โครงสร้างหลักของคอเคลียก็คืออวัยวะของคอร์ติ ซึ่งเป็นอวัยวะรับประสาทสัมผัสคือการได้ยินเสียงใช่หรือไม่?
อวัยวะของคอร์ติ () เป็นอวัยวะรับรู้เสียงที่อยู่ในหูชั้นในรูปหอยโข่ง (หรือคอเคลีย) ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
มีแถบเซลล์เยื่อบุผิวที่ไม่เหมือนกันตลอดแถบ ทำให้สามารถถ่ายโอนเสียงต่าง ๆ ให้เป็นสัญญาณประสาทต่าง ๆ
โดยเกิดผ่านแรงสั่นสะเทือนที่ทำให้น้ำในคอเคลียและเซลล์ขนในอวัยวะของคอร์ติไหว
นักกายวิภาคชาวอิตาลี นพ. แอลฟอนโซ คอร์ติ (พศ. 2365-2419) เป็นผู้ค้นพบอวัยวะของคอร์ติในปี 2394
โครงสร้างมีวิวัฒนาการมาจาก basilar papilla และขาดไม่ได้เพื่อแปลแรงกลให้เป็นสัญญาณประสาทในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
อวัยวะของคอร์ติอยู่ในคอเคลียภายในหูชั้นในระหว่างท่อ vestibular duct กับ tympanic duct และประกอบด้วยเซลล์รับแรงกลที่รู้จักกันว่า เซลล์ขน
ซึ่งตั้งขึ้นอย่างเหมาะสมที่เยื่อกั้นหูชั้นใน (basilar membrane) ของอวัยวะ โดยมีเซลล์ขนด้านนอก (outer hair cell, OHC) 3 แถว กับเซลล์ขนด้านใน (inner hair cell, IHC) อีกหนึ่งแถว
และมีเซลล์ที่เป็นตัวแยกและค้ำจุนเซลล์ขนเหล่านี้ คือ Deiters cell (phalangeal cell) และ pillar cell
เซลล์ขนมีส่วนยื่นออกด้านบนคล้าย ๆ กับนิ้วที่เรียกว่า stereocilia ซึ่งเรียงตามลำดับความสูงโดยมีเส้นที่สั้นที่สุดอยู่ด้านนอกและยาวที่สุดตรงกลาง
เชื่อว่า การเรียงลำดับเช่นนี้สำคัญมากเพราะว่าช่วยให้เซลล์ให้ปรับรับเสียงได้ดี (superior tuning) หูชั้นในรูปหอยโข่ง
หรือ อวัยวะรูปหอยโข่ง
หรือ คอเคลีย
(, , จาก , kōhlias, แปลว่า หมุนเป็นวงก้นหอย หรือเปลือกหอยทาก) เป็นอวัยวะรับเสียงในหูชั้นใน
เป็นช่องกลวงมีรูปร่างเป็นก้นหอยโข่งอยู่ในกระดูกห้องหูชั้นใน (bony labyrinth) โดยในมนุษย์จะหมุน 2.5 ครั้งรอบ ๆ แกนที่เรียกว่า modiolus
และมีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 9 มม.
โครงสร้างหลักของคอเคลียก็คืออวัยวะของคอร์ติ ซึ่งเป็นอวัยวะรับประสาทสัมผัสคือการได้ยินเสียง และอยู่กระจายไปตามผนังที่กั้นโพรงสองโพรงที่เต็มไปด้วยน้ำ ซึ่งวิ่งไปตามก้นหอยที่ค่อย ๆ แคบลง
ส่วนคำว่าคอเคลียมาจากคำในภาษาละตินซึ่งแปลได้ว่า "เปลือกหอยทาก" และก็มาจากคำภาษากรีกว่า κοχλίας, "kokhlias" ซึ่งแปลว่า หอยทาก หรือเกลียว ซึ่งมาจากคำว่า κόχλος, kokhlos ซึ่งแปลว่า เปลือกวนเป็นก้นหอย
คอเคลียในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมดยกเว้นของโมโนทรีมมีรูปร่างเช่นนี้
คอเคลียเป็นโพรงกระดูกรูปกรวยวนเป็นรูปก้นหอย
ที่คลื่นความดันเสียงจะแพร่กระจายไปจากส่วนฐาน (base) ใกล้หูชั้นกลางที่ช่องรูปไข่ (oval window) ไปยังส่วนยอด (apex) คือที่ส่วนปลายหรือตรงกลางของก้นหอย
โพรงที่วนเป็นก้นหอยเรียกว่า Rosenthal's canal หรือ spiral canal of the cochlea โดยยาวประมาณ 30 มม. และหมุน 2¾ รอบ ๆ แกนที่เรียกว่า modiolus
โดยมีโครงสร้างรวมทั้ง
ถ้าคลี่คอเคลียออกมันก็จะยาวประมาณ 33 มม. ในหญิง และ 34 มม. ในชาย โดยมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานที่ 2.28 มม.
