Modele funkcjonowania błony podstawnej ucha ludzkiego w stanie fizjologicznym i w niektórych stanach patologicznych metodą elementów skończonych

Funkcjonowanie układu słuchowego, zarówno w stanie fizjologicznym, jak i ze zmianami patologicznymi, było i jest od wielu lat przedmiotem licznych prac teoretycznych i eksperymentalnych. Wśród prac eksperymentalnych, obejmujących zarówno pomiary fizyczne, jak i badania modelowe, szczególne znaczenie mają te, które dotyczą numerycznego modelowania pracy ucha wewnętrznego. W ślimaku ucha wewnętrznego funkcjonuje biologicznie aktywny mechanizm ślimakowy, którego działanie ustaje w kilkanaście minut po chirurgicznym otwarciu ślimaka dla celów pomiarowych. Wynika stąd podstawowa trudność napotykana w pomiarach doświadczalnych, które muszą być wykonywane bardzo szybko, jeśli ich celem jest określenie parametrów dynamicznych zasadniczego elementu organu Cortiego, jakim jest prawidłowo funkcjonująca błona podstawna. Ponieważ ślimak jest strukturą o małych rozmiarach, skręconą spiralnie i zwężającą się w kierunku wierzchołka, do pomiarów można udostępnić jedynie niewielki fragment błony podstawnej w pobliżu jego podstawy. Ta część błony jest nastrojona na duże częstotliwości, rzędu kilkunastu kiloherców. Obszar błony podstawnej nastrojony na częstotliwości niższe, najistotniejsze jeśli chodzi o percepcję najważniejszego sygnału akustycznego występującego w środowisku człowieka, tzn. mowy, jest bardzo trudno dostępny. Pomiary prowadzone na zwierzętach wykonywano przy użyciu różnych technik pomiarowych, jak np. stroboskopia, spektroskopia mossbauerowska czy interferometria laserowa. Techniki te są obarczone różnymi ograniczeniami i mają różną dokładność, dlatego rezultaty pomiarów są często rozbieżne i trudne do porównania, co dodatkowo utrudnia wnioskowanie na temat dynamiki błony podstawnej. Jest rzeczą oczywistą, że badań pomiarowych w warunkach in vivo nie przeprowadza się na ludziach, zaś pomiary takie przeprowadzane na zwierzętach zawsze kończą się ich śmiercią. Z tego względu modelowe badania pracy błony podstawnej nabierają szczególnego znaczenia.