プリンキピア

第36章感覚系

Section Summary節のまとめ

Audition is important for territory defense, predation, predator defense, and communal exchanges. The vestibular system, which is not auditory, detects linear acceleration and angular acceleration and deceleration. Both the auditory system and vestibular system use hair cells as their receptors.
聴覚は、縄張りの防衛、捕食、捕食者への防御、仲間同士のやり取りに重要である。聴覚とは別の前庭系は、直線加速度と回転の加速・減速を検出する。どちらの系も、有毛細胞を受容器として使う。
Auditory stimuli are sound waves. The sound wave energy reaches the outer ear (auricle, canal, tympanum), and vibrations of the tympanum send the energy to the middle ear. The middle ear bones shift and the stapes transfers mechanical energy to the oval window of the fluid-filled inner ear cochlea. Once in the cochlea, the energy causes the basilar membrane to flex, thereby bending the stereocilia on receptor hair cells. This activates the receptors, which send their auditory neural signals to the brain.
聴覚刺激は音波である。音波のエネルギーは外耳の耳介、外耳道、鼓膜へ届き、鼓膜の振動が中耳へエネルギーを送る。中耳の骨が動き、アブミ骨が、液体で満たされた内耳の蝸牛の卵円窓へ機械的エネルギーを伝える。蝸牛に入ったエネルギーは基底膜をたわませ、受容器である有毛細胞の不動毛を曲げる。これが受容器を活性化し、脳へ聴覚の神経信号を送る。
The vestibular system has five parts that work together to provide the sense of direction, thus helping to maintain balance. The utricle and saccule measure head orientation: their calcium carbonate crystals shift when the head is tilted, thereby activating hair cells. The semicircular canals work similarly, such that when the head is turned, the fluid in the canals bends stereocilia on hair cells. The vestibular hair cells also send signals to the thalamus and to the somatosensory cortex, but also to the cerebellum, the structure above the brainstem that plays a large role in timing and coordination of movement.
前庭系の五つの部分が協働して方向の感覚を与え、平衡の維持を助ける。卵形嚢と球形嚢は頭の向きを測る。頭を傾けると炭酸カルシウム結晶がずれ、有毛細胞を活性化する。半規管も同様で、頭を回すと管内の液体が有毛細胞の不動毛を曲げる。前庭の有毛細胞は視床と体性感覚野に加え、小脳にも信号を送る。小脳は脳幹の上の構造で、運動のタイミングと協調に大きな役割を果たす。

Visual Connection Questions図を使った問題

Exercises 22練習問題 22
Exercise 22問題 22
Figure 36.14 Cochlear implants can restore hearing in people who have a nonfunctional cochlea. The implant consists of a microphone that picks up sound. A speech processor selects sounds in the range of human speech, and a transmitter converts these sounds to electrical impulses, which are then sent to the auditory nerve. Which of the following types of hearing loss would not be restored by a cochlear implant?
図36.14：人工内耳は、蝸牛が機能しない人の聴覚を回復させることができる。音を拾うマイクロホンを備え、音声処理装置がヒトの話し声の範囲の音を選ぶ。送信器が音を電気インパルスに変え、聴神経へ送る。次のうち、人工内耳によって回復できないのは、どの種類の聴力障害か。
  1. Hearing loss resulting from absence or loss of hair cells in the organ of Corti.
    コルチ器の有毛細胞がない、または失われたことによる聴力障害。
  2. Hearing loss resulting from an abnormal auditory nerve.
    聴神経の異常による聴力障害。
  3. Hearing loss resulting from fracture of the cochlea.
    蝸牛の骨折による聴力障害。
  4. Hearing loss resulting from damage to bones of the middle ear.
    中耳の骨の損傷による聴力障害。
Solution解き方

Review Questions確認問題

Exercises 23–26練習問題 23–26
Exercise 23問題 23
In sound, pitch is measured in _____, and volume is measured in _____.
音の高さは_____で、音量は_____で測る。
  1. nanometers (nm); decibels (dB)
    ナノメートル（nm）；デシベル（dB）
  2. decibels (dB); nanometers (nm)
    デシベル（dB）；ナノメートル（nm）
  3. decibels (dB); hertz (Hz)
    デシベル（dB）；ヘルツ（Hz）
  4. hertz (Hz); decibels (dB)
    ヘルツ（Hz）；デシベル（dB）
Solution解き方
D
D
Exercise 24問題 24
Auditory hair cells are indirectly anchored to the _____.
聴覚の有毛細胞は、_____に間接的に固定されている。
  1. basilar membrane
    基底膜
  2. oval window
    卵円窓
  3. tectorial membrane
    蓋膜
  4. ossicles
    耳小骨
Solution解き方
A
A
Exercise 25問題 25
Which of the following are found both in the auditory system and the vestibular system?
聴覚系と前庭系の両方にみられるものはどれか。
  1. basilar membrane
    基底膜
  2. hair cells
    有毛細胞
  3. semicircular canals
    半規管
  4. ossicles
    耳小骨
Solution解き方
B
B
Exercise 26問題 26
Benign Paroxysmal Positional Vertigo is a disorder where some of the calcium carbonate crystals in the utricle migrate into the semicircular canals. Why does this condition cause periods of dizziness?
英語のヒント
良性発作性頭位めまい症では、卵形嚢の炭酸カルシウム結晶の一部が半規管へ移動する。これが繰り返しめまいを引き起こすのはなぜか。
  1. The hair cells in the semicircular canals will be constantly activated.
    半規管の有毛細胞が絶えず活性化されるから。
  2. The hair cells in the semicircular canals will now be stimulated by gravity.
    半規管の有毛細胞が重力で刺激されるようになるから。
  3. The utricle will no longer recognize acceleration.
    卵形嚢が加速度を認識しなくなるから。
  4. There will be too much volume in the semicircular canals for them to detect motion.
    半規管の内容量が増えすぎ、運動を検出できなくなるから。
Solution解き方
B
B

