معلومة

عظيمات الأذن جزء من الجمجمة؟

عظيمات الأذن جزء من الجمجمة؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هل هناك أي شيء خاص في عدم اعتبار عظم الأذن جزءًا من الجمجمة؟

لم أستطع فهم السبب وراء هذا التصنيف.


التبرير بسيط.

لا تتقاطع عظام الأذن [عظيمات الأذن] مع أي عظمة أخرى من الجمجمة ، وبالتالي فهي لا تعتبر جزءًا من الجمجمة ، كما هو الحال مع العظم اللامي الملتصق باللسان ، وقد تم وضع هذه العظام تحت مجموعة العظام المرتبطة.


تصبح الأسماك الشفافة بدون سقف جمجمة كائنًا نموذجيًا لفيزيولوجيا الأعصاب

مقارنة بين سقف الجمجمة المفتوح لـ Danionella (أعلاه) والسقف المغلق في zebrafish Danio (أدناه). الائتمان: كيفن كونواي

انضم عالم سينكنبرج رالف بريتز إلى الباحثين الأمريكيين كيفن كونواي وكول كوبيتشيك ، تكساس إيه آند إم ، لدراسة التطور التطوري للهيكل العظمي لسمكة دانيونيلا دراكولا ، وهي سمكة صغيرة وشفافة. تفتقر الأسماك إلى العديد من العظام - بما في ذلك سقف الجمجمة - وفي الوقت نفسه تمتلك أعضاء عالية التخصص للتواصل. بسبب هذه الميزات ، أصبحت Danionella حاليًا كائنًا نموذجيًا مهمًا في أبحاث الفسيولوجيا العصبية. نُشرت الدراسة مؤخرًا في المجلة ديناميات التنميةحيث تظهر على الغلاف.

ما الذي يمكن أن يكون أكثر ملاءمة لأبحاث الفسيولوجيا العصبية للفقاريات من كائن حي جمجمته شفافة وبالتالي توفر رؤية لدماغها في حالة حية؟ تفي الأنواع من جنس Danionella بهذه المتطلبات تمامًا - فهي أقل من 11 إلى 17 ملم في الحجم وهي جزء من عائلة الكارب ، وتشمل Danionella dracula ، موضوع هذه الدراسة ، التي تم اكتشافها ووصفها مؤخرًا في عام 2009.

يوضح الدكتور رالف بريتز من مجموعات التاريخ الطبيعي سينكينبيرج في دريسدن: "السمكة الشبيهة بالقزم شفافة وتفتقر إلى سقف جمجمة ، مما يسمح بدراسة الدماغ في الحيوان الحي" ، ويواصل: "تصغير دانيونيلا و إن غياب العديد من العظام ، بما في ذلك تلك التي تغطي الدماغ عادة ، هو نتيجة لما نسميه تغاير الزمن ، وهو مصطلح صاغه عالم الحيوان الألماني إرنست هيجل ".

عندما يتغير التسلسل الزمني للخطوات التنموية في عملية التطور ، قد تتغير بداية أو نهاية العملية التنموية ، أو قد تتغير سرعة هذه العملية. في Danionella dracula ، يؤدي هذا التباين الزمني ، من بين أمور أخرى ، إلى تسريع النضج الجنسي ، بحيث تنضج هذه الأسماك - على الرغم من أنها تشبه اليرقات من الناحية التشريحية - بطول حوالي 10 ملم وقادرة على التكاثر.

مسح صورة المجهر الإلكتروني للأسماك الصغيرة. الائتمان: Senckenberg

باستخدام سلسلة من 43 مرحلة من هذا النوع ، درس بريتز ، جنبًا إلى جنب مع المؤلف الرئيسي للدراسة ، كيفن كونواي ، وزميله ، Kole Kubicek من جامعة تكساس إيه آند إم ، تطور الحيوانات من يرقات حديثة الفقس وطولها 3.4 ملم إلى البالغون بطول 16 ملم.

"لقد تمكنا من إظهار أن الأسماك فقدت أكثر من 40 عظمة مقارنة بقريبها المقرب ، سمكة الزرد دانيو ريريو!" يشرح بريتز ، ويضيف ، "على النقيض من ذلك ، تم تطوير أجزاء أخرى من الهيكل العظمي بشكل جيد بشكل استثنائي. ومما له أهمية خاصة في هذا الصدد" جهاز ويبيري "المسؤول عن التواصل بين الحيوانات."

بمساعدة ثلاث عظام صغيرة تشبه عظيمات الأذن الوسطى عند الإنسان ، يزيد "جهاز ويبيري" من قدرة السمكة على السمع وينقل الموجات الصوتية من المثانة الهوائية إلى أذنها الداخلية. ومع ذلك ، يستخدم ذكر Danionella أيضًا هذا الجهاز السمعي لإنتاج أصوات مختلفة بسعة 140 ديسيبل و 60 إلى 120 هرتز للتواصل مع أنواعهم. "هذا الجزء المحدد من الهيكل العظمي لدانيونيلا تطور ليس فقط بشكل طبيعي ، ولكن أيضًا بسرعة متسارعة أثناء التطور ،" يضيف عالم الأسماك من دريسدن. وهكذا يجمع الحيوان بين خصائص يرقات الزرد - دماغ صغير ، ونقص في عظام الجمجمة وتصبغ الجلد - بالإضافة إلى التعقيد العصبي للحيوانات البالغة من حيث السمع والتواصل بين الأنواع.

تعتبر سمكة Danionella dracula ، التي يبلغ طولها ظفر الإصبع ، نموذجًا مثاليًا للكائنات الحية لأبحاث الفقاريات الفسيولوجية العصبية. الائتمان: كيفن كونواي

"هذا الاختلاف الهائل في سرعة التطور لأنظمة الأعضاء المختلفة داخل نفس الكائن الحي أمر غير مألوف للغاية بالنسبة للفقاريات. وهذه النتيجة التشريحية تحديدًا - اليرقات ومع ذلك عالية التخصص - هي التي جعلت Danionella حيوانًا نموذجيًا لفيزيولوجيا الأعصاب ،" يضيف بريتز في تلخيص.


تطور الأذن الوسطى في الثدييات: القصة تزداد تذبذبًا

إحدى السمات المستخدمة لتحديد أنواع الثدييات ، إلى جانب الغدد الثديية التي تنتج الحليب ، هي وجود عظيمات الأذن العظمية - السندان ، والمطرقة ، والركاب (يُطلق عليها عادةً السندان والمطرقة والركاب). هذه السمة السمعية هي سمة مشتركة بين جميع الثدييات الحية ، بما في ذلك monotremes (ثدييات تضع البيض مثل خلد الماء و echidna). جميع الزواحف والطيور المعروفة لها عظم واحد فقط في الأذن الوسطى ، أي ما يعادل العظم الركابي ، يسمى الكولوميلا. وبالتالي ، نظرًا للنظرية التطورية القائلة بأن الزواحف تطورت إلى ثدييات ، فإن مشكلة أنصار التطور هي كيف أصبح تصميم عظم الأذن المفردة هو التصميم ثلاثي العظمية.

