Solamente los mamíferos tienen sentido del oído y pueden trasformar e interpretar las ondas sonoras. El origen del oído en los mamíferos surge a partir de la capacidad de detectar las vibraciones en el suelo como lo hacen los anfibios y reptiles. Los organismos de estos grupos detectan las vibraciones principalmente por medio de la mandíbula al tocar o estar muy cerca del suelo o sustrato en el que se encuentren.

Por lo que los huesos del oído medio de los mamíferos están ubicados en la sección articular de la mandíbula con el cráneo. En el momento que los mamíferos se separan del piso, es decir, su tamaño aumenta, por lo que sus miembros pasan de ser paralelos al piso a perpendiculares, entonces desarrollaron la capacidad de captar las vibraciones del aire en lugar de las del sustrato. La evolución causa que los huesos de la mandíbula encargados de la detección de las vibraciones se muevan al cráneo y formen el oído medio.

El oído en los mamíferos está constituido por tres secciones, cada una con elementos anatómicos y funciones diferentes.

La primera sección es la externa en la que se encuentra la oreja o pina. Es una estructura cartilaginosa que varía de forma y tamaño entre las diferentes especies, su función es concentrar las ondas sonoras para que entren de la manera más eficiente al conducto auditivo y lleguen al tímpano. El desarrollo de las pinas está relacionado con la capacidad auditiva de las especies, las hay en las que el oído es una de sus principales sentidos, como los fénecs o en los que es completamente secundario como las especies hipogeas (que tienen hábitos subterráneos) en las que las vibraciones del sustrato son captadas por todo el organismo y el sonido se vuelve no relevante.

El conducto auditivo está protegido en todas las especies por un tipo de cera y vellosidades, cuya función es la captura del polvo y limitar el acceso a insectos o algún otro cuerpo extraño al oído, para protegerlo de infecciones y un mal funcionamiento.

El oído medio es donde se separan las vibraciones del aire para que puedan ser trasmitidas a un medio acuoso. Una de las estructuras principales es el tímpano el cual se conecta con los huesecillos martillo, yunque y estribo, y este a su vez con la membrana de la ventana oval.

La función del oído medio es ordenar los cambios de presión en el tímpano por la redirección de las vibraciones de las orejas en un código que pueda ser interpretado por el oído interno y discriminando todas aquellas vibraciones que no puedan ser interpretadas. El oído medio no está del todo cerrado se comunica con el sistema respiratorio, por la parte de atrás de la nariz y la parte superior de la garganta a través de la trompa de Eustaquio, cuya función es igualar la presión en ambos lados del tímpano para evitar que se rompa y además contribuye drenar líquido excesivo que pudiera encontrarse en el oído.

El oído interno es donde se traducen los impulsos mecánicos del fluido a información eléctrica que es enviada al cerebro y donde es interpretada como sonido.

El oído interno tiene dos funciones diferentes pero muy importantes.

La primera es la traducción del sonido y la segunda en mantener el equilibrio del organismo.

En el caso del sonido las vibraciones del estribo en la membrana oval pasan a la cóclea o caracol que tiene forma de espiral, está formada por tres secciones que se subdividen por dos membranas y que en su interior tiene dos sustancias acuosas de diferente densidad, la endolinfa y la perilinfa. Las vibraciones causadas por el estribo sobre la ventana oval producen una variación de ondas diferencial entre los fluidos que a su vez estimula diferentes células ciliares, denominadas como órgano de Corti y que emiten una estimulación eléctrica diferencial que el cerebro interpreta como diferentes sonidos. También del vestíbulo del oído interno parte los tres canales semicirculares con una orientación en función de los planos x, y, z, es decir, tridimensional, que son los que permiten mantener el equilibrio.

En los ambientes en los que la visión es limitada se utilizan métodos sonoros para desplazarse como el caso de los mamíferos marinos o los voladores de hábitos nocturnos, como los murciélagos. Este fenómeno se le conoce como ecolocación, y consiste en la capacidad de detectar objetos (presas y obstáculos) a través del sonido en el espacio, lo que les permite navegar en el aire o el agua.

Pero, también se presenta en otras especies, en las cuales el fenómeno es menos conocido, como son aquellos pequeños mamíferos en los que la simple vegetación puede ser un impedimento visual para ver a sus congéneres, por lo que es más fácil comunicarse por sonidos, como es el caso de las musarañas que utilizan sonidos de baja frecuencia para detección de objetos. En contraparte, también existen grandes mamíferos como los elefantes que pueden comunicarse a gran distancia con un ultrasonido.

El sentido del oído es muy importante para poder interpretar las señales que existen en el ambiente y así poder actuar a tiempo de una amenaza, poder alimentarse e incluso para la comunicación. Pero no solamente sirve para eso, también ayuda a mantener el equilibrio.

octubre 18/2021 (Dicyt)

Autores
El doctor en Ciencias Sergio Ticul Álvarez Castañeda es investigador titular E, adscrito al Programa de Planeación Ambiental y Conservación en el Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste (CIBNOR). Puede dirigir sus comentarios al doctor Álvarez-Castañeda, en el correo sticul@cibnor.mx.

