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La complejidad anatómica del oído de los mamíferos hace suponer la capacidad auditiva de estos animales.
El oído de los mamíferos modernos está formado por un pliegue de piel y cartílago llamado pabellón auditivo o pinna externa (que por lo general está bajo cierto control muscular); una membrana timpánica relativamente pequeña, hundida en una fosa; una cavidad llena de aire denominada oído medio que contiene los tres huesecillos del oído medio; y el oído interno, incluyendo una espiral llena de fluido llamada cóclea.
El sonido que incide sobre la membrana timpánica la hace vibrar. Las vibraciones son recogidas por el más exterior de los huesecillos del oído medio, el martillo , el cual tiene un proceso manubrio) que contacta con el tímpano. El movimiento del tímpano transmite la vibración al manubrio y al resto del martillo, desde donde pasan (energía sonora) al yunque y de allí al estribo o stapes. Este último hueso vibra contra una ventana que se abre hacia el oído interno desencadenando el movimiento del fluido que se halla en la cóclea, que es detectado por las estructuras ciliadas y enviado al cerebro en forma de impulsos nerviosos.
En la práctica, la disposición del martillo, yunque y estribo funciona como un sistema de palancas que magnifica las vibraciones recibidas a nivel del tímpano, aumentando su amplitud a lo largo de la cadena. Las vibraciones también son amplificadas mediante un sistema de pistón simple debido a que el área superficial del tímpano es mayor que la de la ventana hacia la cóclea.
Como ocurre con la vista, la existencia de dos oídos, situados a ambos lados de la cabeza, permite que pueda localizarse el punto de emisión del sonido dependiendo de la diferencia de tiempo al sentirlo por uno u otro.
El pabellón auditivo sirve de pantalla sobre la que se reflejan las ondas sonoras que acabarán penetrando en el oído. En los animales que habitan bajo tierra o los de hábitos acuáticos, el pabellón es inexistente o muy pequeño, y la abertura hacia el interior, puede está cubierta por piel o dotada de un sistema valvular, pero mientras que para los primeros el oído resulta ser de importancia secundaria debido a la dificultad que las ondas sonoras tienen para propagarse efectivamente por la tierra, los que habitan mares y ríos, particularmente los odontocetos (delfines) emplean el agua como un medio de difusión acústica consiguiendo transmitir la información a distancias que resultan imposibles a través del aire.