متى وأين تطور تصميم العظمية الثلاثة هو تكهنات ، ولكن نظرًا لعدم وجود العظيمات الثلاثة في أي من الزواحف الترياسية المبكرة & # 8220 تشبه الثدييات ، & # 8221 الثيرابسيدات ، لا توجد أدلة قوية. توضّح أهمية هذا الحدث من خلال تصميم موقع ويب مضاد للذكاء يتفاخر بأن التطور "موثق جيدًا بواسطة الحفريات ، بدءًا من الحيوانات أساسًا الزواحف بنسبة 100٪ وينتج عنها حيوانات بشكل أساسي 100٪ من الثدييات". [3] يضيف الموقع مع هذا تأكيد واثق (والذي سيتم دحضه في هذه الورقة) أن الثدييات

تطورت عظيمات الأذن من عظام الجمجمة الموجودة في معظم رباعيات الأرجل ، بما في ذلك سلالة الزواحف. تطور عظم الزواحف الرباعي والعظم المفصلي والكولوميلا إلى الثدييات [تصميم ثلاثي العظم] ، على التوالي ... تم توثيق هذا جيدًا في السجل الأحفوري من خلال الحجم الهائل من البيانات التي لا جدال فيها والتي لا يمكن تفسيرها بعيدًا. مثل هذا التغيير المورفولوجي الواسع النطاق ، التدريجي ، المستمر ، التدريجي ، المتتالي من الناحية الجيولوجية الزمنية (Sidor & amp Hopson ، 1998) هو نزول مع تعديل ، ويقدم دليلًا مقنعًا للتطور على نطاق واسع.

تم شرح تطور العظيمات السمعية للثدييات بعبارات مشابهة بواسطة ويكيبيديا مثل

حدث تطوري أدى إلى تكوين عظام الأذن الوسطى للثدييات. هذه العظام ، أو العظيمات ، هي سمة مميزة لجميع الثدييات. هذا الحدث موثق جيدًا ومهم كدليل على الأشكال الانتقالية والتكيف ، وإعادة تحديد الهياكل الموجودة أثناء التطور. [5]

الشكل 1. تُظهر الصورة السفلية جمجمة الزواحف وعظمة الأذن الوحيدة في الزواحف. يُظهر الرسم التوضيحي العلوي جمجمة الثدييات وعظميات الأذن الثلاثة. لاحظ التناقض بين الكولوميلا وعظميات الثدييات. من Wiki Commons.

تفشل هذه الاقتباسات في معالجة مسألة مهمة: "كان على كل من الفك والأذن أن يعملان في جميع مراحل الانتقال. إذا كان المتدربون المتعددون قد تبنوا مضغ الحنك قبل فصل عظام الأذن الوسطى عن الفك ، فكيف كان هذا الترتيب يعمل؟ نظرية عظام العظام.

يتم توصيل طبلة الأذن في الزواحف بالأذن الداخلية بواسطة عظم واحد ، الكولوميلا ، ويحتوي الفك العلوي والسفلي للزواحف على العديد من العظام غير الموجودة في فكي الثدييات. في المقابل ، يتكون الفك السفلي للثدييات من عظمتين فقط ، واحدة على كل جانب. تفترض النظرية أن عظمتي الفكين في فكي الزواحف قد فقدت عندما تطورت الزواحف إلى ثدييات. وتدعي النظرية أن عظام الفك تلك "المفقودة" تحولتا إلى عظام أذن إضافية مستخدمة في الثدييات. على مدار تطور الثدييات ، فقدت إحدى عظام الجزء الخلفي السفلي من الفك ، وعظم من الجزء الخلفي العلوي ، وظيفتها ، وتغيرت بشكل جذري ، و "هاجرت" إلى الأذن الوسطى حيث تعمل على تحسين سمع الثدييات بشكل كبير.

تسير القصة الداروينية على هذا النحو: عظام الفك الزاحف (العظم المفصلي السفلي والعلوي التربيعي) وعظمة سمعية لكل أذن في الزواحف تطورت في الثدييات إلى ست عظيمات ، ثلاثة في كل أذن. تم ربط عظيمات الأذن الثلاثة معًا لنقل الصوت من الهواء إلى المتاهة المملوءة بالسوائل (القوقعة) في الأذن الداخلية. عملت السلسلة المكونة من ثلاث عظيمات في كل أذن على نقل الاهتزازات الهوائية بشكل أكثر فعالية وتسهيل السمع الحاد. في الثدييات ، أصبح العمود الفقري العظم الركابي ، والعظم المفصلي هو السندان والعظم التربيعي المطرقة. في المقابل ، بقيت الكولوميلا كما هي في الزواحف ، ولم تتغير بعد ذلك لعدة ملايين من السنين.

باختصار ، تفترض النظرية خسارة بعض الهياكل واكتساب هياكل أخرى من خلال مسار طويل ومعقد. تتكرر هذه القصة على نطاق واسع وبشكل غير نقدي كحقيقة. على سبيل المثال ، الحجية موسوعة حياة الحيوان لـ Grzimek تنص على أن "الثدييات لديها عظم واحد فقط في الفك السفلي ، وليس عدة مثل الزواحف. ومع ذلك ، فإن عظام فك الزاحف السابق أصبحت الآن جزءًا من بنية الأذن الداخلية للثدييات ".

النظرية إشكالية لعدة أسباب

عظام الفك ، اعتمادًا على الزواحف ، هي عظام كبيرة وقوية وعظام أذن الثدييات هي أصغر العظام في الجسم ("oss-" و "osteo-" تعني "عظم" ، و & # 8220 عظمي & # 8221 تعني & # 8220 عظم صغير & # 8221). يبلغ طول عظام الركابي أقل من 3 ملليمترات ، وهي أصغر من حبة البازلاء (انظر الشكل 2). في مختبرات التشريح بالكلية ، يجب تغليف العظام بالبلاستيك لأنها صغيرة جدًا وهشة وهي الطريقة الوحيدة لعرضها. مشكلة أخرى هي أن شكل عظميات الأذن لدى الثدييات لا يشبه عظام فك الزواحف التي من المفترض أنها نشأت منها (انظر الشكل 1).

الصعوبة الأخرى المذهلة هي كيف أن العظم المفصلي المفرد الموجود في الجزء الخلفي من الفك السفلي لجمجمة الزواحف أصبح عظامين شقوقين تقعان على كل جانب من الرأس ، وعظم رباعي واحد ، يقع في قاعدة الجمجمة العلوية ، أصبح عظامين مطرقين تقع على جانبي الرأس. العظم المفصلي للزواحف هو جزء من مفصلة على الجانب الخلفي تتمفصل مع العظم التربيعي الموجود فوقه.

