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耳の仕組み・働き


 耳の働きは、「音を聞くこと」と考える人が多いかもしれませんが、そのほかにも、体のバランスを感じる大切な役割があります。これらの機能をつかさどる部分は、頭蓋骨の底の部分に、大切にしまわれています。

 

耳の仕組み

外耳、中耳、内耳の3つの部分に分けられる

  耳というと、目に見える部分の「耳」を思い浮かべる人も多いことでしょう。しかし、これはほんの入り口です。耳は「外耳(ガイジ)、中耳(チュウジ)、内耳(ナイジ)」から成り、それぞれ異なる役割を担っています。特に内耳は複雑な構造をもち、聴覚と平衡感覚の両方で重要な役割を果たしています。音声や言語など、細かいことを認識できるのも、内耳の働きがあるからです。

 

空気の振動を鼓膜まで伝える道が「外耳」

 外耳は音を集めて共鳴させる場所で、「耳介(ジカイ)」と「外耳道」から成り立っています。

  耳介は一般に「耳」と呼ばれる部分で、体の表面に出ています。集音をつかさどる器官で、ウサギなどのように耳介が発達している動物もいますが、人間の場合、耳介にはそれほど顕著な動きはありません。

  外耳道は筒状で、大人で3.5cmほどの長さがあります。入り口から1cmぐらいまでは皮脂や耳あかを分泌する腺があります。外耳道には共鳴作用が少しあり、入ってきた音(空気の振動)を共鳴させて大きくします。

 

鼓膜と中耳の耳小骨が振動を増幅して内耳に伝える

  外耳と中耳を隔てる鼓膜は外耳を通ってきた空気の振動(音)をとらえて、物理的な振動に変換するとともに、振動を約17倍に増幅します。この振動は、中耳の耳小骨を経て内耳に伝えられます。

  • 耳小骨は3つの小さな骨から成る

  耳小骨は、鼓膜に近いところから順に「ツチ骨」「キヌタ骨」「アブミ骨」という3つの小さな骨がつながってできています。このうち、ツチ骨は鼓膜とくっついており、アブミ骨は、内耳につながっています。

  鼓膜が振動すると、その振動がツチ骨からキヌタ骨、アブミ骨に伝わり、最終的に内耳へと伝わります。このときに、てこの作用が働いて、振動が増幅される仕組みになっています。また直径1cmほどの鼓膜の振動を最終的に3mmほどのアブミ骨に集約すると、面積比によって振動が大きくなります。耳小骨では、振動が1.5倍ほど増幅されます。

  なぜ、微小な空気の振動を物理的な骨の振動に変えるかというと、最終的には、この振動で内耳のリンパ液を揺らし、その情報を脳へ送る仕組みになっているためです。

 

耳管は中耳と外界を結ぶ通路

  中耳にあるもう1つの大切な器官が「耳管」です。耳管は鼻の奥にある上咽頭につながっています。ふだん耳管は閉じていますが、ものを飲み込んだ時や、あくびをしたときなどに開きます。これによって中耳の内圧が外界と同じに保たれます。耳管が開かず、内圧の調整がうまくいかないと、中耳の内圧が低くなって、鼓膜がへこみます。すると鼓膜がうまく振動できず、耳が詰まった感じがしたり、聞こえにくくなったりします。

  飛行機の上昇・下降時など、急激に外界の気圧が変化するとき、耳がツンと痛くなりますが、これは耳管による鼓膜内外の圧力差の調節が間に合わないために起こる現象です。

  耳管はまた、中耳内の分泌物を外へ出す働きももっています。

 

内耳には音を感じる蝸牛、平衡感覚をつかさどる半規管、耳石器がある

  内耳は、音を感じ取る器官である「蝸牛」と、平衡器官である「半規管」「耳石器」に大別されます。

  • リンパ液の振動から音を感じ取る蝸牛

  蝸牛とは"かたつむり"のことで、形が似ているためにこの名前がつきました。2回転半のらせんの内部は3層に分かれており、いちばん上の「前庭階」は、らせんの頂上部分で「鼓室階」は、へと続いていきます。前庭階と鼓室階の間には、「蝸牛管」という管があります。前庭階と鼓室階は「外リンパ液」で満たされていますが、蝸牛管はそれとは性質の異なる「内リンパ液」で満たされています。

  蝸牛の入り口にあたるのが「前庭窓(ゼンテイソウ)」で、中耳のアブミ骨がはまっています。アブミ骨の振動は前庭窓から前庭階へと伝わり、前庭階の内部を満たしている外リンパ液を振動させます。振動は前庭階から鼓室階へと伝わり、最終的には「蝸牛窓(第二鼓膜)」に到達して吸収されます。

  この外リンパ液の波動が、鼓室階を通る間に蝸牛管に振動を与えます。蝸牛管の中には、「感覚細胞」が集まった「らせん器」という聴覚器があります。蝸牛管が振動すると、感覚細胞にある毛(感覚毛)が揺れ、振動を電気信号が「蝸牛神経」を通って大脳の聴覚中枢へ伝わって、私たちは「音が聞こえる」のです。

  振動の大きさ(周波数)によって振動を感知する部位が決まっており、蝸牛の入り口付近は高い音域を感知し、らせんを上るにしたがって、低い音を感知するようになります。

  • 3つの管で回転を感じる半規

  半規管は3本の管がそれぞれ輪をつくりながら根元でつながる器官で、「三半規管」とも呼ばれます。半規管の中には、もう1つ管が通っていて、外側のスペースには外リンパ液が、内側には内リンパ液が入っています。

  半規管の主な働きを担うのは内リンパ液です。体や頭を回転させたときに、内リンパ液が管の中を動き、回転の程度やスピードを感知する仕組みになっています。3つの輪は互いに直角に向き合っていますが、これは3次元で回転の方向を感知するためです。

  半規管の根元には「膨大部」というふくらみがあり、中には「膨大部稜」という感覚細胞の集まりと、それを覆うゼラチン質の弁があります。内リンパ液が動くと、その流れを受けて弁が揺さぶられます。弁の中には感覚毛があるので、その毛が揺れて電気信号を発生し、回転の方向や速さなどを脳に伝えます。

 

上下の感覚を受け持つ耳石器

  半規管が回転を感じるのに対し、上下する感覚を感じるのが耳石器です。

  耳石器は重力や直線的な加速度を感じ取る器官で、「卵形のう(ランケイノウ)」と「球形のう」という2つの袋からできています。それぞれの袋の中には「平衡砂膜」という平たい膜があり、その下に感覚細胞が並んでいます(平衡班)。また、膜の上には「耳石」という砂利のような"重し"が大量にくっついています。

  例えば前方へ動いたとき、その加速によって、耳石と平衡砂膜が後方へ動きます。すると、膜の内部にある感覚毛も後方へ引っ張られて傾きます。このとき電気信号が発生し、大脳へ伝わるのです。

  前後の動きを感知するのは、顔をまっすぐ前に向けたときに平衡砂膜が地面と平行になっている「卵形のう」で、上下の動きを感知するのは、平衡砂膜が地面と垂直になっている「球形のう」です。

 

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