Dzięki możliwości mówienia i słyszenia wypowiadanych dźwięków istnieje możliwość komunikowania się ludzi z otoczeniem. Na proces porozumiewania się składają się następujące etapy: wytwarzanie dźwięku, transmisja fali dźwiękowej w ośrodku, odbiór fal dźwiękowych w uchu i przetworzenie informacji niesionej przez dźwięk na impulsy neuronowe.

Odbiór bodźców dźwiękowych i selekcja zawartych w nich informacji jest możliwy właśnie dzięki zmysłowi słuchu.

W celu prześledzenia drogi fali akustycznej od momentu dotarcia do ucha aż do przetworzenia jej na impulsy nerwowe i odbioru przez człowieka wrażenia słuchowego należy przypomnieć sobie budowę ucha, które składa się z następujących elementów:

- ucho zewnętrzne czyli:

  • muszla uszna - rozpięty na chrzęstnym szkielecie fałd skórny pomagający w naprowadzaniu fal głosowych do kanału
  • kanał słuchowy zewnętrzny

- ucho środkowe czyli:

- ucho wewnętrzne - trzyczęściowa komora kostna zawierająca błoniaste elementy wypełnione śródchłonką

  • przedsionek zawierający:
  • woreczek
  • łagiewkę
  • kanały półkoliste zawierające przewody półkoliste
  • ślimak

Do funkcji ucha oprócz odbioru fal akustycznych należy także odbiór wrażeń grawitacyjnych i przyspieszeń.

Zanim dojdzie do wytworzenia wrażenia słuchowego fala musi przebyć drogę od ucha zewnętrznego przez ucho środkowe , wewnętrzne, i w końcu przez nerw słuchowy do mózgu. Ucho zewnętrzne, wewnętrzne i środkowe i nerw słuchowy nazywa się peryferyjnym układem słuchowym.

Wyżej zostały wymienione części składowe poszczególnych odcinków ucha. Teraz skupimy się na roli każdego z nich w procesie słyszenia. I tak małżowina uszna oraz przewód słuchowy zewnętrzny na końcu którego znajduje się błona bębenkowa to nic innego jak komora rezonansowa, której częstotliwość rezonansowa wynosi około 2.5 kHz. W komorze tej dochodzi do wzmocnienia dźwięku z zakresu 2-4 kHz. Dźwięki wzmacniane są o około 10 dB. Wzmocnienie dźwięków o częstotliwości 4-7 kHz ma miejsce już na małżowinie usznej. Wartość wzmocnienia to około 5-7 dB.

Oprócz tego na całkowite wzmocnienie dźwięku w uchu zewnętrznym , które może w rezultacie wynosić nawet 20 dB ma wpływ także kształt głowy.

Następnie fala dźwiękowa dostaje się do ucha środkowego. Pierwszą kosteczką słuchową , która sąsiaduje z błoną bębenkową jest młoteczek. I to właśnie jemu przekazuje drgania błona bębenkowa. Następnie drgania przechodzą z młoteczka na kowadełko, a z kowadełka na strzemiączko. Strzemiączko może wykonywać trzy rodzaje ruchów: wahadłowy, tłokowy i obrotowy.

Dzięki uchu środkowemu następuje przekształcenie dźwięku na drgania strzemiączka , które w konsekwencji doprowadzają do ruchów cieczy w ślimaku. Zjawisko to nosi nazwę dopasowania impedancji. Istotą jego jest zwiększenie ciśnienia , które strzemiączko wywiera na ciecz w ślimaku w stosunku do ciśnienia , które jest wywierane na błonę bębenkową. Gdyby takiego zjawiska nie było to tylko około 1 procent energii niesionej przez falę akustyczną dostawałby się do ślimaka.

Kosteczki słuchowe spełniają jeszcze jedną bardzo ważną funkcję. Mianowicie chronią ucho przed dźwiękami , które maja zbyt duże natężenie lub małe częstotliwości. Osłabianie dźwięku może zachodzić dzięki udziałowi dwóch mięśni : naprężaczowi błony bębenkowej oraz mięśniowi strzemiączkowemu. Gdy dojdzie do ich równoczesnego usztywnienia to zostaje ograniczony ruch kosteczek słuchowych . W konsekwencji zmniejszeniu ulega amplituda drgań przekazywanych ślimakowi.

W jamie bębenkowej panuje ciśnienie identyczne jak to w środowisku zewnętrznym. Jest to konieczne do poprawnego funkcjonowania narządu słuchu. Utrzymanie takiego poziomu ciśnienia jest możliwe dzięki trąbce Eustachiusza. Łączy ona jamę bębenkową z gardłem.