الشكل 2. العظمي مع التفاصيل المضافة. هذه الصورة مكبرة بشكل كبير. هذه العظام هي في الواقع بحجم حبة البازلاء. بواسطة Anatomist90 & # 8211 العمل الخاص ، CC BY-SA 3.0.

على عكس الزواحف ، تمتلك الثدييات عظمة واحدة في الجزء الخلفي من الفك السفلي ، والتي لا تزال بحاجة إلى التعبير عن الجمجمة ، على الرغم من أنها تستخدم تصميمًا مختلفًا تمامًا - أي مفصلتان على كل جانب من فروع الفك. ] يتكون الفك السفلي للثدييات من جانبين يسميان أسنان الأسنان التي تترابط مباشرة مع الجمجمة الواقعة فوقها ، "معيار رئيسي يحدد الثدييات." .

إعادة التلخيص الجنيني مرة أخرى؟

في علم أجنة الثدييات ، تهاجر سلائف عظم الفك إلى منطقة الأذن الوسطى وتصبح المطرقة وعظام السندان. نظرًا لأن البيضة الملقحة كروية الشكل ، فإن التطور للعديد من الهياكل يبدأ في الكتلة المبكرة للخلايا. ثم ، عندما يبدأ الجسم الممدود في التطور ، تهاجر سلائف العديد من الهياكل ، بما في ذلك عظام الأذن ، نحو مواقعها النهائية. في الجنين ، تُشتق عظام الأذن الوسطى (العظيمات) من أصول منفصلة في اللحمة المتوسطة القوسية الأولى والثانية. هناك ، تتشكل عضلتان (عضلة موتر طبلية وعضلة ركابية) من اللحمة المتوسطة القوسية. في النهاية يشكلون العظام الثلاث في كل أذن وسطى. يتم التحكم في هذه العملية بإحكام بواسطة علم الوراثة وأنظمة التحكم التنظيمية الأخرى المصممة.

مشكلة أخرى هي أن هذه العظام تتطور من أجزاء مختلفة من الجنين واستخدام أنظمة تنظيم وراثية مختلفة في كل من الزواحف والطيور. يُعتقد أن "تطور الأذن الوسطى للثدييات يقدم مثالًا على" التلخيص "- النظرية القائلة بأن التطور الجنيني الحالي لأحد الأنواع يعكس تاريخه التطوري." [11] الاختلافات في التطور الجنيني والاكتشافات من الحفريات الجديدة ، ومع ذلك ، تشير إلى ما يلي: "تشير البيانات من كل من علم الأحياء النمائي وعلم الحفريات إلى حدوث تحول في عناصر الفك اللاحقة إلى عظام الأذن القحفية العديد من مرات في الثدييات. " (انظر الشكل 3.)

لأن لا تزال هناك أسئلة تتعلق بتطور الأذن الوسطى ، مثل كيف ولماذا أصبحت وحدة ما بعد الجلوس منفصلة تمامًا عن العظم المستقر في مجموعات مختلفة من أشكال الثدي ، "تم اقتراح نظريات جديدة للإجابة على هذه الأسئلة. خلص أحد الباحثين في عام 2019: "لا تزال هناك أسئلة تتعلق بتطور الأذن الوسطى ، مثل كيف ولماذا انفصلت وحدة ما بعد الجلوس تمامًا عن العظم المتراكم في مجموعات مختلفة من أشكال الثدي". [13]

يتم إنتاج القصص في وسائل الإعلام والكتب المدرسية التي تدعي إظهار تطور أجزاء فك الزواحف إلى عظيمات أذن الثدييات من خلال أدلة انتقائية. يختار الكتاب من بين عدد كبير من الحفريات ويحاولون وضعها في تسلسل تطوري تدريجي. الآن ، ومع ذلك ، فإن الأدلة الأحفورية المكتشفة حديثًا والتي تم الإعلان عنها في يناير 2021 أجبرت على "إعادة تقييم أحد التحولات الأساسية في تطور الثدييات: تحول عظام الفك السفلي إلى عظام الأذن الوسطى.

كانت إحدى محاولات التوفيق بين النتائج الجديدة هي

تشير إلى أن التطور المشترك لمفاصل الفك الأولية والثانوية في allotherians كان تكيفًا تطوريًا يسمح بالتغذية بمضغ حنكي فريد (طولي وعكسي). وبالتالي ، من المحتمل أن تطور الجهاز السمعي الخيفي كان ناتجًا عن المتطلبات الوظيفية لجهاز التغذية.

ذكرت الدراسة الجديدة في طبيعة سجية، ومع ذلك ، "قد يدفع أصل الثدييات إلى الوراء قبل ملايين السنين مما كان يعتقد سابقًا" - إلى حقبة الدهر الوسيط ، عصر الديناصورات. جاء ضيق الوقت من العثور على دليل جديد على وجود عظيمات الأذن في الحفريات القديمة. كان هذا اكتشافًا مهمًا لأن عظيمات الأذن هي دليل على أن الحيوان كان من الثدييات. وبالتالي ، أدى ذلك إلى دفع أصل الثدييات قبل عدة ملايين من سنوات داروين.

الحفرية الجديدة هي حيوان يشبه إلى حد كبير طائرة شراعية حديثة & # 8220 سكر & # 8221 - جرابي صغير ، آكل اللحوم ، ليلي ، شجري ، مزلقة. تم سحق الحفرية بشكل شبه مسطح ، مما يجعل من الصعب تحديد شكلها الأصلي. تم فحص الجزء الذي يبدو أنه عظيمات الأذن بواسطة التصوير المقطعي المحوسب (CT scan). أقنعت النتائج البعض أن القسم يحتوي على عظيمات الأذن ، لكن علماء آخرين ظلوا غير مقتنعين. بدلاً من حل النقاش ، وملء فجوة تطورية ، فقد ولدت المزيد من الجدل وخلقت بعض الفجوات التطورية:

العلاقة بين euharamiyidans و multitubercules على الشجرة التطورية هي مسألة نقاش حيوي ، مع بعض الدراسات ، بما في ذلك دراسة وانج وزملاؤه ، والتي تبين أنها مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالثدييات ، في حين أن البعض الآخر يضع euharamiyidans على سلالة تشعبت قبل المشتركة. تطور سلف الثدييات الحية. إذا كان السيناريو الأخير هو الحال ، فإن euharamiyidans سيمثل المثال الرابع للتطور المستقل للأذن الوسطى المنفصلة تمامًا.

