Om verwarde trillingen in de lucht om te zetten in herkenbare geluiden, vertrouwt je oor op een miniatuur assemblagelijn van botten, vezels, weefsels en zenuwen. Dan is er de "Jell-O".
Er zit natuurlijk geen echte gelatine in je oren (als je goed hygiëne doet). Maar volgens Jonathan Sellon, een gastprofessor aan het MIT en hoofdauteur van een nieuwe studie in het tijdschrift Physical Review Letters, is er een dunne, "Jell-O-achtige" klodder weefsel die door je binnenoor spiraalt en de geluidsgolven helpt bereiken de specifieke zenuwreceptoren die ze nodig hebben om contact te maken met je hersenen. Deze nuttige blob staat bekend als het tectoriale membraan.
"Het tectoriale membraan is een gelatineus weefsel dat voor 97 procent uit water bestaat," vertelde Sellon aan WordsSideKick.com. 'En het zit bovenop de kleine sensorische receptoren in het binnenoor (of het slakkenhuis) die geluidsgolven vertalen in een elektrisch signaal dat je hersenen kunnen interpreteren.'
Dus waarom zou u de overgevoelige geluidsopnameapparatuur van uw oren bedekken met een laag Jell-O? Sellon wilde weten wanneer hij acht jaar geleden begon met het onderzoeken van het tectoriale membraan. Nu, in hun nieuwe studie (gepubliceerd op 16 januari), denken hij en zijn collega's dat ze misschien een antwoord hebben.
Met hun uiteinden in de kleverige ingewanden van het membraan, lopen de sensorische receptorcellen van het binnenoor (ook bekend als "haarcellen") in bundels over de lengte van je slakkenhuis, elk gebouwd om het beste te reageren op een ander frequentiebereik; hoge frequenties worden het best vertaald door cellen aan de basis van het slakkenhuis, terwijl lage frequenties het beste worden versterkt aan de bovenkant van het slakkenhuis. Samen zorgen deze harige receptoren ervoor dat je duizenden verschillende geluidsfrequenties kunt horen.
'Het tectoriale membraan helpt het slakkenhuis eigenlijk om laagfrequente geluiden te scheiden van hoogfrequente geluiden,' zei Sellon. 'De manier waarop het dat doet, is door zijn eigen stijfheid te' stemmen ', een beetje zoals de snaren op een instrument.'
Sellon en zijn collega's haalden verschillende tectoriale membranen uit laboratoriummuizen. Met behulp van kleine sondes bewogen de onderzoekers de membranen met verschillende snelheden om te simuleren hoe de gel tegen haarcellen zou kunnen duwen als reactie op verschillende geluidsfrequenties. Het team testte een reeks frequenties tussen 1 hertz en 3.000 hertz en schreef vervolgens enkele wiskundige modellen om resultaten te extrapoleren naar nog hogere frequenties (mensen kunnen doorgaans tussen 20 hertz en 20.000 hertz horen, merkte Sellon op).
Over het algemeen leek de gel stijver nabij de basis van het slakkenhuis, waar hoge frequenties worden opgepikt, en minder stijf in de top van het slakkenhuis, waar lage frequenties zich registreren. Het is bijna alsof het membraan zelf dynamisch aan het afstemmen was "als een muziekinstrument," zei Sellon.
'Het lijkt een beetje op een gitaar of viool,' zei Sellon, 'waar je de snaren kunt afstemmen om min of meer stijf te zijn, afhankelijk van de frequentie die je probeert te spelen.'
Hoe stemt deze Jell-O zich precies af?
Het blijkt dat water door microscopisch kleine poriën in het membraan stroomt. De porie-opstelling verandert de manier waarop vloeistof door het membraan beweegt - waardoor de stijfheid en viscositeit op verschillende locaties verandert als reactie op trillingen.
Deze kleine Jell-O-gitaar kan van cruciaal belang zijn voor het versterken van bepaalde frequentietrillingen op verschillende posities langs het slakkenhuis, zei Sellon, en helpt je oren de conversie van geluidsgolven van mechanische trillingen naar neurale impulsen te optimaliseren.
Door de porie-opstelling kunnen haarcellen efficiënter reageren op het middenbereik van frequenties - bijvoorbeeld die voor menselijke spraak - in vergelijking met geluiden aan de lage en hoge uiteinden van het spectrum. Dus, geluidsgolven in die middelste reeksen worden eerder omgezet in verschillende neurale signalen, zei Sellon.
De gevoeligheid van het membraan kan zelfs dienen als een natuurlijk filter dat vage geluiden helpt versterken en storend geluid dempt - maar Sellon zei dat verder onderzoek bij levende proefpersonen nodig is om alle mysteries van het membraan beter te begrijpen.
Toch kan het afstemmingsvermogen van de gel helpen verklaren waarom zoogdieren een aanzienlijk gehoorverlies kunnen hebben als ze worden geboren met genetische defecten die de manier veranderen waarop water door hun tectoriale membranen stroomt. Volgens de auteurs zou verder onderzoek wetenschappers kunnen helpen bij het ontwikkelen van hoortoestellen of geneesmiddelen die dergelijke defecten helpen verhelpen. Als die dag komt, zullen we alle oren zijn.