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 27–29練習問題 27–29
Exercise 27問題 27
How would a rise in altitude likely affect the speed of a sound transmitted through air? Why?
高度が上がると、空気中を伝わる音の速さはどう変わると考えられるか。なぜか。
Solution解き方
The sound would slow down, because it is transmitted through the particles (gas) and there are fewer particles (lower density) at higher altitudes.
音は遅くなる。音は気体の粒子を通して伝わり、高高度では粒子が少なく、密度が低いからである。
Exercise 28問題 28
How might being in a place with less gravity than Earth has (such as Earth’s moon) affect vestibular sensation, and why?
月のように地球より重力の小さい場所では、前庭感覚はどのような影響を受けると考えられるか。なぜか。
Solution解き方
Because vestibular sensation relies on gravity’s effects on tiny crystals in the inner ear, a situation of reduced gravity would likely impair vestibular sensation.
前庭感覚は、内耳の小さな結晶への重力の作用に依存する。そのため重力が小さくなると、前庭感覚が損なわれると考えられる。
Exercise 29問題 29
How does the structure of the ear allow a person to determine where a sound originates?
耳の構造によって音の発生場所を判断できるのは、どのような仕組みによるか。
Solution解き方
The first step in processing a sound in humans is the collection of sound by the auricle. When a person encounters a sound, the auricle on both sides of the head will collect the vibrations. Since the waves originate from a single site, the two auricles will not collect the sound at the exact same time. When the sound is processed by the auditory system, the brain is able to use this slight difference in timing to determine the location of the sound.
ヒトの音処理の最初の段階は、耳介で音を集めることである。音が届くと、頭の両側の耳介が振動を集める。音波は一つの場所から発するため、左右の耳介に届く時刻は完全には一致しない。聴覚系で音を処理するとき、脳はこのわずかな時間差を使って音の場所を判断できる。
audition
聴覚
sense of hearing
音を聞く感覚。
auricle
耳介
cartilaginous outer ear
軟骨からなる外耳の部分。
basilar membrane
基底膜
stiff structure in the cochlea that indirectly anchors auditory receptors
聴覚受容器を間接的に固定する、蝸牛内の硬い構造。
cochlea
蝸牛
whorled structure that contains receptors for transduction of the mechanical wave into an electrical signal
機械的な波を電気信号に変換する受容器を含む、渦巻き状の構造。
incus
キヌタ骨
(also, anvil) second of the three bones of the middle ear
中耳の三つの骨の二番目。英語でanvil（金床）ともいう。
inner ear
内耳
innermost part of the ear; consists of the cochlea and the vestibular system
耳の最も奥の部分。蝸牛と前庭系からなる。
labyrinth
迷路
bony, hollow structure that is the most internal part of the ear; contains the sites of transduction of auditory and vestibular information
耳の最も内部にある骨性の空洞構造。聴覚情報と前庭情報を変換する部位を含む。
malleus
ツチ骨
(also, hammer) first of the three bones of the middle ear
中耳の三つの骨の最初。英語でhammer（金づち）ともいう。
middle ear
中耳
part of the hearing apparatus that functions to transfer energy from the tympanum to the oval window of the inner ear
鼓膜から内耳の卵円窓へエネルギーを伝える、聴覚器の部分。
organ of Corti
コルチ器
in the basilar membrane, the site of the transduction of sound, a mechanical wave, to a neural signal
基底膜にある、機械的な波である音を神経信号へ変換する場所。
ossicle
耳小骨
one of the three bones of the middle ear
中耳の三つの骨の一つ。
outer ear
外耳
part of the ear that consists of the auricle, ear canal, and tympanum and which conducts sound waves into the middle ear
耳介、外耳道、鼓膜からなり、中耳へ音波を導く耳の部分。
oval window
卵円窓
thin diaphragm between the middle and inner ears that receives sound waves from contact with the stapes bone of the middle ear
中耳と内耳の間の薄い膜。中耳のアブミ骨との接触から音波を受け取る。
semicircular canal
半規管
one of three half-circular, fluid-filled tubes in the vestibular labyrinth that monitors angular acceleration and deceleration
前庭迷路の、液体で満たされた三つの半円形の管の一つ。回転の加速と減速を監視する。
stapes
アブミ骨
(also, stirrup) third of the three bones of the middle ear
中耳の三つの骨の三番目。英語でstirrup（あぶみ）ともいう。
stereocilia
不動毛
in the auditory system, hair-like projections from hair cells that help detect sound waves
聴覚系で、有毛細胞から伸びて音波の検出を助ける毛状の突起。
tectorial membrane
蓋膜
cochlear structure that lies above the hair cells and participates in the transduction of sound at the hair cells
有毛細胞の上に位置し、有毛細胞での音の変換に関わる蝸牛の構造。
tympanum
鼓膜
(also, tympanic membrane or ear drum) thin diaphragm between the outer and middle ears
外耳と中耳の間の薄い膜。英語ではtympanumのほか、tympanic membrane、ear drumともいう。
ultrasound
超音波
sound frequencies above the human detectable ceiling of approximately 20,000 Hz
ヒトが検出できる上限のおよそ20,000 Hzを超える周波数の音。