คำถาม: คอเคลียเป็นโพรงกระดูกรูปอะไร?

text: หูชั้นในรูปหอยโข่ง
หรือ อวัยวะรูปหอยโข่ง
หรือ คอเคลีย
(, , จาก , kōhlias, แปลว่า หมุนเป็นวงก้นหอย หรือเปลือกหอยทาก) เป็นอวัยวะรับเสียงในหูชั้นใน
เป็นช่องกลวงมีรูปร่างเป็นก้นหอยโข่งอยู่ในกระดูกห้องหูชั้นใน (bony labyrinth) โดยในมนุษย์จะหมุน 2.5 ครั้งรอบ ๆ แกนที่เรียกว่า modiolus
และมีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 9 มม.
โครงสร้างหลักของคอเคลียก็คืออวัยวะของคอร์ติ ซึ่งเป็นอวัยวะรับประสาทสัมผัสคือการได้ยินเสียง และอยู่กระจายไปตามผนังที่กั้นโพรงสองโพรงที่เต็มไปด้วยน้ำ ซึ่งวิ่งไปตามก้นหอยที่ค่อย ๆ แคบลง
ส่วนคำว่าคอเคลียมาจากคำในภาษาละตินซึ่งแปลได้ว่า "เปลือกหอยทาก" และก็มาจากคำภาษากรีกว่า κοχλίας, "kokhlias" ซึ่งแปลว่า หอยทาก หรือเกลียว ซึ่งมาจากคำว่า κόχλος, kokhlos ซึ่งแปลว่า เปลือกวนเป็นก้นหอย
คอเคลียในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมดยกเว้นของโมโนทรีมมีรูปร่างเช่นนี้
คอเคลียเป็นโพรงกระดูกรูปกรวยวนเป็นรูปก้นหอย
ที่คลื่นความดันเสียงจะแพร่กระจายไปจากส่วนฐาน (base) ใกล้หูชั้นกลางที่ช่องรูปไข่ (oval window) ไปยังส่วนยอด (apex) คือที่ส่วนปลายหรือตรงกลางของก้นหอย
โพรงที่วนเป็นก้นหอยเรียกว่า Rosenthal's canal หรือ spiral canal of the cochlea โดยยาวประมาณ 30 มม. และหมุน 2¾ รอบ ๆ แกนที่เรียกว่า modiolus
โดยมีโครงสร้างรวมทั้ง
title: หูชั้นในรูปหอยโข่ง

text: คอเคลียเป็นส่วนของหูชั้นในที่มีรูปเหมือนกับเปลือกหอยทาก
เป็นตัวรับเสียงโดยความสั่นสะเทือน ซึ่งเป็นเหตุให้ stereocilia เคลื่อน
ที่ถ่ายโอนแรงสั่นสะเทือนเป็นอิมพัลส์ประสาทซึ่งส่งไปยังสมองเพื่อตีความ
มีโพรง 3 โพรงที่เต็มไปด้วยน้ำ โดยโพรงที่ 3 มีอวัยวะของคอร์ติ ซึ่งสามารถตรวจจับแรงดันแล้วส่งสัญญาณตามประสาทหู (auditory nerve) ไปยังสมอง
ส่วนโพรงสองโพรงนั้นเรียกว่า vestibular canal และ tympanic canal
title: หูชั้นในรูปหอยโข่ง

text: รูปร่างของคอเคลียสามารถจะบอกช่วงความถี่ของคลื่นเสียงที่หู สามารถตอบสนองได้ ของมนุษย์ระหว่าง 20 – 20,000 รอบต่อวินาที แมวอยู่ระหว่าง 50,000 รอบต่อวินาที ค้างคาวและปลาโลมา มีความสามารถรับความถี่ได้สูงมากถึง 100,000 รอบต่อวินาที
เสียงที่ดังมาก ๆ เมื่อเข้ามากระทบแก้วหู การสั่นสะเทือนที่รุนแรงของของเหลวในหูส่วนในอาจทำให้ซิเลียของเซลล์ขนฉีกขาดได้ ทำให้สูญเสียการรับเสียงในช่วงความถี่นั้นๆ ได้ หูของมนุษย์มีชุดกล้ามเนื้อที่สามารถลดการเคลื่อนที่อย่างรุนแรงของกระดูกโกลนเมื่อได้รับการกระตุ้นของเสียงอย่างรุนแรงได้บ้าง การสูญเสียเซลล์ขนจำนวนมากจะไม่สามารถสร้างกลับคืนมาได้ใหม่ อาจเกิดขึ้นได้กับมนุษย์ เนื่องจากความเจริญก้าวหน้าทางเทคโนโลยี เช่น เสียงเครื่องจักรกลในโรงงานใหญ่ เสียงเครื่องบินเร็วกว่าเสียง เช่นเครื่องบินไอพ่น เสียงจากท่อไอเสียของรถจักรยานยนต์ และรถแข่ง รวมทั้งเสียงดนตรีในแหล่งสถานบันเทิง
การทำงานของหู เริ่มจาก เสียงจะเข้าไปในรูหูผ่านใบหู หลังจากนั้น ก็จะไปสั่นที่แก้วหู หลังจากนั้นแก้วหูก็จะไปสั่นกระดูกทั่ง ค้อน และ โกลน หลังจากนั้น กระดูกโกลนและจะไปสั่นคอเคลีย ของเหลวในคอเคลียจะไปสั่นเซลล์ขนในคอเคลีย เซลล์ขนจะแปรความสั่นสะเทือนเป็นกระแสไฟฟ้าและส่งไปยังเส้นประสาท กระแสไฟฟ้าจะเดินทางผ่านเส้นประสาทและไปที่ไปที่สมอง เพื่อให้สมองแปรเป็นข้อมูล :)
title: หู