คอเคลียจัดเรียงตามความถี่เสียงแบบ tonotopic คือความถี่เสียงโดยเฉพาะ จะทำให้คอเคลียเกิดปฏิกิริยาในจุดโดยเฉพาะ
ฐานของคอเคลียซึ่งใกล้กับหูชั้นนอกมากที่สุด จะแข็งและแคบ และเป็นส่วนที่ถ่ายโอนเสียงความถี่สูงเป็นกระแสประสาท
จุดยอด (apex) ของคอเคลียจะกว้างและยืดหยุ่นได้ดีกว่า และจะถ่ายโอนเสียงความถี่ต่ำ กลไกการเสียการได้ยินเกิดจากความบอบช้ำต่อ stereocilia ของคอเคลีย ซึ่งเป็นโครงสร้างหลักเต็มไปด้วยน้ำของหูชั้นใน
ใบหูบวกกับหูชั้นกลางจะขยายความดันเสียงถึง 20 เท่า จึงเป็นความดันเสียงในระดับสูงที่เข้ามาถึงคอเคลียแม้จะเกิดจากเสียงในอากาศที่ไม่ดังมาก
เหตุโรคของคอเคลียก็คือ สารมีออกซิเจนที่มีฤทธิ์ (reactive oxygen species) ซึ่งมีบทบาทสำคัญต่อการตายเฉพาะส่วนกับอะพอพโทซิสที่เกิดจากเสียงของ stereocilia
การได้รับเสียงดัง ๆ มีผลต่าง ๆ กันต่อบุคคลกลุ่มต่าง ๆ ส่วนในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ส่วนที่เรียกว่า อวัยวะของคอร์ติ จะมีเซลล์ขนและเซลล์ค้ำจุนที่จัดเป็นรูปแบบโดยเฉพาะ
ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมด อวัยวะของคอร์ติจะมีช่องที่ประกอบด้วย pillar cell ซึ่งด้านในจะมีเซลล์ขนด้านใน (IHC) และด้านนอกจะมีเซลล์ขนด้านนอก (OHC)
หูชั้นกลางที่เป็นลักษณะเฉพาะของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและคอเคลียที่ยาวขึ้น จะช่วยให้ไวเสียงความถี่สูงยิ่งขึ้น อวัยวะของคอร์ติจะเกิดหลังการเกิดและพัฒนาการของท่อคอเคลีย (cochlear duct) ซึ่งอยู่ระหว่างท่อ scala tympani และ scala media
แล้วเซลล์ขนด้านใน (IHC) และเซลล์ขนด้านนอก (OHC) ก็จะแยกพัฒนาการไปอยู่ในตำแหน่งที่สมควร และตามด้วยการจัดระเบียบของเซลล์ค้ำจุนต่าง ๆ
การจัดระเบียบและรูปร่าง (topology) ของเซลล์ค้ำจุนจะกำหนดคุณสมบัติเชิงกลของเยื่อ ที่จำเป็นเพื่อไหวตามเสียงที่เฉพาะเจาะจงอย่างยิ่งภายในอวัยวะ
พัฒนาการและการเติบโตของอวัยวะขึ้นอยู่กับยีนโดยเฉพาะ ๆ ซึ่งหลายอย่างได้กำหนดแล้วในงานศึกษาต่าง ๆ รวมทั้ง SOX2, GATA3, EYA1, FOXG1, BMP4, RAC1 เป็นต้น
เพื่อให้เกิดพัฒนาการโดยเฉพาะ ๆ เช่นนี้ได้
ซึ่งโดยย่อก็คือ พัฒนาการของท่อคอเคลียและการเกิดเซลล์ขนในอวัยวะ