La doctora Alina Gabriela Monroy-Gamboa es posdoctorante en el mismo Programa del CIBNOR, correo: beu_ribetzin@hotmail.com).

El dispositivo se caracteriza por integrar en un espacio milimétrico una serie de elementos electrónicos y mecánicos que sustituyen determinadas partes del oído, como los huesecillos y el tímpano. Este prototipo es una parte de la prótesis, en concreto el transductor, que se implanta en el oído para tratar la pérdida de audición. La prótesis completa está compuesta además de otro transductor llamado sensor que recibe los sonidos del exterior y que envía la información a un procesador implantado fuera del oído bajo la piel, que la procesa conforme a la pérdida auditiva que tenga el sujeto y lo envía al transductor final llamado actuador, que transforma energía eléctrica en energía mecánica. «Estos otros elementos han sido desarrollados previamente por nuestro grupo».

Sin embargo, «este actuador, que simula a la cadena de huesecillos, y su estrategia de desarrollo es lo que hemos patentado, fabricado y finalmente publicado en el último artículo», recapitula Urquiza. Además, la prótesis posee también una antena emisora-receptora para programar el procesador desde el exterior y una batería para alimentar el dispositivo.

Así, «cuando alguna de las partes del oído medio está dañada y no puede desarrollar su función específica, debe ser sustituida por un transductor artificial que imite y potencie estas habilidades». Con ayuda de esta tecnología MEMS (Micro Electro Mechanic Systems) o Sistemas Micro Electro Mecánicos -una especie de chip que integra diversos de elementos electromecánicos en dimensiones mínimas-, los expertos han diseñado un transductor que mejora las características de los que existen en el mercado y se puede reparar, sustituir o extraer definitivamente.

Esencial ventaja
El reducido tamaño es su principal ventaja frente a los actuales implantes de oído medio. «En la actualidad, los transductores del oído medio que se fabrican tienen dimensiones en un rango de 1,5 a 3 centímetros, muchas veces más grandes que la cavidad auditiva donde deben implantarse, por lo que resultan inadecuados para la mayoría de personas que sufren pérdida de audición y dificultan la implantación», afirma Urquiza.

Esta limitación conlleva dos problemas. Por una parte, algunos pacientes son rechazados para el implante debido a las dimensiones de su cavidad auditiva y, por otro, aumenta enormemente la complejidad de la intervención quirúrgica, en el caso de que se pueda realizar, debido al tamaño del dispositivo. Este microchip hace más asequible la intervención quirúrgica.

Otra diferencia es el precio. «Los dispositivos que están en el mercado tienen un alto coste debido entre otros factores a que las técnicas de fabricación que se utilizan son costosas», ha comentado. Por el contrario, la tecnología MEMS posibilita la producción a gran escala y la consiguiente reducción de costes.

Pruebas consolidadas
Se estima que un millón de españoles podrían beneficiarse del nuevo dispositivo, ya que más del 50 % de las pérdidas auditivas son susceptibles de utilizar este tipo de tecnología. Los investigadores han realizado pruebas experimentales del dispositivo en algunos sujetos.

Según Urquiza, la idea ha sido colocar un prototipo del transductor en el mismo sitio donde se va a implantar en un futuro, en varios pacientes que estaban ya operados pero sin cadena de huesecillos, y la audición mejoraba significativamente en el experimento. Los detalles del dispositivo, su desarrollo y los resultados iniciales, publicados en varios artículos de la revista «Acta Otolaryngologica», son satisfactorios.

Una vez que los expertos han demostrado la eficacia del transductor, el siguiente paso es la fabricación y comercialización del producto, una fase en la que necesitan la colaboración de una empresa que finalice el desarrollo y lo saque al mercado.

Este novedoso proyecto multidisciplinar requiere la colaboración de ingenieros, médicos e informáticos y ha sido financiado por el Instituto de Salud Carlos III, adscrito al Ministerio de Economía y Competitividad.

Mejoras en marcha
Con el prototipo diseñado, los investigadores trabajan en el desarrollo y mejora de los otros elementos que forman parte del implante, como la batería de carga del dispositivo o el software y elementos de comunicación inalámbrica entre la prótesis y el exterior, que permite programarla.

