Προκειμένου να μετατραπούν οι μπερδεμένες, αερομεταφερόμενες δονήσεις σε αναγνωρίσιμους ήχους, το αυτί σας βασίζεται σε μια μικροσκοπική γραμμή συναρμολόγησης οστών, ινών, ιστών και νεύρων. Στη συνέχεια, υπάρχει το "Jell-O".
Δεν υπάρχει πραγματική ζελατίνη στα αυτιά σας, φυσικά (εάν κάνετε σωστή υγιεινή). Αλλά σύμφωνα με τον Jonathan Sellon, επισκέπτη καθηγητή στο MIT και κύριο συγγραφέα μιας νέας μελέτης στο περιοδικό Physical Review Letters, υπάρχει ένα λεπτό, "Jell-O-like" στρώμα ιστού που σπειροειδώνει μέσα από το εσωτερικό σας αυτί και βοηθά τα ηχητικά κύματα να φτάσουν τους συγκεκριμένους υποδοχείς νεύρων που χρειάζονται για να έρθουν σε επαφή με τον εγκέφαλό σας. Αυτή η χρήσιμη κηλίδα είναι γνωστή ως η τεκτορική μεμβράνη.
"Η τεκτορική μεμβράνη είναι ένας ζελατινώδης ιστός που αποτελείται από 97% νερό", δήλωσε ο Sellon στη Live Science. "Και κάθεται πάνω από τους μικροσκοπικούς αισθητήριους υποδοχείς στο εσωτερικό αυτί (ή κοχλία) που μεταφράζουν τα ηχητικά κύματα σε ένα ηλεκτρικό σήμα που μπορεί να ερμηνεύσει ο εγκέφαλός σας".
Γιατί λοιπόν καλύπτετε τον εξοπλισμό υπερευαίσθητου ηχητικού εξοπλισμού με ένα στρώμα Jell-O; Ο Sellon ήθελε να μάθει πότε άρχισε να ερευνά την τεκτορική μεμβράνη πριν από οκτώ χρόνια. Τώρα, στη νέα τους μελέτη (που δημοσιεύτηκε στις 16 Ιανουαρίου), ο ίδιος και οι συνάδελφοί του πιστεύουν ότι μπορεί να απαντήσουν.
Με τις άκρες τους να σπρώχνουν τα εσωτερικά αυτιά της μεμβράνης, τα αισθητήρια κύτταρα του υποδοχέα του εσωτερικού αυτιού (επίσης γνωστά ως "κύτταρα τρίχας") τρέχουν σε δέσμες κατά μήκος του κοχλία σας, το καθένα χτισμένο για να ανταποκρίνεται καλύτερα σε διαφορετικό εύρος συχνοτήτων. οι υψηλές συχνότητες μεταφράζονται καλύτερα από τα κύτταρα στη βάση του κοχλία, ενώ οι χαμηλές συχνότητες ενισχύονται καλύτερα στην κορυφή του κοχλία. Μαζί, αυτοί οι τριχωτοί δέκτες σας επιτρέπουν να ακούτε χιλιάδες διαφορετικές συχνότητες ήχου.
"Η τεκτορική μεμβράνη βοηθά πραγματικά τον κοχλία να ξεχωρίζει τους ήχους χαμηλής συχνότητας από ήχους υψηλής συχνότητας", δήλωσε ο Sellon. "Ο τρόπος που κάνει αυτό είναι« συντονίζοντας »τη δική του δυσκαμψία, σαν τις χορδές ενός οργάνου».
Ο Sellon και οι συνεργάτες του εξήγαγαν αρκετές τεκτονικές μεμβράνες από εργαστηριακά ποντίκια. Χρησιμοποιώντας μικροσκοπικά ανιχνευτές, οι ερευνητές τράβηξαν τις μεμβράνες σε διάφορες ταχύτητες για να προσομοιώσουν πώς μπορεί να ωθήσει το πήκτωμα ενάντια στα κύτταρα τρίχας σε απόκριση σε διαφορετικές συχνότητες ήχου. Η ομάδα εξέτασε ένα φάσμα συχνοτήτων μεταξύ 1 hertz και 3.000 hertz, έπειτα έγραψε μερικά μαθηματικά μοντέλα για να εξάγει αποτελέσματα για ακόμα υψηλότερες συχνότητες (οι άνθρωποι μπορούν συνήθως να ακούν μεταξύ 20 hertz και 20,000 hertz, σημείωσε ο Sellon).
