เสียงจากหู

เสียงจากหู (อังกฤษ: otoacoustic emission, ตัวย่อ OAE) เป็นเสียงที่หูชั้นในสร้างขึ้น โดยนักวิทยาศาสตร์ได้พยากรณ์ว่ามี ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2491 แล้วต่อมาจึงพิสูจน์ด้วยการทดลองได้ในปี 2521 เสียงมีเหตุจากการทำงานของเซลล์และกลไกการทำงานของหูชั้นใน งานศึกษาได้พิสูจน์แล้วว่า เสียง OAE จะหายไปหลังจากที่หูชั้นในเสียหาย และดังนั้น จึงมักจะใช้ในแล็บและคลินิกเพื่อตรวจสุขภาพหู โดยทั่วไปแล้ว มีการปล่อยเสียงสองแบบ คือ การปล่อยเสียงเอง (spontaneous otoacoustic emission, SOAE) และการปล่อยเสียงเนื่องด้วยสิ่งเร้า (evoked otoacoustic emission, EOAE) นักวิทยาศาสตร์บางพวกสันนิษฐานว่า เสียงที่เกิดขึ้นเป็นหลักฐานแสดงการขยายเสียงในหูชั้นใน เหมือนกับที่ระบบขยายเสียงหอนเมื่อทำงานเกิน

กลไก

OAE พิจารณาว่าสัมพันธ์กับหน้าที่การขยายเสียงของหูชั้นในรูปหอยโข่ง (คอเคลีย) เมื่อขาดสิ่งเร้าภายนอก การขยายเสียงของคอเคลียจะเพิ่มขึ้น ทำให้เกิดเสียง

หลักฐานจากการศึกษาหลายแนวแสดงนัยว่า ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เซลล์ขนด้านนอก (outer hair cells, OHC) ของคลอเคลีย เป็นตัวเพิ่มความไวต่อเสียงและความถี่เสียง โดยเป็นตัวขยายเสียง ทฤษฎีหนึ่งเสนอว่า OHC ช่วยทำให้แยกแยะเสียงต่าง ๆ ได้ดีขึ้นโดยลดเสียงกลบ (masking effect) อย่างไรก็ดี นักวิทยาศาสตร์พบว่า เมื่อกระตุ้น OHC ที่อยู่เดี่ยว ๆ ด้วยไฟฟ้า เซลล์จะสามารถยืดและหดได้โดยเป็นกระบวนการปรับทิศทางของโปรตีน prestin ที่อยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งเรียกว่า somatic electromotility (การเคลื่อนไหวของตัวเซลล์เองอาศัยไฟฟ้า)

แต่เนื่องจากว่า แม้แต่สัตว์ที่ไม่มี OHC ก็มีเสียง OAE จากหู ก็ไวเสียงที่ความถี่เฉพาะ ๆ และก็ไวเสียงค่อย ๆ เหมือนกัน ดังนั้น การเคลื่อนไหวของตัวเซลล์เองไม่น่าจะเป็นเหตุเดียวที่ให้เกิด OAE การทดลองในสภาพแวดล้อมเทียม (in vitro) แสดงว่า นอกจากจะมีหน้าที่ตรวจจับเสียงแล้ว ขนของเซลล์ขนยังสามารถออกแรงต่อหัวอุปกรณ์ทดลองภายใต้สถานการณ์บางอย่าง และจะทำงานใต้ภาวะไม่เสถียรที่เรียกว่า Hopf bifurcation ซึ่งแสดงถึงการกลับไปกลับมาของขนเซลล์ได้เอง สภาพเช่นนี้สามารถอธิบายปรากฏการณ์ต่าง ๆ ของหูชั้นในรวมทั้งการขยายเสียง การตอบสนองต่อความถี่ในที่เฉพาะ ๆ การไวต่อระดับเสียงดังค่อยไม่เท่ากัน ความไม่เสถียรของขน และการปล่อยเสียงจากหู การขยับเองของเซลล์ขนเช่นนี้เรียกว่า การเคลื่อนไหวเองของมัดขน (hair-bundle motility) ซึ่งอาจเป็นเหตุให้เกิด OAE อีกอย่างหนึ่ง

รูปแบบ

เกิดเอง

เสียงปล่อยจากหูเอง (Spontaneous otoacoustic emission, SOAE) เป็นเสียงที่หูสร้างขึ้นโดยไม่มีสิ่งเร้าภายนอก และสามารถวัดได้ด้วยไมโครโฟนไวเสียงในช่องหูด้านนอก SOAE อย่างน้อยชนิดหนึ่งสามารถตรวจจับได้ในประชากรประมาณ 35-50% โดยมีความถี่ที่เสถียรระหว่าง 500-4,500 เฮิรตซ์ แต่มีระดับเสียงที่ไม่เสถียรระหว่าง -30-+10 dB SPL แม้คนโดยมากจะไม่รู้ว่าหูของตนสร้างเสียง แต่ก็มีคนประมาณ 1-9% ที่ได้ยิน SOAE โดยเป็นเสียงในหู (tinnitus)