Głównym elementem ucha wewnętrznego jest ślimak. Ma on postać rurki zwiniętej na kształt ślimaka, skąd zresztą wzięła się jego nazwa. Początek tej struktury stanowi okienko owalne. Właśnie do tego okienka dotyka strzemiączko. Ślimak na całej długości pokryty jest dwoma błonami, podstawną i przedsionkową. Błony te wyodrębniają w ślimaku trzy komory: schody bębenka, schody przedsionka i przewód ślimakowy. Komory te wypełnione są cieczami, schody zawierają perylimfę a przewód ślimakowy endolimfę. Drgania , które są przekazywane przez strzemiączko powodują powstanie zaburzenia gęstości cieczy w schodach bębenka i przedsionka. Zaburzenie to jest źródłem fali biegnącej na błonie podstawnej. Amplituda drgań poszczególnych części błony podstawnej zależy od natężenia dźwięku natomiast to , które miejsce na błonie będzie się najbardziej wychylało zależy od częstotliwości dźwięku. Wiąże się to bezpośrednio z własnościami samej błony. Nie są one bowiem takie same na całej jej długości. I tak przy podstawie jest ona sztywna. W miarę przesuwania się wzdłuż błony traci ona swoją sztywność i staje się coraz szersza.

To właśnie w ślimaku dochodzi do rozseparowania dźwięków o różnych częstotliwościach. Zjawisko to nosi nazwę selektywności częstotliwościowej. Częstotliwość charakterystyczna dla danego punktu błony jest to częstotliwość tonu, który powoduje największe pobudzenie tego punktu.

Jednak mechanizm ten nie jest doskonały. Mianowicie jeśli różnica częstotliwości między dwoma tonami jest niewielka to błona nie radzi sobie z ich rozróżnieniem i słyszany jest jeden dźwięk. Podobnie błona ma trudności z rozróżnianiem dźwięków gdy docierają one do ślimaka dzięki drganiom kości czaszki. Jest to drugi sposób przewodnictwa zwany przewodnictwem kostnym.

Drgania błony podstawnej następnie muszą być przekształcone na sygnał elektryczny czyli na potencjały czynnościowe włókiem nerwowych. Zamiana sygnału mechanicznego na elektryczny odbywa się w komórkach zmysłowych.

Komórki zmysłowe występujące w organie Cortiego dzieli się na dwie grupy:

  • komórki zmysłowe wewnętrzne ( pojedynczy rząd )- właściwe detektory ruchu błony podstawnej na padający dźwięk
  • komórki zmysłowe zewnętrzne ( co najmniej 3 rzędy ) - niezbędne do wzmocnienia odpowiedzi komórek wewnętrznych

W błonie położonych na "szczycie" komórki zmysłowej rzęsek znajdują się kanały jonowe, których prawdopodobieństwo otwierania się zależy od naprężenia tej błony- jest to nowo odkryty typ kanału aktywowanego naprężeniem. Z kolei u podstawy komórki zmysłowej znajdują się kanały wapniowe zależne od napięcia. Otwierają się one wskutek dostatecznie dużej depolaryzacji. Każdą komórkę zmysłową oplata siatka wypustek komórek dwubiegunowych zwoju spiralnego ślimaka Wypustki tych komórek tworzą nerw ślimakowy. W nerwie tym biegnie około 28000 włókien nerwowych. Poszczególne włókna przewodzą impulsy nerwowe wywołane tonami o określonej wysokości. W miarę wzrostu intensywności odbieranego dźwięku wzrasta częstotliwość przewodzonych impulsów.(kodowanie natężenia). Miejscem docelowym dla impulsów jest pole słuchowe w zakręcie skroniowym górnym w płacie skroniowym. Komórkom zmysłowym kolejnych odcinków narządu spiralnego odpowiadają skupienia neuronów czuciowych w polu słuchowym w korze mózgu. Mózg może więc rozpoznawać poszczególne wysokości tonów zarówno dzięki częstotliwości płynących do niego impulsów jak i na podstawie tego, które włókna nerwowe przewodzą te impulsy.

Mówi się, że ślimak jest wyposażony w dwa filtry częstotliwości. Pierwszym jest sama fala wędrująca, która "dostraja" na drodze mechanicznej padający dźwięk dla swoistych fragmentów błony podstawnej. Drugim są komórki zmysłowe - dla każdej istnieje przedział częstotliwości na który komórka reaguje przy takim natężeniu padającego dźwięku, które w ogóle nie wywołałoby jej odpowiedzi przy innych częstotliwościach.(rys 134)

Ciekawą cechą komórek zmysłowych jest supresja dwutonowa- polega na tym, że odpowiedź komórki na padający pojedynczy ton ulega osłabieniu gdy pojawia się dodatkowy ton o bliskiej temu pierwszemu częstotliwości.

Śródchłonka, która wypełnia przewód ślimaka jest bogata w jony potasowe o dodatnim ładunku i zawiera mniej ujemnych jonów chlorkowych. Dzięki temu ma ładunek dodatni +80 mv w stosunku do przychłonki. W czasie odbierania dźwięków w okolicy ślimaka występują wahania potencjału elektrycznego - energia akustyczna fal zostaje bezpośrednio zamieniona na energię elektryczną . Tak więc praca ślimaka przypomina pracę mikrofonu.