frekuensi tersebut sama kerasnya dengan suara frekuensi 4.000 Hz. Satuan phon menyatakan kekerasan suara dalam 1.000 Hz, dimana tiap phon menyatakan tiap desibel dari 1.000 Hz. Contohnya untuk 1 desibel dalam 1.000 Hz adalah 1 phon. Kekerasan suara yang lazim pada ambang pendengaran percakapan pada 40 dan 60 phon. Ambang rasa dalam pendengaran adalah sekitar 100dB pada semua frekuensi. Pada rentang frekuensi 300-3.000 Hz merupakan rentang frekuensi yang penting untuk memahami percakapan. Ketika telinga memiliki sensitivitas yang sama dengan frekuensi rendah, seperti pada frekuensi 3.000 Hz maka kita akan mendengar berbagai kebisingan fisiologik, misalnya aliran darah di arteri kepala, gerakan sendi, dll.

Menguji PendengaranAda tiga uji standar untuk menilai pendengaran seseorang:Audiometri nada murniUji ini dilakukan dalam kamar uji kedap suara, telinga diuji pendengarannya satu per satu melalui headset khusus. Kemudian pasien memberi tanda apabila mendengar suara tersebut. Uji ini menggunakan rentang frekuensi 250-8.000 Hz. Pada setiap frekuensi, volume dinaikkan dan diturunkan sampai diperoleh ambang pendengaran yang konsisten . Hasil uji ini dibandingkan dengan ambang pendengaran normal dalam bentuk kurva. Ambang pendengaran normal di masing-masing frekuensi dianggap nol desibel. Pada kurva pendengaran tak normal memperlihatkan ambang pendengaran seseorang yang pendengarannya tidak sempurna, terjadi penurunan pendengaran yang tajam di kedua telinga pada sekitar 4kHz. Pada kasus ini penurunan pengdengaran tersebut disebabkan oleh kerusakan saraf parsial di koklea. Penurunan pendengaran tidak sama di semua frekuensi.Audiometri bicaraPengukuran impedansi (immitance)untuk menilai fungsi telinga tengahImmitance mencakup impedansi dan admittance. Impedansi akustik adalah kuantitas yang menerangkan oposisi terhadap aliran energi suara.pabila telnga tengah mengalami gangguan fungsi akibat rangkaian osikulus terputus, gendang telinga berlubang, atau tuba Eustachius tertutup dan telinga tengah dipenuhi oleh cairan, maka impedansi telinga tengah beubah. Untuk mengetahui intensitas bunyi yang diteruskan, hal yang harus diketahui adalah intensitas bunyi yang masuk dan intensitas bunyi yang dipantulkan. Intensitas bunyi yang sampai ke gendang telinga harus sama dengan jumlah intensitas bunyi yang dipantulkan dan diteruskanI_(d=) I_(p+) I_tKet: Id = Intensitas bunyi yang sampai ke gendang telingaIp = Intensitas bunyi yang dipantulkanIt = Intensitas bunyi yang diteruskanKetika intensitas bunyi yang diteruskan meningkat, hal ini berarti pencocokan impedansi menjadi semakin baik. Penyebab impedansi akustik dianggap sebagai kekakuan gendang telinga. Kebalikan dari impedansi(kekakuan) adalah admittance (kelenturan).Proses pengukuran immitance telinga tengah : sumbat dimasukkan dan ditutupkan ke dalam saluran telinga, dan energi suara dari sebuah pengeras suara suara kecil yang dijalankan oleh sebuah osilator 220 Hz yang diarahkan ke gendang telinga. Intensitas bunyi yang dipantulkan sangat bergantung pada kekakuan gendang telinga. Kekakuan gendang telinga bergantung pada tekanan udara di saluran telinga.

