Annak érdekében, hogy a kusza, levegőben lévő vibráció felismerhető hangokká alakuljon, a fül egy csontok, rostok, szövetek és idegek miniatűr összeszerelési vonalára támaszkodik. Aztán ott van a "Jell-O".
Természetesen nincs valódi zselatin a fülében (ha jól higiéniai módon jár). Jonathan Sellon, a MIT vendégprofesszora és a Physical Review Letters folyóirat új tanulmányának vezető szerzője szerint azonban van egy vékony, "Jell-O-szerű" szövetbimbó, amely a belső fülén spirálisan mozog, és segít a hanghullámok elérésében a speciális idegreceptorok, amelyekre szükségük van ahhoz, hogy kapcsolatba kerüljenek az agyaddal. Ezt a hasznos blobot tectorialis membránnak nevezik.
"A tektorialis membrán zselatinos szövet, amely 97% vízből áll" - mondta Sellon a Live Science-nek. "És a belső fülben (vagy a cochleában) elhelyezkedő apró szenzoros receptorok tetején ül, amelyek a hanghullámokat olyan elektromos jelké alakítják, amelyet az agyad képes megérteni."
Tehát miért fedje le fülének túlérzékeny hangfelvevő berendezését egy Jell-O réteggel? Sellon tudni akarta, mikor nyolc évvel ezelőtt elkezdett kutatni a tektorialis membránt. Most, az új tanulmányukban (közzétett január 16-án), ő és kollégái azt gondolják, lehet, hogy válaszolnak.
Tippükkel a membrán gooey belsõ pontjaiba dugva a belső fül szenzoros receptor sejtjei (más néven "hajsejtek") kötegekben futnak a cochlea hosszában, mindegyik úgy van kialakítva, hogy a legjobban reagáljon a különféle frekvenciatartományokra; A magas frekvenciákat a cochlea alján lévő sejtek fordítják le a legjobban, míg az alacsony frekvenciák a cochlea tetején a legjobban. Ezek a szőrös receptorok együttesen lehetővé teszik, hogy több ezer különböző frekvenciát halljon.
"A tektorialis membrán valójában segíti a cochleát az alacsony frekvenciájú hangok elkülönítésében a magas frekvenciájú hangoktól" - mondta Sellon. "Úgy teszi, mint a saját merevségének" hangolása ", olyan, mint egy hangszer hangszerei."
Sellon és kollégái kivontak több tektorialis membránt laboratóriumi egerekből. Apró szondák alkalmazásával a kutatók különböző sebességgel csúsztattak a membránokat, hogy szimulálják, hogy a gél miként tud nyomja a hajsejteket a hang különböző frekvenciáira reagálva. A csapat 1 és 3000 Hz közötti frekvenciatartományt tesztelt, majd néhány matematikai modellt írt az extrapolációhoz még magasabb frekvenciákra (az emberek általában 20 és 20 000 Hz közötti frekvenciát hallanak, jegyezte meg Sellon).
Általában a gél merevebbnek tűnt a cochlea alja közelében, ahol magas frekvenciákat vesznek fel, és kevésbé meredek a cochlea csúcsán, ahol az alacsony frekvencia regisztrálódik. Majdnem olyan, mintha maga a membrán dinamikusan hangolná magát ", mint egy hangszer - mondta Sellon.
"Olyan ez, mint egy gitár vagy hegedű - mondta Sellon -, ahol beállíthatja, hogy a húrok többé-kevésbé merevek legyenek, attól függően, hogy milyen frekvenciát akarsz játszani."
Pontosan hogyan hangolja ezt a Jell-O?
Kiderült, hogy a víz mikroszkopikus pórusokon áramlik át a membrán belsejében. A póruselrendezés megváltoztatja a folyadék mozgását a membránon - ezáltal megváltoztatja merevségét és viszkozitását különböző helyeken, a rezgések hatására.
Ez az apró Jell-O gitár kritikus jelentőségű lehet bizonyos frekvenciavibrációk erősítésében a cochlea mentén, különféle helyzetekben - mondta Sellon, segítve a fülidet abban, hogy optimalizálják a hanghullámok mechanikai rezgésektől neurális impulzusokká történő átalakítását.
A póruselrendezés lehetővé teszi, hogy a hajsejtek hatékonyabban reagáljanak a középső frekvenciatartományra - például az emberi beszédhez használt frekvenciákra -, összehasonlítva a spektrum alacsony és magas végén található hangokkal. Tehát a hanghullámok azokban a középső tartományokban nagyobb valószínűséggel külön neurális jelekké alakulnak - mondta Sellon.
A membrán érzékenysége akár természetes szűrőként is szolgálhat, amely elősegíti a halk hangok erősítését, miközben tompítja a zavaró zajt - azonban, mondja Sellon, további kutatások szükségesek az élő alanyokban, hogy jobban megértsék a membrán rejtélyeit.
Ennek ellenére a gél hangolási képessége segíthet megmagyarázni, hogy az emlősök miért nézhetnek szembe jelentős halláskárosodással, amikor genetikai rendellenességekkel születnek, amelyek megváltoztatják a víz áramlását a tektorialis membránjukon. A szerzők szerint a további kutatások elősegíthetik a tudósok hallókészülékek vagy gyógyszerek kifejlesztését, amelyek elősegítik az ilyen hibák kijavítását. Amikor eljön ez a nap, mindnyájunk lesz.