มีงานศึกษาอื่นที่แสดงว่า 70% ของคนปกติทั้งในผู้ใหญ่และในเด็กอาจมี SOAE โดยเกิดจากกระบวนการขยายเสียงของหูชั้นใน เหมือนกับเครื่องขยายเสียงหอนเมื่อทำงานเกิน และต้องทำงานเช่นนี้เพื่อแก้สัญญาณเสียงที่ลดลงเนื่องจากต้องวิ่งผ่านน้ำและเนื้อเยื่อของหูชั้นใน มีแม้แต่รายงานจากแพทย์ว่า ได้ยินเสียงที่เกิดในหูของทารกเกิดใหม่

เร้าให้เกิด

เสียงปล่อยจากหูเองโดยเร้า (Evoked otoacoustic emission, EOAE) เกิดได้อย่างน้อยโดย 3 วิธี Stimulus Frequency OAEs (SFOAEs) เป็นค่าที่วัดเมื่อเร้าด้วยเสียงความถี่เดียว โดยวัดความต่างกันระหว่างเสียงที่ใช้เร้าและเสียงที่มาจากหู ส่วน Transient-evoked OAEs (TEOAEs หรือ TrOAEs) จะเกิดเมื่อใช้เสียงกริ๊กที่มีความถี่กว้าง หรือ toneburst ที่ใช้เวลาสั้น ๆ มีความถี่เดี่ยว เสียงจากหูที่ได้จากเสียงกริ๊กมีความถี่จนถึงประมาณ 4 กิโลเฮิรตซ์ ในขณะที่ toneburst จะทำให้เกิดเสียงในความถี่ที่ใกล้ ๆ กับความถี่เสียงที่ส่งแต่แรก

Distortion product OAEs (DPOAEs) จะเร้าด้วยเสียงคู่ที่ความถี่ ${\displaystyle f_{1}}$ และ ${\displaystyle f_{2}}$ โดยปกติดังที่ 65, 55 dBSPL หรือ 65 สำหรับทั้งสอง และมีอัตรา ${\displaystyle f_{1}{\mbox{ }}:{\mbox{ }}f_{2}}$ เสียงที่ปล่อยจากหูเพราะเสียงเร้าเหล่านี้อยู่ที่ความถี่ ${\displaystyle f_{dp}}$ ซึ่งสัมพันธ์กันทางคณิต โดยความถี่สองอย่างที่ชัดที่สุดคือ ${\displaystyle f_{dp}=2f_{1}-f_{2}}$ ("cubic" distortion tone ซึ่งใช้เพื่อตรวจคัดกรองมากที่สุด) และ ${\displaystyle f_{dp}=f_{2}-f_{1}}$ ("quadratic" distortion tone หรือ distortion tone)

โดยย่อ ๆ แล้ว เสียงกริ๊กที่ส่งเข้าในหูจะทำให้หูชั้นในส่งเสียงตอบรับภายในไม่กี่มิลลิวินาที โดยปกติจะตอบจำกัดที่ความถี่โดยเฉพาะ ๆ ถ้าตอบสนองเป็นเสียงความถี่สูงจะตอบเร็วกว่า (5 มิลลิวินาที) ถ้าเป็นความถี่ต่ำจะตอบช้ากว่า (20 มิลลิวินาที) และนี่ไม่ใช่เป็นเพียงแค่เสียงสะท้อน แต่เป็นเสียงที่คอเคลียตอบสนองต่อเสียงโดยแรงกล

ความสำคัญในการรักษา

เสียงจากหูสำคัญในการรักษาเพราะเป็นวิธีง่าย ๆ เพื่อตรวจสอบความพิการทางการได้ยินของทารกเกิดใหม่หรือเด็กเล็ก ๆ ที่ไม่สามารถให้ความร่วมมือในการทดสอบทั่วไปได้ ประเทศตะวันตกหลายประเทศปัจจุบันมีโปรแกรมตรวจคัดกรองการได้ยินของเด็กเกิดใหม่ และก็ยังมีโปรแกรมตรวจการได้ยินของเด็ก ๆ ที่ใช้เทคโนโลยี OAE ด้วย โปรแกรมตัวอย่างหนึ่งก็คือ Early Childhood Hearing Outreach Initiative ที่ศูนย์ประเมินและการบริหารการได้ยินแห่งชาติ (NCHAM) ที่มหาวิทยาลัย Utah State University ที่ส่งเสริมโปรแกรมช่วยเหลือเด็กและครอบครัวที่ยากจน (Early Head Start) ทั่วสหรัฐอเมริกาเพื่อให้มีการตรวจคัดกรองแบบ OAE และปฏิบัติการอื่น ๆ เพื่อช่วยเด็กในเรื่องการศึกษาช่วงต้นชีวิต การตรวจคัดกรองหลักจะทดสอบการมี click-evoked OAE นอกจากนั้นแล้ว เสียงจากหูยังสามารถช่วยวินิจฉัยอาการต่าง ๆ ของคอเคลียและการไม่ได้ยินทางประสาทได้ละเอียดยิ่งขึ้น (เช่น auditory neuropathy) ได้มีการทดสอบความสัมพันธ์ระหว่างเสียงจากหูกับเสียงในหู (tinnitus) งานศึกษาหลายงานแสดงว่า คนปกติประมาณ 6-12% ที่มีทั้งอาการเสียงในหู และ SOAEs เสียงจากหูจะมีส่วนทำให้เกิดอาการเสียงในหู