تكمن المشكلة الرئيسية في نظرية تطور عظيمات الأذن في أن جميع الثدييات المعروفة لديها ثلاثة عظام سمعية ، وبدون تصميمها وتجميعها بشكل صحيح والعمل في الأذن الوسطى ، لن يكون السمع ممكنًا. لكي تعمل السمع ، يجب أن تتواجد المجموعة الكاملة كوحدة ، جنبًا إلى جنب مع العديد من الأربطة المطلوبة لربط العظام معًا. على وجه التحديد ، توجد الأربطة في جدران تجويف الطبلة ، بما في ذلك ثلاثة أربطة لدعم المطرقة ، وواحد لكل من السندان والركاب.

بالإضافة إلى ذلك ، تم تصميم مفصلين زليليين خصيصًا "لتصفية المنبهات الاندفاعية التي قد تكون ضارة عن طريق تحويل كل من سعة الذروة وعرض هذه النبضات قبل وصولها إلى القوقعة." وبالتالي تنظيم شدة الصوت. يتم ربط الطبلة الموترية بالمطرقة وتجذب المطرقة إلى الداخل ، مما يزيد من توتر غشاء الأسطوانة. بالإضافة إلى ذلك ، تسحب عضلة الركاب الركابي صفيحة القدم إلى الخارج من النافذة البيضاوية ، وبالتالي تعمل كطريقة لخفض الأصوات العالية التي يمكن أن تلحق الضرر بالأذن. كمصدر واحد تفاصيل ، الأذن

العظيمات هي نظام معقد من الرافعات التي تشمل وظائفها: تقليل اتساع الاهتزازات وزيادة القوة الميكانيكية للاهتزازات وبالتالي تحسين النقل الفعال للطاقة الصوتية من طبلة الأذن إلى هياكل الأذن الداخلية. تعمل العظيمات كنظير ميكانيكي لمحول كهربائي ، حيث تطابق المعاوقة الميكانيكية للاهتزازات في الهواء مع الاهتزازات في سائل القوقعة. يتمثل التأثير الصافي لمطابقة المعاوقة هذه في زيادة الحساسية الكلية وحدود التردد العليا لسمع الثدييات بشكل كبير ، مقارنة بسمع الزواحف.

باختصار ، النظام معقد بشكل غير قابل للاختزال ، ويتطلب وجود جميع الأجزاء وتجميعها بشكل صحيح من أجل العمل على الإطلاق.

إن صورة التقدم التطوري من عظام الجمجمة الزاحفة إلى العظام السمعية للثدييات هي بالتأكيد أقل من مقنعة: الشظايا تنفصل عن الفكين ، وتعمل كمفصلات وتصبح بحجم حبة البازلاء مكبرات صوت عالية الضبط؟ يدرك أنصار التطور أنفسهم أنه من الصعب تصديق نظرية عظم الفك. على سبيل المثال ، كتب هوفمان: "الغريب أن هذه العظام تطورت من بقايا عظام الفك ، وكيف هاجرت لتشكيل الأذن قد أذهل علماء الأحياء لمدة 200 عام." أدت "الزيادة المذهلة في اكتشافات الحفريات ، ولا سيما العينات الجديدة من الصين ، إلى مراجعة روتينية لشجرة الحياة في الثدييات خلال السنوات القليلة الماضية" مما يؤثر على نظرية عظم الفك إلى الأذن [24]

إن الإحباط الدارويني من أصل العظمية هو أحد الأمثلة الأخرى على إفلاس التكهنات التطورية بين الجزيئات والبشرية. ما يصرحون به بصوت عالٍ في وسائل الإعلام ينهار عندما يتم التحقيق في التفاصيل.

الشكل 3. يوضح الأصل الجنيني لأجزاء مختلفة من الأذن. ولا يعطي نشأتها أي دليل على نشأتها من فك الزاحف.

[1] أنثوال ونيل وآخرون. 2013. تطور الأذن الوسطى والفك لدى الثدييات: التكيفات والهياكل الجديدة. مجلة التشريح 222(1): 147-160 ، ص. 147.

[2] ماير ، وولفغانغ ، وإرينا روف. 2016. تطور الأذن الوسطى للثدييات: استعراض تاريخي. مجلة التشريح 228(2): 270-283 ، فبراير.

[3] كوفي ، كليفورد أ. 2001. السجل الأحفوري: التطور أو & # 8220 الخلق العلمي & # 8221. https://web.archive.org/web/20090501215705/http://www.gcssepm.org/special/cuffey_05.htm

[5] "تطور العظام السمعية في الثدييات". ويكيبيديا. تم التعديل الأخير في 12 يناير 2021. https://en.wikipedia.org/wiki/Evolution_of_mammalian_auditory_ossicles.

[6] ويل ، آن. 2019. كل آذاننا عن الثدييات القديمة. طبيعة سجية 576(7785): 44-45. ديسمبر.

[7] مايكل هتشينز. 2004. موسوعة حياة الحيوان لـ Grzimek: المجلد 12 ، الثدييات الثالث. فارمنجتون هيلز ، ميتشيغن: جيل للنشر ، ص. 41.

[10] انظر Orozco، J. et al. 2003. الخصائص الجينية لسلسلة العظام الطبلة البشرية. أكتا أوتورينولارينجول إسب. 54(1): 1-10 بورفورد ، سي إم ، وماثيو جي ماسون. 2016. التطور المبكر للمطرقة والسندان في البشر. مجلة التشريح 229(6): 857-870 ، ديسمبر تاكر ، أبيجيل س. 2017. التحولات والابتكارات التطورية الرئيسية: الأذن الوسطى الطبلة. المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية في لندن. السلسلة ب ، العلوم البيولوجية 372(1713): 20150483 ، فبراير.

[11] وانغ وهايبينغ وجين منغ ويوانكينغ وانغ. 2019. حفرية العصر الطباشيري تكشف عن نمط جديد في تطور الأذن الوسطى للثدييات. طبيعة سجية 576: 102-105 ، نوفمبر. https://www.nature.com/articles/s41586-019-1792-0

[12] وانج وآخرون ، 2019 ، ص. 102- أضيف التأكيد

[14] سيمون هوفمان. 2021. استمع إلى قصة كلاسيكية عن تطور الثدييات. Nature & # 8211News and Views، 27 يناير. https://doi.org/10.1038/d41586-021-00064-5.

[16] بيكر ، نوح. 2021. طائرة شراعية متحجرة تأخذ أصل الثدييات إلى العصر الترياسي:
تشير الحفرية الجديدة إلى أن الثدييات تطورت في وقت أبكر مما كان يعتقد سابقًا ، الطبيعة - فيديو الطبيعة، 27 يناير.
https://www.nature.com/articles/d41586-021-00247-0.