La fabricación estructurada en serie permite el diseño de distintos prototipos de transductor, lo que conduce a la obtención de prótesis a la carta, adaptadas e individualizadas a las necesidades auditivas de cada persona. Así, estas futuras prótesis pueden adaptarse al tipo de pérdida auditiva de cada paciente.
Las prótesis con microchips se adaptan a cada necesidad auditiva

Pasado y presente: Los investigadores han pasado de diseñar prótesis externas a prótesis implantables que sustituyen a partes del oído como huesecillos y tímpano.
Ventajas: El tamaño reducido de los nuevos dispositivos ha mejorado las posibilidades de implantación con respecto a los convencionales.
Financiación: Este proyecto multidisciplinar requiere la colaboración de ingenieros, médicos e informáticos y ha sido financiado por el Instituto de Salud Carlos III, en Madrid.
Mejoras: Con el prototipo diseñado, los investigadores pretenden mejoras en elementos como la batería de carga o el «software».
Futuro: El modelo de prótesis se puede adaptar a las deficiencias acústicas individuales de cada paciente
julio 8/2015 (Diario Médico)

Trabajar con precisión en un espacio tan pequeño -el tamaño del oído interno no supera al de la uña de un dedo meñique- y tan delicado es muy difícil, pero esta herramienta, el primer micromanipulador, lo ha conseguido. En concreto, consta de dos partes. Una de ellas va unida mediante un tornillo al hueso temporal del paciente y permite servir de apoyo a un conjunto de piezas que están ligadas a la herramienta de fresado.

Con ella, el cirujano realiza el orificio en el hueso temporal para acceder hasta el oído interno, explica Mikel Echevarría, ingeniero del CEIT-Ik4 y principal investigador de la iniciativa.

La otra parte de la herramienta es una pequeña pieza metálica que se comporta como un mecanismo flexible, que permite al cirujano realizar movimientos precisos y guiados de la punta del dispositivo. «En lugar de trabajar a pulso, proporciona apoyo y el movimiento necesario para realizar el fresado», apunta Echevarría, y destaca que este mecanismo atenúa las vibraciones propias de la mano.

Según el ingeniero, la necesidad de que los cirujanos pudieran realizar este tipo de intervenciones con más precisión es lo que llevó al desarrollo del micromanipulador, clave en los implantes cocleares, que constituyen «una cirugía delicada; uno de los campos donde más precisión se necesita porque se pueden dañar vasos sanguíneos y nervios, y donde son necesarios cirujanos con mucha experiencia», comenta el especialista, ya que hay que tener en cuenta que el hueso temporal está a unos 15 milímetros de profundidad.

Por estos motivos, en los implantes cocleares esta herramienta se encarga del fresado de la pequeña capa de hueso para exponer la cóclea, que convierte los electrodos en estímulos. «Es necesario fresar esa fina capa de huesos para poder introducir los electrodos en la cóclea, en la que, una vez expuesta y fresada, se introduce el electrodo y se envían los estímulos eléctricos al cerebro».

Hasta hace poco, el oído interno suponía una frontera para el cirujano porque se pensaba que abrir esta parte del oído comprometería la función auditiva. Sin embargo, con la llegada en los últimos años de la cirugía de implantes cocleares se han empezado a realizar intervenciones. El micromanipulador ha ido un paso más allá, convirtiéndose en la primera técnica de gran precisión que se emplea en las áreas de reducidas dimensiones y de gran sensibilidad, como el oído interno. «La importancia del sistema reside en que es fácil de utilizar, no alarga el tiempo de cirugía y reduce el número de lesiones», señala el ingeniero. En un futuro, según Echevarría, podría llegar a utilizarse como una herramienta que libere determinados fármacos mediante microagujas para curar enfermedades, o podría usarse para introducir células madre que regeneren el oído interno».

Colaboración
La creación de esta técnica se ha conseguido gracias a la colaboración entre especialistas de Otorrinolaringología e investigadores ingenieros. En esta colaboración, añade el especialista, los profesionales médicos plantean sus necesidades y problemas y los ingenieros ofrecen las soluciones para tratar de resolverlos. En este caso, los ingenieros tuvieron que aprender anatomía y fisiología del oído para conocer el campo dónde se iban a mover en el desarrollo de este instrumento, además de familiarizarse con el entorno, como son los materiales esterilizantes.

Manuel Manrique, especialista en Otorrinolaringología de la Clínica Universidad de Navarra, considera que «el micromanipulador es útil porque les sirve de apoyo en la realización de las intervenciones, algo que es muy complicado, y consigue no dañar un órgano tan sensible como el oído interno».

Los cirujanos de la clínica emplean la técnica en la zona del oído que se denomina ventana redonda para estimular los fluidos del oído interno, tratar las pérdidas de audición y realizar implantes cocleares. Esta ventana, explica Manrique, es la que comunica el oído medio con el interno. «En 30 o 50 años, las posibilidades de esta herramienta se podrán ampliar incluso a los niños».

Macromanipulado
Aún se puede explorar, por ejemplo, cómo esta herramienta debería insertar los electrodos, ya que dependiendo de la manera, se puede dañar o no la cóclea.

Intervenciones
En la Clínica Universidad de Navarra se realizan al año cerca de cien intervenciones quirúrgicas. El 30 % de las operaciones de implantes cocleares se realizan con el micromanipulador.

Aplicación
En cuento a la extensión del uso de esta herramienta, se encuentra en fase de validación en otros centros hospitalarios y se podrá aplicar en un futuro no muy lejano.
enero 9/2014 (Diario Médico)