งานศึกษาได้พบว่า บางคนที่มีอาการเสียงในหูมี EOAEs แบบขึ้น ๆ ลง ๆ หรือแบบสม่ำเสมอ แต่ในกรณีเหล่านี้ สันนิษฐานว่า เสียงจากหูและอาการเสียงในหูมีเหตุโรคอย่างเดียวกัน โดยเสียงจากหูไม่ได้เป็นเหตุ นอกจากจะใช้ทดสอบระดับการได้ยินแล้ว เสียงจากหูยังสามารถใช้ตรวจจับความเปลี่ยนแปลงของการได้ยินอีกด้วย

งานศึกษาพบว่า การได้ยินเสียงดัง ๆ สามารถลดการตอบสนองด้วย OAE คือ งานหนึ่งเปรียบคนงานอุตสาหกรรมที่ได้ยินเสียงระดับ 84.5 dBA เทียบกับคนงานที่ได้ยินระดับ 53.2 dBA โดยเปรียบเทียบเสียงเบาที่สุดที่ได้ยิน และ OAE ก่อนและหลังทำงานเป็นเวลา 5 วัน งานศึกษานี้แสดงว่า เสียงเบาที่สุดที่ได้ยินและ OAE จะแย่กว่าอย่างมีนัยสำคัญในคนงานที่ได้ยินเสียงที่ดังกว่า

งานศึกษาหนึ่งพบว่า distortion product otoacoustic emissions (DPOAE’s) จะสามารถตรวจจับการเสียการได้ยินแบบน้อย ๆ ต่อเสียงความถี่สูงเทียบกับ transient evoked otoacoustic emissions (TEOAE) ซึ่งชี้บอกว่า DPOAE สามารถช่วยตรวจจับการเสียการได้ยินที่เกิดจากเสียงดังได้ งานศึกษาหนึ่งที่วัดขีดเสียงเริ่มได้ยินและ DPOAE ในทหารพบว่า DPOAE ลดลงหลังจากได้ยินเสียงดัง แต่ขีดเสียงที่เริ่มได้ยินไม่เปลี่ยน ซึ่งเป็นหลักฐานแสดงว่า OAE สามารถตรวจจับความเสียหายต่อหูที่เกิดจากเสียงได้เร็ว

ความสำคัญทางชีวมิติ

ในปี 2552 นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเซาแทมป์ตันได้ทำงานวิจัยเพื่อใช้เสียงจากหูเป็นตัวระบุบุคคลทางชีวมิติ โดยใช้อุปกรณ์ที่มีไมโครโฟนที่สามารถจับเสียงค่อย ๆ ที่ปล่อยจากหูเพื่อระบุบุคคล ดังนั้น ช่วยให้เปิดใช้อุปกรณ์ได้โดยไม่ต้องใช้รหัสผ่านปกติ แต่สันนิษฐานกันว่า หวัด การทานยา การตัดขนหู การอัดเสียงไว้แล้วเล่นเสียงใส่ไมโครโฟนจะสามารถหลอกระบบได้

ดูเพิ่ม

• Auditory brainstem response

แหล่งข้อมูลอื่น

• Kandel, Eric R; Schwartz, James H; Jessell, Thomas M; Siegelbaum, Steven A; Hudspeth, AJ (2013). Principles of Neural Science (5th ed.). United State of America: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-139011-8.
• M.S. Robinette and T.J. Glattke (eds., 2007). Otoacoustic Emissions: Clinical Applications, third edition (Thieme).
• G.A. Manley, R.R. Fay, and A.N. Popper (eds., 2008). Active Processes and Otoacoustic Emissions (Springer Handbook of Auditory Research, vol. 30).
• S. Dhar and J.W. Hall, III (2011). Otoacoustic Emissions: Principles, Procedures, and Protocols (Plural Publishing).