การกลายพันธุ์ของยีนที่แสดงออกที่หรือใกล้อวัยวะของคอร์ติก่อนเกิดเซลล์ขน จะขัดขวางพัฒนาการของอวัยวะ ซึ่งอาจทำให้พิการ ในคอเคลียของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม การขยายเสียงจะเกิดขึ้นที่เซลล์ขนด้านนอก (OHC) ในอวัยวะของคอร์ติ
เป็นเซลล์ที่อยู่บนเยื่อกั้นหูชั้นใน (basilar membrane หรือเยื่อฐาน ตัวย่อ BM) ซึ่งไวต่อความถี่เสียงโดยเฉพาะ ๆ ที่จุดต่าง ๆ
คลื่นเสียงความถี่ต่าง ๆ จะวิ่งเข้าไปในท่อ scala vestibuli ของคอเคลียแล้ววิ่งผ่านเซลล์
ซึ่งสร้างแรงดันที่เยื่อฐานและเยื่อคลุม (tectorial membrane) ของคอเคลีย โดยเยื่อจะขยับตอบสนองต่อคลื่นเสียงที่ความถี่โดยเฉพาะ ๆ มีรูปเหมือนกับคลื่นวิ่ง (travelling wave) นอกจากจะรับเสียงแล้ว อวัยวะของคอร์ติยังสามารถปรับสัญญาณเสียงได้อีกด้วย
คือ OHC สามารถขยายสัญญาณเสียงผ่านกระบวนการที่เรียกว่า electromotility ซึ่งเซลล์เพิ่มการเคลื่อนไหวของเยื่อกั้นหูชั้นใน (basilar membrane) และดังนั้น เพิ่มการไหวของ stereocilia ของ IHC
โดยทำงานร่วมกับเยื่อคลุม (tectorial membrane) การเคลื่อนไหวของเยื่อกั้นหูชั้นในก็จะสามารถเพิ่มแรงสั่นในคอเคลีย คอเคลียเป็นอวัยวะมี 3 ช่องที่เป็นตัวตรวจจับเสียงในหู รวมทั้งช่อง scala media, scala tympani, และ scala vestibuli
ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วนนม ทั้งสัตว์มีกระเป๋าหน้าท้องและสัตว์มีรก ตอบสนองต่อเสียงและมีศักย์ไฟฟ้าระดับพักคล้าย ๆ กัน
ซึ่งเป็นเหตุจุดชนวนการตรวจสอบความสัมพันธ์ระหว่างสัตว์ชั้นเธอเรียเหล่านี้ ว่ามีบรรพบุรุษร่วมกันอย่างไรเพื่อหาจุดกำเนิดของคอเคลีย
คอเคลียรูปก้นหอยมีต้นกำเนิดประมาณ 120 ล้านปีก่อน คอเคลียเต็มไปด้วยน้ำที่เรียกว่า perilymph ซึ่งไหวไปตามแรงสั่นสะเทือนที่มาจากหูชั้นกลางโดยผ่านช่องรูปไข่ (oval window)
เมื่อน้ำในคอเคลียเคลื่อน ท่อคอเคลีย (cochlear duct/partition) ที่อยู่ตรงกลาง ซึ่งรวมเยื่อฐาน (basilar membrane) และอวัยวะของคอร์ติ ก็จะเคลื่อนด้วย
เซลล์ขนนับเป็นพัน ๆ จะรับรู้การเคลื่อนไหวผ่าน stereocilia แล้วแปลงแรงกลนั้นให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่สื่อประสาทไปยังเซลล์ประสาทเป็นพัน ๆ
โดยตัวนิวรอนที่ต่อกับเซลล์ขนจะเป็นตัวแปลงสัญญาณจากเซลล์ขนให้เป็นอิมพัลส์ไฟฟ้าประสาทที่เรียกว่า ศักยะงาน (action potential) ซึ่งส่งทางเส้นประสาท auditory nerve ไปยังโครงสร้างในก้านสมองเพื่อการประมวลผลต่อ ๆ ไป