[19] سيرهاتي ، ماثيو. 2019. تطور عظام الأذن الوسطى في الثدييات من عظام الفك في الزواحف؟ Creation.com,–وزارات الخلق الدولية، 3 أكتوبر. https://creation.com/evolution-of-middle-ear-bones-does-evidence-bear-it-out.

[20] "أربطة العظم السمعي." IMAIOS. https://www.imaios.com/en/e-Anatomy/Anatomical-Parts/Ligaments-of-auditory-ossicles.

[21] جوتليب ، بيتر وآخرون. 2018. مرونة المفصل العظمي البشري تُحدث تحولا في ذروة اتساع وعرض المنبهات الصوتية المندفعة. مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية 143(6): 3418–3433 يونيو ، ص. 3418.

[22] "تطور العظيمات السمعية في الثدييات." ويكيبيديا. تم التعديل الأخير في 12 يناير 2021. https://en.wikipedia.org/wiki/Evolution_of_mammalian_auditory_ossicles. كان المصدر Masali، M. 1992. & # 8220 ، عظيمات الأذن وتطور أذن الرئيسيات: نهج ميكانيكي حيوي. التطور البشري، (هوتين ، هولندا: سبرينغر هولندا) 7(4): 1-5 ، أكتوبر.

قام الدكتور جيري بيرغمان بتدريس علم الأحياء وعلم الوراثة والكيمياء والكيمياء الحيوية والأنثروبولوجيا والجيولوجيا وعلم الأحياء الدقيقة لأكثر من 40 عامًا في العديد من الكليات والجامعات بما في ذلك جامعة بولينج جرين ستيت وكلية الطب في أوهايو حيث كان باحثًا مشاركًا في علم الأمراض التجريبي ، و جامعة توليدو. تخرج من كلية الطب في أوهايو وجامعة واين ستيت في ديترويت وجامعة توليدو وجامعة بولينج جرين ستيت. لديه أكثر من 1300 منشور في 12 لغة و 40 كتابًا ودراسة. كتبه وكتبه المدرسية التي تتضمن فصولاً من تأليفه موجودة في أكثر من 1500 مكتبة جامعية في 27 دولة. حتى الآن تم طباعة أكثر من 80.000 نسخة من 40 كتابًا ودراسة كتبها أو شارك في تأليفها. لمزيد من المقالات التي كتبها الدكتور بيرجمان ، راجع ملف تعريف المؤلف الخاص به.


