塔夫茨大學薩克勒生物醫學科學研究生院神經科學助理教授道格拉斯·E·維特解答了這個疑問.
錘骨、砧骨和鐙骨——也分別稱為錘骨、砧骨和鐙骨，統稱為“中耳聽小骨”——是人體內最小的骨骼。它們位於中耳，是聽覺系統中鼓膜和耳蝸（螺旋形管道，內有毛細胞，負責將聲音傳遞到大腦）之間的部分。要理解這些骨骼在聽力中的作用，需要理解槓桿原理。這是因為中耳聽小骨的排列方式以及它們之間的相互作用就像一個槓桿系統。
所有槓桿都會產生機械優勢。它們用於透過在一端施加較小的力並在較長的距離上作用，從而在槓桿的另一端產生較大的力，作用於較小的距離。中耳聽小骨的槓桿作用能力對於產生使我們能夠聽到的巨大力量是必需的。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
作為陸生動物，我們生活在氣體環境中。但是，我們的內耳充滿了液體，這代表著一個問題。舉個例子，大多數人都有在水下聽聲音的親身經歷。如果有人在水面上對你尖叫，聲音會被大大減弱，以至於難以理解甚至根本聽不到。這僅僅是因為大部分聲音都被水面反射掉了。
那麼，我們如何接收空氣中的聲音（僅僅是空氣分子的振動），並將它們穿過耳道和內耳之間的氣液介面呢？我們需要一個系統來利用這些空氣振動來推動內耳液體的表面。
當鼓膜因聲音撞擊其表面而振動時，它會帶動聽小骨運動。聽小骨以特殊的順序排列以執行它們的工作。錘骨直接位於鼓膜後面並與之相連——鼓膜本質上是一個大型的聲音收集器。錘骨的排列方式是，一端連線到鼓膜，另一端與砧骨形成類似槓桿的鉸鏈。砧骨的另一端與鐙骨融合（因此砧骨和鐙骨作為一個骨骼發揮作用）。然後，鐙骨與耳蝸中稱為“卵圓窗”的特殊開口連線。鐙骨的底板——骨骼的橢圓形扁平部分，類似於實際馬鐙中放置腳的部分——鬆散地附著在耳蝸的卵圓窗上，使其能夠像活塞一樣向內和向外移動。活塞式的動作會在充滿液體的內耳中產生振動，這些振動用於向大腦發出聲音事件的訊號。如果沒有中耳聽小骨，只有大約0.1%的聲音能量能夠進入內耳。
克服空氣傳播的聲音進入充滿液體的內耳的問題，是透過兩種主要機制解決的：將來自大鼓膜的能量集中到位於卵圓窗中的小鐙骨底板上；以及錘骨和砧骨-鐙骨複合體之間的槓桿作用。例如，在貓身上，從鼓膜到鐙骨的簡單力集中會將卵圓窗的壓力增加到鼓膜處測量的壓力的約 35 倍。中耳骨的槓桿作用賦予系統進一步的機械優勢——這是因為砧骨比錘骨短——並且進一步將壓力大約增加了 35%。透過這種方式，我們克服了將空氣振動傳遞到加壓的、充滿液體的內耳的問題。
並非所有動物都具有相同的中耳骨結構。事實上，爬行動物、兩棲動物和鳥類的中耳只有一個骨骼，稱為柱骨，它將鼓膜直接連線到耳蝸的卵圓窗。當我們檢查這些動物最敏感的聽力頻率時，它們在 1,000 赫茲 (1 kHz) 左右的聲音表現非常好，但在較高頻率下很快就會失去良好的聽力能力。另一方面，具有三個中耳骨的動物往往能聽到更高的頻率。對於人類來說，我們的聽力可以擴充套件到 20 kHz，儘管我們一生中的大部分時間都在關注 4 到 8 kHz 之間的聲音。