Da bi spremenili zapletene vibracije iz zraka v prepoznavne zvoke, se vaše uho opira na miniaturno montažno linijo kosti, vlaken, tkiv in živcev. Potem je tu še "Jell-O."
V ušesih seveda ni nobene dejanske želatine (če higiensko delate pravilno). Toda po besedah Jonathana Sellona, gostujočega profesorja na MIT-ju in glavnega avtorja nove študije v reviji Physical Review Letters, obstaja tanko, "jel-O-podobno", tkivo, ki se spiri skozi vaše notranje uho in pomaga zvočnim valovom doseči posebne živčne receptorje, ki jih potrebujejo za vzpostavitev stika z vašimi možgani. Ta koristna pega je znana kot tektorska membrana.
"Tektorska membrana je želatinozno tkivo, ki je sestavljeno iz 97 odstotkov vode," je Sellon povedal Live Science. "In sedi nad drobnimi senzoričnimi receptorji v notranjem ušesu (ali kohleji), ki prevajajo zvočne valove v električni signal, ki ga lahko vaši možgani razlagajo."
Zakaj torej prekrivna oprema za zajem zvoka prekrivati s plastjo Jell-O? Sellon je želel vedeti, ko je pred osmimi leti začel raziskovati tektorsko membrano. Zdaj v svoji novi raziskavi (objavljeni 16. januarja) on in njegovi sodelavci menijo, da bodo morda odgovorili.
S svojimi nasveti, ki pokukajo v membrano v notranjosti membrane, se čutne receptorske celice notranjega ušesa (znane tudi kot "lasne celice") gibljejo v snopih po celotni dolžini vaše kohele, vsaka od njih pa je narejena tako, da se najbolje odziva na drugačen razpon frekvenc; visoke frekvence najbolje prevajajo celice na dnu kohleje, medtem ko se nizke frekvence najbolje pojačajo na vrhu kohele. Skupaj ti dlakavi receptorji omogočajo slišati na tisoče različnih frekvenc zvoka.
"Tektorska membrana dejansko pomaga kohleji ločiti nizkofrekvenčne zvoke od visokofrekvenčnih zvokov," je dejal Sellon. "Način, kako to storiti, je s" nastavitvijo "lastne togosti, nekako kot strune na instrumentu."
Sellon in njegovi sodelavci so iz laboratorijskih miši odvzeli več tektorskih membran. Z drobnimi sondami so raziskovalci z različnimi hitrostmi premikali membrane, da bi simulirali, kako se lahko gel potisne proti lasnim celicam kot odziv na različne frekvence zvoka. Skupina je preizkusila obseg frekvenc med 1 hertz in 3.000 hertz, nato pa napisala nekaj matematičnih modelov, s katerimi je ekstrapolirala rezultate za še višje frekvence (ljudje običajno slišijo med 20 in 20.000 hertz, je opozoril Sellon).
Na splošno se je gel pojavil bolj trd v bližini dna kohleje, kjer se pobirajo visoke frekvence, manj pa je na vrhu vrha, kjer se registrirajo nizke frekvence. To je skoraj tako, kot da bi se membrana sama dinamično uglašala "kot glasbeni instrument," je dejal Sellon.
"To je nekako kot kitara ali violina," je dejal Sellon, "kjer lahko napeljete strune na bolj ali manj toge, odvisno od frekvence, ki jo poskušate igrati."
Kako natančno se uglasbi ta Jell-O?
Izkaže se, da voda teče skozi mikroskopske pore znotraj membrane. Razpored por spreminja gibanje tekočine skozi membrano - s tem se spreminja njegova togost in viskoznost na različnih mestih kot odziv na vibracije.
Ta drobna kitara Jell-O je morda ključnega pomena za povečanje določenih frekvenčnih vibracij v različnih položajih vzdolž cohlea, je dejal Sellon, saj pomaga ušesom optimizirati pretvorbo zvočnih valov iz mehanskih vibracij v nevronske impulze.
Razporeditev por omogoča, da se lasje celice učinkoviteje odzivajo na srednji razpon frekvenc - na primer tiste, ki se uporabljajo za človeški govor - v primerjavi z zvoki na nizkem in visokem koncu spektra. Torej, zvočni valovi v tistih srednjih pasovih so bolj verjetno pretvorjeni v različne nevronske signale, je dejal Sellon.
Občutljivost membrane lahko celo služi kot naravni filter, ki pomaga ojačati rahle zvoke, hkrati pa dušiti moteče hrup - kljub temu pa je, kot je dejal Sellon, potrebne nadaljnje raziskave pri živih osebah, da bi bolje razumeli vse skrivnosti membrane.
Kljub temu lahko sposobnost nastavitve gela pomaga razložiti, zakaj se sesalci lahko soočijo s pomembnimi okvarami sluha, kadar se rodijo z genetskimi okvarami, ki spreminjajo način, kako voda teče skozi njihove tektorialne membrane. Po mnenju avtorjev bi lahko nadaljnje raziskave znanstvenikom pomagale pri razvoju slušnih aparatov ali zdravil, ki pomagajo odpraviti take napake. Ko pride tisti dan, bomo vsi ušesa.