علم الأحياء & # 8211 جهاز السمع الأذن هو جهاز السمع والتوازن في الثدييات. في الثدييات ، الأذن يوصف عادة بأنه مكون من ثلاثة أجزاء - الجزء الخارجي أذن، وسط أذن والداخلي أذن. يمر الصوت عبر الصيوان إلى القناة السمعية الخارجية ، وهي عبارة عن أنبوب قصير ينتهي عند طبلة الأذن (غشاء طبلة الأذن). يتسبب الصوت في اهتزاز طبلة الأذن وعظامها الصغيرة المتصلة بالجزء الأوسط من الأذن ، وتنتقل الاهتزازات إلى قوقعة الأذن المجاورة. القوقعة الحلزونية الشكل هي جزء من الأذن الداخلية حيث تقوم بتحويل الصوت إلى نبضات عصبية تنتقل إلى الدماغ. تتكون الأذن الخارجية من الصيوان وقناة الأذن. نظرًا لأن الأذن الخارجية هي الجزء الوحيد المرئي من الأذن في معظم الحيوانات ، فإن الكلمة & # 8220ear & # 8221 غالبًا ما تشير إلى الجزء الخارجي وحده. تشمل الأذن الوسطى التجويف الطبلي والعظميات الثلاث. تقع الأذن الداخلية في المتاهة العظمية ، وتحتوي على هياكل أساسية للعديد من الحواس: القنوات شبه الدائرية ، والتي تتيح التوازن وتتبع العين عند تحريك القوقعة والحقيبة ، مما يتيح التوازن عند الثبات والقوقعة ، مما يتيح السمع . يتم وضع آذان الفقاريات بشكل متماثل إلى حد ما على جانبي الرأس ، وهو ترتيب يساعد في توطين الصوت. تقع الأذن الوسطى بين الأذن الخارجية والأذن الداخلية. يتكون من تجويف مملوء بالهواء يسمى تجويف الطبلة ويتضمن العظام الثلاثة والأربطة المتصلة بها الأنبوب السمعي والنوافذ المستديرة والبيضاوية. العظيمات هي ثلاث عظام صغيرة تعمل معًا لتلقي الصوت وتضخيمه ونقله من طبلة الأذن إلى الأذن الداخلية. تقع الأذن الداخلية داخل العظم الصدغي في تجويف معقد يسمى المتاهة العظمية. تحتوي المنطقة المركزية المعروفة باسم الدهليز على اثنين من التجاويف الصغيرة المملوءة بالسوائل ، وهما الجوتيكلي والكيس. تبدأ الأذن الداخلية هيكليًا من النافذة البيضاوية ، التي تتلقى الاهتزازات من فتحة الأذن الوسطى. تنتقل الاهتزازات إلى الأذن الداخلية في سائل يسمى اللمف الباطني ، والذي يملأ المتاهة الغشائية. للأذن وظيفتان رئيسيتان: سمع : كشف الاهتزازات وترددها (درجة الصوت) وسعتها (جهارة الصوت). الرصيد : الكشف عن اتجاه الحركة والتسارع ووضعية الجاذبية. طبلة الأذن تجويف (يسمى أيضًا تجويف الطبلة) عظيمات (3 عظام صغيرة متصلة) المطرقة (أو المطرقة) - مقبض طويل متصل بطبلة الأذن incus (أو السندان) - عظم الجسر بين المطرقة والركاب الرِّكَاب (أو الرِّكَاب) - صفيحة القدم هي أصغر عظم في الجسم نافذة بيضاوية - تربط الأذن الوسطى بالأذن الداخلية القنوات نصف الدائرية - مليئة بسائل متصل بالقوقعة والأعصاب ترسل معلومات عن التوازن ووضعية الرأس إلى الدماغ قوقعة الأذن - جهاز سمعي حلزوني الشكل يحول الصوت إلى إشارات يتم إرسالها إلى الدماغ الأنبوب السمعي - يصرف السائل من الأذن الوسطى إلى الحلق خلف الأنف عندما يتحرك الركاب ، فإنه يدفع النافذة البيضاوية ، والتي بدورها تحرك القوقعة. تأخذ القوقعة الاهتزازات السائلة للأصوات من القنوات نصف الدائرية المحيطة وترجمتها إلى إشارات يتم إرسالها إلى الدماغ عن طريق أعصاب مثل العصب الدهليزي والعصب القوقعي. وظائف الأذن الداخلية تعمل الاهتزازات على تحريك السائل الموجود في الأذن الداخلية. تقوم الخلايا الهدبية الموجودة في السائل بتضخيم اهتزازات الصوت وتصنيفها حسب التردد. يحولون الطاقة الميكانيكية إلى إشارات عصبية. يجمع العصب السمعي جميع النبضات الصادرة عن الخلايا الهدبية. يقوم الدماغ بتسجيل جميع المعلومات وتحليلها وتفسيرها. هيكل الأذن بينا : يقال إن هذا لجمع الموجات الصوتية وتوجيهها إلى القناة السمعية الخارجية. القناة السمعية الخارجية : شمع الأذن والشعر يمنع دخول المواد الغريبة إلى الأذن. طبلة الأذن : يهتز بنفس تردد الموجات الصوتية التي تضربه ويفصل الأذن الخارجية عن الأذن الوسطى. عظمية الأذن (مطرقة ، سندان ، رِكاب) : نقل وتضخيم اهتزازات طبلة الأذن إلى الأذن الداخلية. فناة اوستاكي : عند فتحه ، فإنه يوازن ضغط الهواء على جانبي طبلة الأذن مما يسمح لطبلة الأذن بالاهتزاز بحرية بحيث يتم توليد إحساسات صوتية دقيقة. نافدة بيضاوية : قسم مرن يسمح بنقل الاهتزازات إلى الأذن الداخلية. نافذة دائرية : حاجز مرن لإخماد تغيرات الضغط في الأذن الداخلية. قوقعة : تحويل الموجات الصوتية إلى نبضات عصبية - جهاز "سمعي". العصب السمعي : ينقل النبضات من القوقعة إلى مركز السمع في الدماغ. القنوات الهلالية : كشف اتجاه الحركة والتسارع - التوازن. Utricle و Saccule : كشف التسارع ووضعية الرأس المتعلقة بالجاذبية - التوازن. العصب الدهليزي : ينقل النبضات من أعضاء التوازن إلى المخيخ. تصحيح عيب السمع يُعد التهاب الأذن الوسطى عند الأطفال سببًا شائعًا لفقدان السمع. السبب: حساسية الطعام أو عدوى بكتيرية. العلاج: المضادات الحيوية أو تجنب مسببات الحساسية. وظيفة السمع التأثيرات الحركية والانعكاسية: موضع العينين والرأس. المحافظة على التوازن. التأثيرات على الوظائف العليا: الفكر والذاكرة واللغة ولغة الجسد والعواطف. التأثيرات الحسية: موقف وحركة الرأس. التأثيرات الحسية: تصور الصوت. التأثيرات على حالة الوعي واليقظة: تحفيز مرحلتي النوم والاستيقاظ. المحافظة على اليقظة. آلية السمع تتحول الموجات الصوتية إلى نبضات عصبية في المراحل التالية: يتم التقاط الموجات بواسطة الصيوان ، وتمريرها إلى أنبوب الأذن (القناة السمعية) مما يجعلها تهتز. تسبب الاهتزازات على طبلة الأذن اهتزازات أخرى للعظميات. تعمل كرافعات عن طريق تكبير الموجات الصوتية في نهاية عظم الركاب. تهتز الركبتان تجاه النافذة البيضاوية ، مما يؤدي إلى حدوث اهتزاز في منطقة perilymph. هذا يمر لأسفل في القوقعة. ينتقل الاهتزاز أيضًا إلى اللمف الباطن ، ومنه يصل إلى عضو القشرة حيث تنطلق النبضات العصبية على طول العصب السمعي إلى الدماغ والظهر ، ونجعلنا نسمع. دائرة الصوت يصل الصوت إلى القناة السمعية يتسبب الصوت في اهتزاز طبلة الأذن ينقل المطرقة والسندان الاهتزازات تقوم الأذن الداخلية بفك تشفير الصوت وإرساله إلى العصب السمعي ينقل العصب السمعي الصوت إلى الدماغ يحلل الدماغ الصوت ويفسره آلية الموازنة تشارك آليات معينة في الحفاظ على التوازن. كل شيء يبدأ بالرأس. تؤثر حركة الرأس في أي اتجاه على السائل أو اللمف الباطن في القناة شبه الدائرية المقابلة والتي تكون في الزاوية اليمنى لبعضها البعض. هذا يجبر الخلايا الحسية في الأمبولة على إعداد نبضات عبر العصب السمعي إلى الدماغ والمتدربة للتفسير. ينقل الدماغ النبضات إلى عضلات الجسم لتحقيق التوازن أو تحديد موضع الجسم. آذان رباعي الأرجل وأذني السلوي المبكرة

في السلى الحديث (بما في ذلك الثدييات) ، تجمع الأذن الوسطى الأصوات المحمولة جواً من خلال طبلة الأذن وتنقل الاهتزازات إلى الأذن الداخلية عبر الهياكل الغضروفية والمتحجرة الرقيقة. تشمل هذه الهياكل عادةً الركاب (عظم سمعي على شكل رِكاب).

من المحتمل أن رباعيات الأرجل المبكرة لم تكن تمتلك طبلة أذن. يبدو أن الأذن تطورت بشكل مستقل ثلاث إلى ست مرات. [25] [26] في الأعضاء القاعدية للكتل الثلاث الرئيسية من السلى (نقاط الاشتباك العصبي ، يربتيل ، و parareptiles) تكون عظام الركاب هي دعائم ضخمة نسبيًا تدعم المخ ، وهذه الوظيفة تمنع استخدامها كجزء من نظام السمع . ومع ذلك ، هناك أدلة متزايدة على أن المشابك العصبية ، واليوربتيل ، والباراريبتيل طورت طبلة أذن متصلة بالأذن الداخلية عن طريق ركاب خلال العصر البرمي. [27]


الأذن البشرية: الهيكل والوظائف (مع رسم بياني)

وهي تتألف من صيوان ، وصماخ سمعي خارجي (قناة) وغشاء طبلي.

الصيوان عبارة عن غضروف بارز مرن مغطى بالجلد. يُطلق على الحافة الخارجية الأكثر بروزًا اسم اللولب. الفصيص هو الجزء المرن في نهايته السفلية ويتكون من نسيج ليفي ودهني غني بالشعيرات الدموية. إنها حساسة وفعالة في جمع الموجات الصوتية.

(2) السمع الخارجي الصالح:

وهو ممر أنبوبي مدعوم بالغضروف في الجزء الخارجي منه والعظم في الجزء الداخلي. الصماخ (القناة) مبطنة داخليًا بالجلد المشعر (الظهارة الطبقية) والغدد الصمغية (الغدد الشمعية). هذه الأخيرة عبارة عن غدد عرقية معدلة تفرز مادة شمعية - الصملاخ (شمع الأذن) الذي يمنع الأجسام الغريبة من دخول الأذن.