Γενικά, το πήκτωμα εμφανίστηκε πιο άκαμπτο κοντά στη βάση του κοχλία, όπου συλλαμβάνονται υψηλές συχνότητες και λιγότερο άκαμπτες στην κορυφή του κοχλία, όπου καταγράφονται χαμηλές συχνότητες. Είναι σχεδόν σαν η ίδια η μεμβράνη να συντονίζεται δυναμικά "σαν ένα μουσικό όργανο, είπε ο Sellon.
"Είναι σαν μια κιθάρα ή ένα βιολί", λέει ο Sellon, "όπου μπορείτε να συντονίσετε τις χορδές να είναι περισσότερο ή λιγότερο δύσκαμπτες ανάλογα με τη συχνότητα που προσπαθείτε να παίξετε".
Πώς ακριβώς αυτό το Jell-O συντονιστεί το ίδιο;
Αποδεικνύεται ότι το νερό ρέει μέσω μικροσκοπικών πόρων εντός της μεμβράνης. Η διάταξη των πόρων μεταβάλλει τον τρόπο με τον οποίο το ρευστό κινείται διαμέσου της μεμβράνης - μεταβάλλοντας έτσι την ακαμψία και το ιξώδες της σε διαφορετικές θέσεις σε απόκριση των κραδασμών.
Αυτή η μικροσκοπική κιθάρα Jell-O μπορεί να είναι κρίσιμη για την ενίσχυση ορισμένων δονήσεων συχνότητας σε διαφορετικές θέσεις κατά μήκος του κοχλία, δήλωσε ο Sellon, βοηθώντας τα αυτιά σας να βελτιστοποιήσουν τη μετατροπή των ηχητικών κυμάτων από μηχανικούς κραδασμούς σε νευρικές παρορμήσεις.
Η διάταξη των πόρων επιτρέπει στα κύτταρα τρίχας να ανταποκρίνονται πιο αποτελεσματικά στο μεσαίο εύρος συχνοτήτων - για παράδειγμα, αυτά που χρησιμοποιούνται για την ανθρώπινη ομιλία - σε σύγκριση με τους ήχους στα χαμηλά και υψηλά άκρα του φάσματος. Έτσι, τα ηχητικά κύματα σε αυτές τις μεσαίες σειρές είναι πιο πιθανό να μετατραπούν σε ξεχωριστά νευρικά σήματα, είπε ο Sellon.
Η ευαισθησία της μεμβράνης μπορεί να χρησιμεύσει ακόμη και ως φυσικό φίλτρο που βοηθά στην ενίσχυση των αδύναμων ήχων ενώ ελαττώνεται ο θόρυβος που αποσπά την προσοχή - ωστόσο, λέει ο Sellon, απαιτείται περαιτέρω έρευνα σε ζωντανά θέματα για την καλύτερη κατανόηση όλων των μυστηρίων της μεμβράνης.
Ακόμα, η ικανότητα ρύθμισης του πηκτώματος μπορεί να βοηθήσει να εξηγήσει γιατί τα θηλαστικά μπορούν να αντιμετωπίσουν σημαντική ακοή όταν γεννιούνται με γενετικά ελαττώματα που μεταβάλλουν τον τρόπο ροής του νερού μέσω των τεκτονικών μεμβρανών τους. Σύμφωνα με τους συντάκτες, η περαιτέρω έρευνα θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να αναπτύξουν βοηθήματα ακοής ή φαρμακευτικά προϊόντα που βοηθούν στη διόρθωση τέτοιων ελαττωμάτων. Όταν έρθει εκείνη η μέρα, θα είμαστε όλα τα αυτιά.