Cacat Telinga

Rentang frekuensi yang paling penting untuk memahami suara percakapan adalah sekitar 300-3.000 Hz. Cacat pendengaran diklasifikasikan berdasarkan ambang pendengaran rerata 500, 1.000, 2.000 Hz di telinga yang paling baik. Orang dengan ambang pendengaran 30 dB di atas normal mungkin tidak mengalami masalah pendengaran. Orang dengan ambang pendengaran 90dB dianggap tuli atau tuli total. Tingkat suara rerata pada percakapan sekitar 60dB. Kita menyesuaikan kekuatan suara percakapan kita secara bawah sadar sesuai tingkat kebisingan disekitar kita.Terdapat dua jenis penurunan pendengaran (tuli), yaitu:Penurunan pendengaran hantaran (tuli konduksi), yaitu getaran suara tidak mencapai telinga dalam. Penurunan pendengaran akibat gangguan hantaran mungkin bersifat temporer akibat tersumbatnya gendang telinga oleh serumen atau akibat cairan di telinga tengah. Kelainan ini juga dapat disebabkan oleh pengerasan tulang-tulang kecil di telinga tengah. Kondisi ini kadang-kadang dapat diperbaiki dengan operasi yang disebut stapedektomi, yaitu stapes yang mendorong jendela oval diganti oleh sepotong plastik. Apabila penurunan pendengaran tidak dapat disembuhkan, dapat digunakan alat bantu pendengaran untuk menghantarkan suara melalui tulang tengkorak ke telinga dalam.Penurunan pendengaran saraf (tuli saraf), yaitu suara mencapai telinga dalam tetapi tidak ada sinyal listrik yang dikirim ke otak. Penurunan pendengaran akibat gangguan saraf dapat mengenai rentang frekuensi tertentu saja atau dapat juga mengenai semua frekuensi. Implan koklea adalah salah satu alat bantu pendengaran bagi tuli saraf. Implan ini memiliki kawat-kawat yang dihubungkan ke saraf auditorius, akan tetapi otak harus mempelajari jenis-jenis sinyal baru.

Penyakit pada TelingaGendang telinga yang pecah. Dapat terjadi ketika gendang telinga berlubang disebabkan oleh tekanan cairan didalam telinga tengah. Setelah pecah, cairan mengalir keluar dari kanal telinga, membebaskan tekanan dan nyeri didalam telinga tengah. Operasi mungkin diperlukan untuk memperbaiki lubang,walaupun lubang-lubang umumnya sembuh sendiri. Lubang-lubang jarang terjadi dan pendengaran umumnya tidak melemah.Infeksi-infeksi telinga tambahan. Infeksi-infeksi telinga tengah yang tidak dirawat dapat memecah gendang telinga, berakibat pada kebocoran nanah kedalam saluran telinga dan menyebabkan suatu infeksi telinga luar. Sebagai tambahan, infeksi-infeksi telinga luar yang tidak dirawat dapat berakibat pada terulangnya infeksi-infeksi.Cellulitis. Suatu infeksi kulit melingkupi telinga luar (external ear). Infeksi-infeksi telinga luar yang tidak dirawat atau tidak merespon pada perwatan dapat terulang dan menjurus ke cellulitis.Cholesteatoma. Penumpukan dari puing-puing selular (cellular debris) didalam telinga tengah. Ini umumnya adalah akibat dari infeksi-infeksi kronis telinga. Ia dapat menyebabkan kerusakan struktur-struktur didalam telinga tengah.Kerusakan struktural didalam telinga. Tulang-tulang kecil dari telinga tengah dan struktur-struktur lain didalam telinga dapat menjadi rusak jika infeksi telinga tengah dibiarkan tidak terawat dan gagal untuk menghilang secara spontan.Kehilangan Pendengaran Permanen. Ini dapat terjadi jika ada kerusakan struktural pada telinga tengah. Dapat juga terjadi dengan infeksi-infeksi telinga dalam. Anak-anak yang mengalami kehilangan pendengaran, bahkan untuk sementara , pada usia muda dapat mempunyai kesulitan-kesulitan dalam penerimaan bahasa dan perkembangan kemampuan bicaranya.Acute mastoiditis. Terjadi ketika infeksi telinga menyebar ke tulang mastoid (mastoid bone) dibelakang telinga-telinga. Komplikasi ini tidak umum dan umumnya berakibat dari infeksi telinga tengah.Meningitis. Infeksi yang menyebabkan peradangan dari membran-membran yang melindungi otak dan spinal cord. Ini dapat terjadi sebagai akibat dari suatu infeksi telinga dan adalah suatu kelainan serius yang berpotensi mematikan.