(3) الغشاء الطبلي (طبلة الأذن):

يفصل التجويف الطبلي عن الصماخ السمعي الخارجي. It is thin and semi-transparent, almost oval, though somewhat broader above than below. The central part of the tympanic membrane is called the umbo. The handle of the malleus is firmly attached to the membrane’s internal surface.

Functions of External Ear:

It directs sound waves towards the tympanic membrane. The sound waves produce pressure changes over the surface of the tympanic membrane. The cerumen (ear wax) prevents the entry of the foreign bodies into the ear.

2. Middle Ear:

It includes the following:

(i) The tympanic cavity, filled with air is connected with the nasopharynx through the Eustachian tube (auditory tube), which serves to equalize the air pressure in the tym­panic cavity with that on the outside.

(ii) There is a small flexible chain of three small bones called ear ossicles— the malleus (hammer shaped), the incus (anvil shaped) and the stapes (stirrup shaped). The malleus is attached to the tympanic mem­brane on one side and to the incus on the other side.

The incus in turn is connected with the stapes, which is attached to the oval membrane covering the fenestra ovalis (oval window) of the inner ear. Malleus is the largest ossicle, however, stapes is smallest ossicle. Stapes is also the smallest bone in the body.

(iii) Two skeletal muscles, the tensor tympani attached to the malleus and the stapedius attached to the stapes, are also present in the middle ear. Stapedius is the smallest muscle in the body.

(iv) The middle ear is connected with the inner ear through two small openings closed by the membranes. These openings are (a) fenestra ovalis (oval window) as mentioned above and (b) fenestra rotunda (round window).

The fenestra ovalis is covered by foot plate of the stapes. The fenestra rotunda is enclosed by a flexible secondary tympanic membrane. The latter is responsible for equalizing the pressure on either side of the tym­panic membrane.

Functions of Middle ear:

(i) Due to the pressure changes produced by sound waves, the tympanic membrane vibrates, i.e., it moves in and out of the middle ear. Thus the tympanic membrane acts as a resonator that reproduces the vibration of sound,

(ii) It transmits sound waves from external to the internal ear through the chain of ear ossicles,

(iii) The intensity of sound waves is increased about twenty times by the ear ossicles. It may be noted that the frequency of sound does not change and

(iv) From the tympanic cavity extra sound is carried to the pharynx through Eustachian tube.

3. Internal Ear:

There is a body cavity on each side enclosed in the hard periotic bone which contains the perilymph. The later corresponds to the cerebrospinal fluid. A structure, the membranous labyrinth floats in the perilymph. The membranous labyrinth consists of three semicircular ducts, utricle, saccule, endolymphaticus and cochlea.

There are present three semicircular ducts the anterior, the posterior and the lateral semicircular ducts. They arise from the utricle. The anterior and posterior semicircular ducts arise from crus commune.

Each semicircular duct is enlarged at one end to give rise to a small rounded ampulla. The anterior and lateral semicircular ducts bear ampullae at their anterior ends, while the posterior duct contains an ampulla at its posterior end.

Each ampulla contains a sensory patch of cells, the crista Each crista consists of two kinds of cells, the sensory and supporting cells. The sensory cells bear long sensory hairs at their free ends and nerve fibres at the other end. The sensory hairs are partly embedded in a gelatinous mass, the cupula. The cristae are concerned with balance of the body.

(ii) Utricle, Endolymphaticus and Saccule:

The utricle is a dorsally placed structure to which all the three semicircular ducts are connected. The saccule is a ventrally situated structure which is joined with the utricle by a narrow utriculosaccular duct. From this duct a long tube, the ductus endolymphaticus arises which ends blindly as the saccus

endolymphaticus. Both utricle and saccule contain sensory patches, the maculae. A macula comprises sensory and supporting cells similar to those of the crista. The hair are not actually motile and are embedded in a gelatinous membrane, the otolith membrane in which there are also found very small crystals of calcium carbonate, the otolith. The cristae and maculae are the receptors of balance.

Both cristae and maculae are concerned with balance.

It is the main hearing organ which is connected with saccule by a short ductus reuniens leading from the saccule. It is spirally coiled that resembles a snail shell in appearance. It tapers from a broad base to an almost pointed apex.

Internally it consists of three fluid filled chambers or canals, the upper scala vestibuli, lower scala tympani, and the middle scala media (cochlear duct). Both scala vestibuli and scala tympani are filled with perilymph. However scala media is filled with endolymph. Both the scala vestibuli and scala tympani are connected with each other at the apex of the cochlea by a small canal, the helicotrema.

It is important to mention that near the base of the scala vestibuli the wall of the membranous labyrinth comes in contact with the fenestra ovalis, while at the lower end of the scala tympani lies the fenestra rotunda.

The scala media is the most important canal or channel of the cochlea. It bears an upper membrane, the Reissner’s membrane, and lower membrane, basilar membrane. On the basilar membrane a sensory ridge, the organ of Corti is present.

The organ of Corti consists of outer hair cells, inner hair cells, inner pillar cells, outer pillar cells, tunnel of Corti, phalangeal cells (cells of Deiters), cells of Hensen and cells of Claudius.

The sensory hairs project from the outer ends of the hair cells into the scala media, while from the inner end of the cells nerve fibres arise, which unite to form the cochlear nerve. The tectorial membrane overhangs the sensory hair in the scala media. Its properties are to determine the patterns of vibration of sound waves.

Functions of Ear:

The ear performs the functions of hearing and balancing (equilibrium).

1. Mechanism of Hearing:

The sound waves are collected by the external ear up to some extent. They pass through the external auditory meatus to the tympanic membrane which is caused to vibrate. The vibrations are transmitted across the middle ear by the malleus, incus and to the stapes bones. The latter fits into the fenestra ovalis. The perilymph of the internal ear receives the vibrations through the membrane covering, the fenestra ovalis.

From the perilymph the vibrations are transferred to the scala vestibuli of cochlea and then to scala media through Reissner’s membrane. Thereafter, the movements of endolymph and tectorial membrane stimulate the sensory hairs of the organ of Corti.

The impulses thus received by the hair cells are carried to the brain (temporal lobe of each cerebral hemisphere) through the auditory nerve where the sensation of hearing is felt (recognised).

It is evident that the external and middle ears serve to transmit sound waves to the internal ear. It is in the internal ear that the transformation of the vibrations into nerve impulses for relay to the brain takes place. During loud sound, some sound waves are transferred from scala vestibuli to scala tympani through helicotrema.

From scala tympani the sound waves are transmitted to the tympanic or middle ear cavity through the membrane covering the fenestra rotunda. From the tympanic cavity the sound waves are transferred to the pharynx through the Eustachian tube.

