Hệ thống thính giác của chúng ta chuyển đổi sóng áp lực thành âm thanh có ý nghĩa. Điều này chuyển thành khả năng của chúng ta để nghe âm thanh của thiên nhiên, hưởng thụ âm nhạc và giao tiếp với nhau thông qua ngôn ngữ nói. Phần này sẽ cung cấp một cái nhìn tổng quan về giải phẫu cơ bản và chức năng của hệ thống thính giác. Nó sẽ bao gồm cuộc thảo luận về cách kích thích cảm giác được chuyển thành các xung thần kinh, nơi thông tin được xử lý trong não, cách chúng ta cảm nhận cao độ và cách chúng ta biết âm thanh đến từ đâu.
Tai có thể được tách thành nhiều phần. Tai ngoài bao gồm loa tai, là phần có thể nhìn thấy của tai nhô ra khỏi đầu, ống thính giác và màng nhĩ. Tai giữa chứa ba mảnh nhỏ được gọi là xương, được đặt tên là xương đòn (hoặc búa), xương đe và xương bàn đạp (hoặc kiềng). Tai trong chứa các kênh bán nguyệt, có liên quan đến sự cân bằng và chuyển động (tiền đình), và ốc tai. Ốc tai là một cấu trúc chứa đầy chất lỏng, hình con ốc, chứa các tế bào thụ cảm cảm giác (tế bào lông) của hệ thống thính giác (Hình 6).
Sóng âm đi dọc theo ống thính giác và tấn công màng nhĩ, làm cho nó rung động. Sự rung động này dẫn đến sự chuyển động của ba túi khí. Khi các ốc tai di chuyển, xương bàn đạp ép vào một màng mỏng của ốc tai, cũng được gọi là cửa sổ hình bầu dục. Khi xương bàn đạp ép vào cửa sổ bầu dục, chất lỏng bên trong ốc tai bắt đầu di chuyển, do đó kích thích các tế bào lông, là các tế bào thụ cảm thính giác của tai trong được nhúng trong màng đáy. Màng đáy là một dải mô mỏng nằm trong ốc tai.
Sự kích hoạt các tế bào lông là một quá trình cơ học: sự kích thích của tế bào lông dẫn đến sự hoạt hóa của tế bào. Khi các tế bào lông được kích hoạt, chúng tạo ra các xung thần kinh truyền dọc theo dây thần kinh thính giác đến não. Thông tin thính giác truyền đến củ não dưới, nhân trung đồi thị, và cuối cùng đến vỏ thính giác ở thùy thái dương của não để xử lý. Giống như hệ thống thị giác, cũng có bằng chứng cho thấy rằng thông tin về nhận dạng và bản địa hóa thính giác được xử lý theo các luồng song song (Rauschecker & Tian, 2000; Renier và cộng sự, 2009).
Định vị âm thanh [sound localization]: Khả năng định vị âm thanh trong môi trường của chúng ta là một phần quan trọng của thính giác. Đây có thể được coi là tương tự như cách chúng ta cảm nhận độ sâu trong trường thị giác của mình. Giống như các tín hiệu một mắt và hai mắt cung cấp thông tin về độ sâu, hệ thống thính giác sử dụng cả tín hiệu đơn tai (một tai) và hai tai để định vị âm thanh. Mỗi loa tai tương tác với sóng âm thanh đến khác nhau, tùy thuộc vào nguồn âm thanh liên quan đến cơ thể của chúng ta. Sự tương tác này cung cấp một tín hiệu đơn âm hữu ích trong việc xác định vị trí các âm thanh xảy ra phía trên hoặc bên dưới và phía trước hoặc phía sau chúng ta. Hai tai bạn nhận được sóng âm thanh từ những âm thanh phát ra từ trực tiếp phía trên, phía dưới, phía trước hoặc phía sau bạn sẽ giống hệt nhau; do đó, các dấu hiệu đơn âm là điều cần thiết (Grothe, Pecka, & McAlpine, 2010). Mặt khác, các dấu hiệu hai tai cung cấp thông tin về vị trí của âm thanh dọc theo trục ngang bằng cách dựa trên sự khác biệt về kiểu rung của màng nhĩ giữa hai tai của chúng ta. Nếu âm thanh đến từ một vị trí xa trung tâm, nó sẽ tạo ra hai loại tín hiệu hai tai: chênh lệch mức độ giữa các màng và sự khác biệt về thời gian giữa các màng cứng. Chênh lệch mức độ ngoài màng cứng đề cập đến thực tế là âm thanh phát ra từ phía bên phải của cơ thể bạn ở tai phải có cường độ mạnh hơn ở tai trái do sự suy giảm của sóng âm thanh khi nó đi qua đầu bạn. Chênh lệch thời gian giữa các tai liên quan đến sự khác biệt nhỏ về thời gian mà một sóng âm nhất định đến mỗi tai (Hình 7). Một số vùng não theo dõi những khác biệt này để xây dựng nơi phát ra âm thanh dọc theo trục ngang (Grothe et al., 2010).
