Il sistema uditivo periferico inizia con l’orecchio ed è deputato alla prima fase della trasduzione del suono. Questi primi componenti del sistema uditivo non fanno direttamente parte del sistema nervoso, tuttavia sono strettamente connessi ad esso. Eseguono la traduzione meccanoelettrica delle onde pressorie sonore in potenziali d’azione neuronali.

L’orecchio è suddiviso in tre parti: esterno, medio e interno.

Orecchio esterno

L’orecchio esterno è composto dal padiglione auricolare che comprende la pinna,la conca e il meato uditivo. Il padiglione auricolare è l’unica parte visibile dell’orecchio, è costituito da cartilagine rivestita dalla pelle e presenta vari solchi e rilievi. La sua funzione è quella di raccogliere i suoni per convogliarli nel condotto uditivo. Le onde sonore vengono riflesse e attenuate quando colpiscono il padiglione auricolare, e questi cambiamenti forniscono ulteriori informazioni che aiuteranno il cervello a determinare la direzione da cui provenivano i suoni.
Le onde sonore entrano nel canale uditivo, un semplice condotto le cui pareti sono ricoperte del cerume, una sostanza lubrificante e protettiva e che viene espulsa fuori dal condotto tramite delle ciglia presenti sulle cellule che rivestono il condotto ed effettuano la cosiddetta autodetersione. Ha la funzione di mettere in comunicazione la conca del padiglione auricolare con l’orecchio medio. Il condotto uditivo amplifica i suoni che si collocano tra i 3 e i 12 kHz. Al fondo del condotto uditivo è posizionata la membrana timpanica, che segna l’inizio dell’orecchio medio.

Orecchio medio

L’orecchio medio misura appena un centimetro cubo di spazio e la sua funzione è quella di risolvere un problema fisico. Le onde sonore liberate nell’aria viaggiano ad una bassa impedenza mentre nell’orecchio interno vi è del liquido. Dal momento che l’impedenza dell’acqua è maggiore di quella dell’aria il suono rischia di non arrivare a destinazione (in questo caso per impedenza si intende un mezzo che rallenta/impedisce il movimento).

La soluzione a questo problema è data dunque dall’orecchio medio, il quale amplifica il suono di circa 20 volte e lo convoglia all’orecchio interno. Le onde sonore che viaggiano attraverso il canale uditivo vanno infatti a colpire la membrana timpanica o timpano e la mettono in vibrazione. Questa informazione onda viaggia attraverso la cavità dell’orecchio medio piena d’aria attraverso una serie di ossa delicate: il martello, l’incudine e la staffa. Il martello è intimamente collegato alla membrana timpanica, mentre la staffa, l’ultimo degli ossicini, è articolato direttamente con la finestra ovale dell’orecchio interno. Questa serie di ossicini agisce come una leva, convertendo le vibrazioni sonore del timpano (a bassa pressione) in vibrazioni sonore ad alta pressione che vengono proprio trasmesse alla piccola membrana rappresentata dalla finestra ovale (o ellittica). La necessità di una maggiore pressione in corrispondenza della finestra ovale rispetto alla membrana timpanica si spiega con il fatto che nell’orecchio interno (al di là della finestra ovale) è contenuto del liquido e non più semplicemente aria. Grazie all’azione di leva degli ossicini, i movimenti della membrana timpanica, provocati dal suono, vengono così amplificati e trasmessi all’orecchio interno in tutta la sofisticata ricchezza dei suoni, da quelli singoli a quelli di un’intera orchestra. Il riflesso stapediale dei muscoli dell’orecchio medio aiuta a proteggere l’orecchio interno da possibili danni, riducendo la trasmissione di energia sonora quando il muscolo stapedio viene attivato in risposta al suono. Evidentemente nell’orecchio medio le informazioni audio sono ancora contenute in forma d’onda: la conversione in impulsi nervosi avviene nell’orecchio interno, grazie alla coclea.

Orecchio interno

L’orecchio interno è costituito dal labirinto osseo, un complicato sistema di cavità che risultano scavate nello spessore dell’osso temporale, e dal labirinto membranoso, un insieme di organi cavi delimitati da pareti connettivali che contengono del liquido (endolinfa) e che comunicano fra loro. Il labirinto è rivestito internamente da epitelio. La coclea (chiocciola ossea) si compone di tre sezioni piene di liquido (scala vestibolare, scala media con il condotto cocleare, e la scala timpanica) divise da membrane e supporta un’onda di fluido dovuta alla pressione che si scarica attraverso la membrana basilare, interposta tra la lamina spirale e la superficie interna del canale cocleare osseo.
L’orecchio interno si divide dall’orecchio medio tramite la finestra ovale e quella rotonda, che si trovano all’inizio della coclea. La coclea è alta circa 10 mm e lunga 35. Questa struttura viene definita anche “chiocciola” o “chioccia”, poiché si avvolge per due giri e mezzo attorno al modiolo, il suo centro.
All’interno della coclea si trova l’organo del Corti collocato su questo condotto sulla membrana basilare. Si tratta di una particolare struttura caratterizzata dalla presenza di numerose cellule ciliate, deputata a trasformare le onde meccaniche in segnali elettrici di tipo neuronale.
Altre due importanti sezioni di questo organo uditivo sono conosciute con il nome di scala timpanica e scala vestibolare.
Queste ultime due strutture si trovano all’interno del labirinto osseo, che viene riempito con un fluido chiamato perilinfa, simile nella composizione al liquido cerebrospinale. La differenza chimica tra i fluidi perilinfatici ed endolinfatici è importante per la funzione dell’orecchio interno, a causa di differenze di potenziale elettrico indotte da differenti concentrazioni tra ioni potassio e calcio. La vista di una coclea umana sezionata (similmente a quanto avvale per i mammiferi e la maggior parte dei vertebrati) mostra che lungo la sua lunghezza vengono percepite frequenze specifiche. In particolare è stato verificato che la frequenza è una funzione esponenziale della lunghezza della coclea all’interno dell’organo di Corti. In alcune specie, come i pipistrelli e delfini, il rapporto si espande in aree specifiche per permettere la loro capacità di sonar attivo.