text: กระดูกเล็ก (ossicle) ที่เรียกว่ากระดูกโกลน เป็นตัวส่งแรงสั่นสะเทือนจากหูชั้นกลางไปยัง "fenestra ovalis" หรือช่องรูปไข่ ที่นอกคอเคลีย ซึ่งก็จะสั่นน้ำ perilymph ใน vestibular duct คือช่องบนของคอเคลีย
กระดูกเล็ก 3 ชิ้นในหูชั้นกลางจำเป็นเพื่อส่งคลื่นเสียงเข้าไปในคอเคลีย เพราะว่าคอเคลียเป็นระบบน้ำ-เยื่อ และมันจำเป็นต้องได้แรงดันเพื่อส่งเสียงเป็นคลื่นน้ำสูงกว่าที่เป็นคลื่นอากาศโดยต่างจากหูชั้นนอก
เป็นความดันที่เพิ่มขึ้นอาศัยอัตราพื้นที่ของแก้วหู (tympanic membrane) ต่อของเยื่อช่องรูปไข่ เป็นประมาณ 20 เท่า
ของแรงดันคลื่นเสียงเดิมในอากาศ
กระบวนการเพิ่มความดันแบบนี้เป็นรูปแบบหนึ่งของ impedance matching คือเป็นการจับคู่คลื่นเสียงที่วิ่งไปในอากาศให้เข้ากับคลื่นเสียงที่วิ่งไปในระบบน้ำ-เยื่อ
title: หูชั้นในรูปหอยโข่ง

text: คอเคลียเป็นอวัยวะมี 3 ช่องที่เป็นตัวตรวจจับเสียงในหู รวมทั้งช่อง scala media, scala tympani, และ scala vestibuli
ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วนนม ทั้งสัตว์มีกระเป๋าหน้าท้องและสัตว์มีรก ตอบสนองต่อเสียงและมีศักย์ไฟฟ้าระดับพักคล้าย ๆ กัน
ซึ่งเป็นเหตุจุดชนวนการตรวจสอบความสัมพันธ์ระหว่างสัตว์ชั้นเธอเรียเหล่านี้ ว่ามีบรรพบุรุษร่วมกันอย่างไรเพื่อหาจุดกำเนิดของคอเคลีย
คอเคลียรูปก้นหอยมีต้นกำเนิดประมาณ 120 ล้านปีก่อน
title: วิวัฒนาการของคอเคลีย

text: กระดูกโกลนเป็นตัวส่งแรงสั่นเสียงไปให้ช่องรูปไข่
เมื่อฐานของกระดูกขยับเข้าไปยังช่องรูปไข่ เยื่อที่ช่องรูปกลมก็จะนูนออก การเคลื่อนไหวเช่นนี้ทำให้น้ำในคอเคลียสามารถเคลื่อนได้ แล้วทำให้เซลล์ขนด้านใน (inner hair cell, IHC) ของคอเคลียเคลื่อนได้ และดังนั้น จึงจะสามารถได้ยินได้
ถ้าช่องรูปกลมไม่มีหรือว่าแข็งทื่อ (ซึ่งสามารถเกิดได้จากความผิดปกติแต่กำเนิด) ฐานกระดูกโกลนก็เท่ากับดันน้ำที่บีบอัดไม่ได้กับกำแพงของคอเคลียซึ่งเป็นกระดูกขยับไม่ได้
และดังนั้น ก็จะไม่เคลื่อนน้ำมากพอ ทำให้สูญการได้ยินประมาณ 60 เดซิเบล
ซึ่งคล้ายกับอาการที่ตัวกระดูกโกลนเองเคลื่อนไม่ได้ คือ otosclerosis
title: ช่องรูปกลม