2. Equilibrium:

The semicircular canals, utricle and saccule of membranous labyrinth are the structures of equilibrium (balancing). Whenever the animal gets tilted or displaced the hair cells of the cristae and maculae are stimulated by the movement of the endolymph and otolith.

The stimulus is carried to the brain through the auditory nerve and the change of the position is detected by the medulla oblongata of the brain. After that, the brain sends impulses (mes­sages) to the muscles to regain the normal conditions.

Spinning or whirling vertigo (dizziness) is characteristic of meniere’s disease.

This is an acute infection of the middle ear caused mainly by bacteria and associated with infection of the nose and throat.


الأذن الخارجية

The outer ear consists of the external part of the ear (pinna or auricle) and the ear canal (external auditory meatus).

The human ear is divided into three compartments:  the external ear, middle ear, and inner ear.

The external ear is the auricle, or pinna, a cartilage-supported fleshy flap that helps to funnel sound waves into the external auditory canal. Sound waves travel down this canal to the tympanic membrane, a thin sheet of connective tissue also known as the eardrum. When sound waves strike the tympanic membrane, it vibrates. The mechanical energy of the sound waves is converted into the mechanical energy of eardrum vibration. 

The pinna consists of cartilage covered by skin and is shaped to capture sound waves and funnel them through the ear canal to the eardrum (tympanic membrane), a thin membrane that separates the outer ear from the middle ear.


محتويات

Following on the ideas of Étienne Geoffroy Saint-Hilaire, the relationship between the reptilian jaw bones and mammalian middle-ear bones was first established on the basis of embryology and comparative anatomy by Karl Bogislaus Reichert (in 1837, before the publication of On the Origin of Species in 1859) and advanced by Ernst Gaupp, and this is known as the Reichert–Gaupp theory. [5] [6]

In the course of the development of the embryo, the incus and malleus arise from the same first pharyngeal arch as the mandible and maxilla, and are served by mandibular and maxillary division of the trigeminal nerve. [7]

. the discovery that the mammalian malleus and incus were actually homologues of visceral elements of the "reptilian" jaw articulation . ranks as one of the milestones in the history of comparative biology. [8]

. it is one of the triumphs of the long series of researches on the extinct Theromorph reptiles, begun by Owen (1845), and continued by Seeley, Broom, and Watson, to have revealed the intermediate steps by which the change may have occurred from an inner quadrate to an outer squamosal articulation . [9]

Yet the transition between the "reptilian" jaw and the "mammalian" middle ear was not bridged in the حفرية record until the 1950s [10] with the elaboration of such fossils as the now-famous مورغانوكودون. [11]

There are also more recent studies in the genetic basis for the development of the ossicles from the embryonic arch, [12] and relating this to evolutionary history. [13]

"Bapx1، المعروف أيضًا باسم Nkx3.2, is the vertebrate homologue of the ذبابة الفاكهة الجين Bagpipe. A member of the NK2 class of homeobox genes . ", [14] this gene is implicated in the change from the jaw bones of non-mammals to the ossicles of mammals. [15] [16] Others are Dlx الجينات Prx genes, and Wnt الجينات. [17]

Error: Image is invalid or non-existent.


Ear ossicles of modern humans and Neanderthals: Different shape, similar function

A research team led by scientists of the Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology scanned the skulls of neanderthals and found the small middle ear ossicles, which are important for hearing, still preserved within the cavities of the ear. To their surprise, the neanderthal ossicles are morphologically distinct from the ossicles of modern humans. Despite the differences in morphology, the function of the middle ear is largely the same in the two human species. The authors relate the morphological differences in the ossicles to different evolutionary trajectories in brain size increase and suggest that these findings might be indicative of consistent aspects of vocal communication in modern humans and neanderthals. These findings are also of importance for shedding light on the emergence of human spoken language, which can only be inferred indirectly from the archaeological and fossil record.

The three bones of the middle ear (hammer, anvil, stapes) make up the ossicular chain. This bony chain, which is found in all mammals is dedicated to the transmission of sound waves from the tympanic membrane to the inner ear and helps in amplifying the energy of airborne sound in order to allow the sound wave to travel within the fluid-filled inner ear. Moreover, the ear ossicles are not only important for correct hearing but are also the smallest bones of our body. Thus, it does not surprise that the ossicles are among the most rarely found bones in the mammalian fossil record including the one of human ancestors. Given their important role in audition this lack of knowledge has ever been frustrating for researchers interested in studying hearing capacities of extinct species.

Tiny bones still present

This also applies to our closest extinct relatives -- the neanderthals whose communicative capacities including existence of human spoken language is a major scientific debate ever since the first discovery of neanderthal remains. A research team led by Alexander Stoessel from the Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology in Leipzig used high-resolution computer tomography scans of neanderthal skulls and systematically checked for ossicles that potentially became trapped within the cavity of the middle ear. And indeed, the researchers found ear ossicles in 14 neanderthal individuals coming from sites in France, Germany, Croatia and Israel, resulting in the largest sample of ear ossicles of any fossil human species. "We were really astonished how often the ear ossicles are actually present in these fossil remains, particularly when the ear became filled with sediments" says lead researcher Alexander Stoessel.

After virtually reconstructing the bones, the team -- which also included scientist from the Friedrich-Schiller University in Jena and the University College in London -- compared them to ossicles of anatomically modern humans and also chimpanzees and gorillas which are our closest living relatives.

Since ossicles are not only small but also complex-shaped the researchers compared them by means of three-dimensional analysis that uses a much larger number of measuring points allowing for examination of the three-dimensional shape of a structure. "Despite the close relationship between anatomically modern humans and neanderthals to our surprise the ear ossicles are very differently shaped between the two human species" says Romain David who was involved in the study.

Based on the results of the morphological comparison the research team examined the potential reasons for these different morphologies. In order to see if these differences may affect hearing capacity of neanderthals and modern humans or reflects a tight relationship with the base of the skull they also analyzed the structures surrounding the ear ossicles. The outcome of this analysis was surprising, again since the functional parameters of the neanderthal and modern human middle ear are largely similar despite contrasting morphologies.

Similar communication skills in archaic humans

Instead, the team found the ear ossicles strongly related to the morphology of the surrounding cranial structures which also differ between the two human groups. The researchers attribute these differences to different evolutionary trajectories that neanderthals and modern humans pursued in order to increase their brain volume which also impacted the structures of the cranial base which the middle ear is a part of. "For us these results could be indicative for consistent aspects of vocal communication in anatomically modern humans and neanderthals that were already present in their common ancestor" says Jean-Jacques Hublin who is an author of this study and continues "these findings should be a basis for continuing research on the nature of the spoken language in archaic hominins."


شاهد الفيديو: 1. Skull - Bones. Head Anatomy Overview 19. تشريح الرأس. M1000. 2 (شهر فبراير 2023).