Khiếm thính: Điếc là mất khả năng nghe một phần hoặc hoàn toàn. Một số người bẩm sinh đã không có thính giác, được gọi là khiếm thính bẩm sinh. Những người khác bị mất thính giác dẫn truyền, đó là do vấn đề cung cấp năng lượng âm thanh đến ốc tai. Các nguyên nhân gây mất thính giác do dẫn truyền bao gồm tắc nghẽn ống tai, lỗ thủng trên màng nhĩ, các vấn đề với màng nhĩ hoặc chất lỏng trong không gian giữa màng nhĩ và ốc tai. Một số người khác bị mất thính giác thần kinh giác quan, đây là dạng mất thính lực phổ biến nhất. Giảm thính lực thần kinh nhạy cảm có thể do nhiều yếu tố gây ra, chẳng hạn như lão hóa, chấn thương đầu hoặc âm thanh, nhiễm trùng và bệnh tật (như bệnh sởi hoặc quai bị), thuốc men, tác động của môi trường như tiếp xúc với tiếng ồn (mất thính lực do tiếng ồn, khối u và chất độc (chẳng hạn như những chất có trong dung môi và kim loại nhất định). Với tính chất cơ học mà kích thích sóng âm thanh truyền từ màng nhĩ qua các quầng (các xương nhỏ - gồm búa, đe và khuấy) đến cửa sổ hình bầu dục của ốc tai, việc giảm thính lực ở một mức độ nào đó là không thể tránh khỏi. Với suy giảm thính lực dẫn truyền, các vấn đề về thính giác có liên quan đến sự thất bại trong rung động của màng nhĩ và/hoặc chuyển động của màng nhĩ. Những vấn đề này thường được xử lý thông qua các thiết bị như máy trợ thính giúp khuếch đại sóng âm thanh đến để làm cho màng nhĩ rung động và chuyển động của các túi lỏng trong tai dễ xảy ra hơn. Khi vấn đề về thính giác liên quan đến việc không thể truyền tín hiệu thần kinh từ ốc tai đến não, nó được gọi là mất thính giác thần kinh giác quan. Một căn bệnh dẫn đến mất thính giác thần kinh giác quan là bệnh Ménière. Mặc dù chưa được hiểu rõ, bệnh Ménière dẫn đến sự thoái hóa cấu trúc tai trong có thể dẫn đến mất thính giác, ù tai (ù tai liên tục), chóng mặt (cảm giác quay cuồng), và tăng áp lực trong tai trong (Semaan & Megerian, 2011). Loại suy giảm này không thể được điều trị bằng máy trợ thính, nhưng một số cá nhân có thể là ứng cử viên cho việc cấy ghép ốc tai điện tử như một lựa chọn điều trị. Ốc tai điện tử là thiết bị điện tử bao gồm một micrô, một bộ xử lý giọng nói và một dãy điện cực. Thiết bị nhận thông tin âm thanh đến và kích thích trực tiếp dây thần kinh thính giác để truyền thông tin lên não.