text: ที่ฐานของคอเคลีย duct แต่ละท่อจะจบลงที่หน้าต่างเนื้อเยื่อที่ชนกับช่องหูชั้นกลาง โดย "vestibular duct" จะจบที่ช่องรูปไข่ ซึ่งชนกับฐานของกระดูกโกลน
เป็นจุดที่ฐานกระดูกโกลนจะสั่นเพื่อส่งแรงดันต่อจากกระดูกเล็ก
และคลื่นใน perilymph ก็จะวิ่งไปจากฐานกระดูกโกลนไปทาง helicotrema
แต่เพราะคลื่นน้ำจะขยับส่วนกั้นคอเคลีย (cochlear duct/partition) ขึ้นและลง ดังนั้นคลื่นที่วิ่งไปใน vestibular duct จะมีส่วนเท่ากับคลื่นที่วิ่งกลับมาใน tympanic duct ซึ่งไปสุดที่เยื่อช่องรูปกลม ทำให้เยื่อนูนออกไปทางหูชั้นกลาง เทียบกับขณะที่เมื่อเสียงวิ่งผ่านเยื่อช่องรูปไข่ ซึ่งเยื่อจะนูนเข้ามาในคอเคลีย
perilymph ใน vestibular duct และ endolymph ใน cochlear duct จะมีพฤติกรรมเหมือนกับอยู่เป็นท่อเดียวกัน โดยแยกจากกันด้วยเยื่อ Reissner's membrane บาง ๆ เท่านั้น
title: หูชั้นในรูปหอยโข่ง

text: กระดูกห้องหูชั้นใน
เป็นกำแพงกระดูกแข็งกั้นรอบหูชั้นในที่อยู่ในส่วน petrous ของกระดูกขมับ
โดยมีส่วนสามส่วนคือ โพรงหน้า (vestibule) ที่อยู่ตรงกลาง หลอดกึ่งวงกลมที่อยู่ด้านบนหลัง และคอเคลียที่อยู่ด้านหน้า
ซึ่งล้วนเป็นช่องในกระดูกบุด้วยเยื่อหุ้มกระดูก (periosteum)
และบรรจุด้วยน้ำใส ๆ ที่เรียกว่า perilymph ซึ่งล้อมเยื่อห้องหูชั้นใน (membranous labyrinth) ที่อยู่ภายในและเต็มไปด้วยน้ำอีกอย่างคือ endolymph
เยื่อห้องหูชั้นในเป็นส่วนที่มีโครงสร้างรับความรู้สึกของระบบการได้ยินคือคอเคลีย และของระบบการทรงตัว คือหลอดกึ่งวงกลม utricle และ saccule
title: กระดูกห้องหูชั้นใน

text: คอเคลียซึ่งกลวงมีผนังทำด้วยกระดูก และมีเยื่อบุผิว (epithelium) บาง ๆ
ท่อที่ขดเป็นก้นหอยนี้จะแบ่งตามยาวเกือบทั้งหมดด้วยเยื่อแบ่งส่วน
ส่วนนอกสองช่อง (หรือที่เรียกว่า duct หรือ scalae) เกิดจากเยื่อแบ่งส่วนนี้
น้ำที่ตอนแรกวิ่งเข้าจากช่องรูปไข่ จะวิ่งย้อนกลับที่ยอดของท่อก้นหอย เป็นจุดที่เปลี่ยนจาก vestibular duct เป็น tympanic duct
และเป็นจุดที่เรียกว่า helicotrema
เพราะท่อทั้งสองเชื่อมกันที่จุดนี้ น้ำที่ดันเข้าไปใน vestibular duct จะวิ่งย้อนทางกลับมาใน tympanic duct จนกระทั่งไปดันออกที่ช่องรูปกลม
ซึ่งเป็นจุดระบายความดัน เพราะว่า น้ำที่ว่านี้เกือบบีบอัดไม่ได้และผนังของคอเคลียก็เป็นกระดูกแข็ง
title: หูชั้นในรูปหอยโข่ง

text: หลักฐานยังแสดงด้วยว่า อัตราปริมาตรของคอเคลียต่อมวลร่างกายของไพรเมตเพิ่มขึ้นตามกาลเวลา
การเพิ่มปริมาตรของห้องหูชั้นในมีผลลบต่อการได้ยินเสียงความถี่สูงสุดและต่ำสุด คือทำให้ได้ยินเสียงสูงต่ำได้น้อยลง
สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นดูเหมือนจะมีอัตราปริมาตรของคอเคลียที่เล็กว่าเมื่อเทียบกับไพรเมต
มีหลักฐานบ้างว่า ความกดดันในการคัดเลือกให้มีห้องหูชั้นในที่ใหญ่ขึ้น เริ่มขึ้นที่บรรพบุรุษต้นตระกูลของไพรเมต
title: วิวัฒนาการของคอเคลีย