Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
A study of acoustic stimulations for detection of fine structure of distortion-product otoacoustic emissions from Chinese edible frog and North American bullfrog
Year (A.D.)
2019
Document Type
Thesis
First Advisor
ยุทธนา รุ่งธรรมสกุล
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Department (if any)
Department of Physics (ภาควิชาฟิสิกส์)
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
ฟิสิกส์
DOI
10.58837/CHULA.THE.2019.1042
Abstract
เมื่อหูชั้นในถูกกระตุ้นด้วยเสียงสองความถี่ จะสามารถสร้างเสียงสะท้อนที่มีความถี่เป็นผลรวมเชิงเส้นของความถี่เสียงกระตุ้นทั้งสองได้ เรียกว่า เสียงสะท้อนจากหูชั้นในแบบดีพีโอเออี (Distortion Product Otoacoustic Emissions, DPOAEs) ซึ่งเสียงดังกล่าวสามารถตรวจวัดได้โดยการนำไมโครโฟนสอดเข้าไปในรูหู จากการทดลองในมนุษย์พบว่าระดับความเข้มของเสียงดีพีโอเออีที่ความถี่ 2f1-f2 สัมพันธ์กับความถี่ของเสียงกระตุ้นแบบคล้ายรายคาบ (quasi-periodic) โดยเรียกปรากฏการณ์ดังกล่าวว่า โครงสร้างละเอียดของเสียงสะท้อนจากหูชั้นในแบบดีพีโอเออี (DPOAE fine structure) โครงสร้างดังกล่าวอาจเกิดจากคลื่นตามขวางบนแผ่นเนื้อเยื่อบาซิลลาร์ (basilar membrane) ในอวัยวะรูปก้นหอย (cochlea) ในการศึกษาวิจัยครั้งนี้ เป็นการทดลองวัดโครงสร้างละเอียดของเสียงดีพีโอเออีจากกบสองชนิด คือ กบนา (Chinese edible frog) และกบวัว (North American bullfrog) ที่หูชั้นในไม่สามารถเกิดคลื่นตามขวางได้ ผลการทดลองพบว่าหูชั้นในของกบนา สามารถสร้างโครงสร้างละเอียดของเสียงดีพีโอเออีได้ แม้ว่าโครงสร้างละเอียดนี้จะไม่พบในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่นนอกจากมนุษย์ก็ตาม ผลการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและผลการยับยั้งการสั่นของเยื่อแก้วหูอีกข้างหนึ่งบ่งชี้ว่า โครงสร้างละเอียดที่เกิดขึ้นในกบนาไม่ได้เกิดจากเรโซแนนซ์ ของเสียงดีพีโอเออีภายในหูชั้นกลางและช่องปาก เพื่ออธิบายกระบวนการเกิดโครงสร้างละเอียดของเสียงดีพีโอเออีในหูชั้นในของกบ เราได้พัฒนาแบบจำลองของระบบของตัวสั่นไม่เชิงเส้นในหนึ่งมิติที่เชื่อมต่อกันด้วยสปริง โดยผลการคำนวณในเบื้องต้นแสดงว่า เมื่อตัวสั่นมีการเรียงกันตามความถี่จำเพาะและได้รับแรงกระตุ้นที่เหมาะสม ระบบสามารถสร้างโครงสร้างละเอียดได้ ซึ่งเป็นผลจากการสั่นพ้องของระบบและการแทรกสอดของสัญญาณดีพีโอเออีที่ถูกสร้างจากตัวสั่นแต่ละตัว จากผลการศึกษาวิจัยในครั้งนี้เรานำเสนอทฤษฎีทางเลือกที่ใช้ในการอธิบายกระบวนการพื้นฐานในการเกิดโครงสร้างละเอียดของเสียงสะท้อนจากหูชั้นในแบบดีพีโอเออีในสำหรับสัตว์ที่ไม่ใช่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
Upon stimulations by sounds of two tones, the inner ear can produce acoustic energy whose frequencies correspond to the linear combinations of the stimulus frequencies. These low-amplitude sounds, termed Distortion Product Otoacoustic Emissions (DPOAEs), are detectable in the ear canal. The amplitude of DPOAEs from human exhibits a quasi-periodic dependence on the stimulus frequency. This distinctive characteristic, commonly referred to as a DPOAE fine structure, is attributed to the presence of a transverse wave mediated by a flexible basilar membrane in the cochlea. In this work, we investigated the occurrence of DPOAE fine structures in two anuran species whose inner ears lack a flexible structure that can support a transverse wave. Despite its absence in other mammals, DPOAE fine structure was observed from Chinese edible frog. Results from a manipulation of the body temperature and an immobilization of the unstimulated eardrum suggested that the fine structure was not mainly contributed by an acoustic resonance between the two eardrums via the mouth cavity. To further elucidate the underlying mechanism of the fine structure, we developed a mathematical model of a chain of mechanically coupled nonlinear oscillators. Preliminary results from the model indicated that the fine structure can only be observed when the oscillators were arranged in order of their characteristic frequencies. The system displayed a resonant frequency at which total DPOAEs exhibited a maximum. Furthermore, an interference of DPOAE signals produced by individual oscillators could lead to the occurrence of a local minimum, resulting in a fine structure. Our findings thus provide an alternative mechanism underlying the generation of DPOAE fine structure from a non-mammalian inner ear.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
ประวันตา, เอกณัฐ, "การศึกษาเสียงกระตุ้นเพื่อการตรวจวัดโครงสร้างละเอียดของเสียงสะท้อนจากหูชั้นในแบบดีพีโอเออีในกบนาและกบวัว" (2019). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 9418.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/9418