音の高低の認識について見ていきましょう。
今回は、基底膜に注目します。

基底膜とは、内耳のうずまき細管の底面で、うずまき管の鼓室階に接する膜です。
次の図は、うずまき管をまっすぐに伸ばし、上から見た様子表した模式図です。

左側に卵円窓、右側に蝸牛頂が位置しています。
うずまき管の中に描かれた台形のつくりが基底膜です。
図では、卵円窓から入った音の振動は蝸牛頂へ到達し、そのあと基底膜の裏側へと折り返していくようなイメージです。

卵円窓から蝸牛頂までの領域を前庭階といいます。
また、蝸牛頂から折り返した先の領域を鼓室階といいました。
音の振動は、鼓室階を通過するときに基底膜を振動させるのです。

そして、卵円窓側と蝸牛頂側では、基底膜の幅が異なることが特徴です。
確かに図でも、卵円窓側は基底膜の幅が狭く、蝸牛頂側は幅が広くなっていますね。

このような基底膜の幅の違いが、音の高低を認識するのに役立っています。

みなさんは、中学生のときに、モノコードの実験をしたことはありませんか？
モノコードは弦を張り、それを弾くことで音の変化を調べる道具です。
モノコードでは、細い弦を弾くと高い音が鳴り、太い弦を弾くと低い音が鳴りますよね。

実は、これと同じことが基底膜でも起こっているのです。
基底膜は、図の上下方向に無数の弦が張られたような構造をしています。
そのため、低い音の振動は幅の広い基底膜と、高い音の振動は幅の狭い基底膜と、それぞれ共鳴するという現象が起こるのです。

ヒトは、20Hzから20000Hzまでの音を聴くことができます。

20000Hzの高い音は、卵円窓側の幅が狭い基底膜と共鳴します。
つまり、うずまき管の周辺部の基底膜を振動させるということですね。

20Hzの低い音は、蝸牛頂側の幅が広い基底膜と共鳴します。
つまり、うずまき管の中心部の基底膜を振動させるということですね。

高い音と低い音は、どちらも鼓室階の一番奥まで伝わっていきます。
このときに、卵円窓側で高い音、蝸牛頂側で低い音と共鳴し、認識をしていることを覚えておきましょう。