Lai pārdurtās, gaisā esošās vibrācijas pārvērstu atpazīstamās skaņās, auss paļaujas uz miniatūru kaulu, šķiedru, audu un nervu montāžas līniju. Tad tur ir "Jell-O".
Protams, ausīs faktiski nav želatīna (ja jūs pareizi rīkojaties ar higiēnu). Bet saskaņā ar Jonathan Sellon, MIT viesprofesoru un jaunā pētījuma galveno autoru žurnālā Physical Review Letters, ir plāns, "Džell-O līdzīgs" audu lāse, kas spirālveidīgi iziet caur jūsu iekšējo ausi un palīdz skaņas viļņiem sasniegt īpašos nervu receptorus, kas viņiem nepieciešami, lai izveidotu kontaktu ar jūsu smadzenēm. Šī noderīgā lāse ir pazīstama kā tectorial membrāna.
"Tektoriāla membrāna ir želejveida audi, kas sastāv no 97 procentiem ūdens," Sellon stāstīja Live Science. "Un tas atrodas virs sīkajiem maņu receptoriem iekšējā ausī (vai gliemenē), kas pārveido skaņas viļņus elektriskā signālā, ko jūsu smadzenes var interpretēt."
Kāpēc tad, austiņu paaugstinātas jutības skaņas uztveršanas iekārtas pārklājiet ar Jell-O slāni? Sellons gribēja zināt, kad viņš sāka pētīt tektoriālo membrānu pirms astoņiem gadiem. Tagad savā jaunajā pētījumā (publicēts 16. janvārī) viņš un viņa kolēģi domā, ka, iespējams, meklē atbildi.
Ar saviem padomiem iebāžoties membrānas iekšējos ieliktņos, iekšējās auss maņu receptoru šūnas (pazīstamas arī kā “matu šūnas”) ietina saišķos visā jūsu gliemežnīcas garumā, katrs no tiem ir veidots tā, lai vislabāk reaģētu uz atšķirīgu frekvenču diapazonu; Augstās frekvences vislabāk iztulko šūnas, kas atrodas cochlea pamatnē, bet zemas frekvences vislabāk pastiprina cochlea augšpusē. Šie matains uztvērēji kopā ļauj dzirdēt tūkstošiem dažādu skaņas frekvenču.
"Termiskā membrāna faktiski palīdz gliemežiem atdalīt zemfrekvences skaņas no augstfrekvences skaņām," sacīja Sellons. "Kā tas notiek, ir" noskaņojot "pats savu stīvumu, tāda veida kā instrumenta stīgas."
Sellons un viņa kolēģi no laboratorijas pelēm ieguva vairākas tektoriālas membrānas. Izmantojot sīkas zondes, pētnieki ar dažādiem ātrumiem jigglēja membrānas, lai modelētu, kā gēls varētu spiest pret matu šūnām, reaģējot uz dažādām skaņas frekvencēm. Komanda pārbaudīja frekvenču diapazonu no 1 Hz līdz 3000 Hz, pēc tam uzrakstīja dažus matemātiskos modeļus, lai ekstrapolētu rezultātus vēl augstākām frekvencēm (parasti cilvēki var dzirdēt diapazonu no 20 Hz līdz 20 000 Hz, atzīmēja Sellons).
Kopumā želeja šķita stingrāka netālu no gliemeņu pamatnes, kur tiek uzņemtas augstas frekvences, un mazāk stīva gliemežnīcas virsotnē, kur reģistrējas zemas frekvences. Tas ir gandrīz tā, it kā membrāna pati sevi dinamiski noskaņotu "kā mūzikas instrumentu", sacīja Sellons.
"Tas ir kā ģitāra vai vijole," sacīja Sellons, "kur jūs varat noskaņot stīgas būt vairāk vai mazāk stīvām atkarībā no frekvences, kuru mēģināt spēlēt."
Kā tieši šis Jell-O melodija sevi?
Izrādās, ka ūdens plūst caur mikroskopiskām porām membrānas iekšpusē. Poras izkārtojums maina šķidruma pārvietošanos caur membrānu - tādējādi mainot tā stīvumu un viskozitāti dažādās vietās, reaģējot uz vibrācijām.
Šī niecīgā Jell-O ģitāra varētu būt kritiska, lai pastiprinātu noteiktas frekvences vibrācijas dažādās pozīcijās gar košleju, sacīja Sellons, palīdzot jūsu ausīm optimizēt skaņas viļņu pārvēršanu no mehāniskām vibrācijām uz neirālajiem impulsiem.
Poras izkārtojums ļauj matu šūnām efektīvāk reaģēt uz vidējo frekvenču diapazonu - piemēram, tiem, kas tiek izmantoti cilvēka runai - salīdzinājumā ar skaņām zemā un augstā spektra galā. Tātad skaņas viļņi tajos vidējos diapazonos, visticamāk, tiks pārveidoti par atšķirīgiem neironu signāliem, sacīja Sellons.
Membrānas jutīgums pat var kalpot kā dabisks filtrs, kas palīdz pastiprināt vājās skaņas, vienlaikus mazinot traucējošo troksni - tomēr, kā sacīja Sellons, ir nepieciešami turpmāki pētījumi dzīviem cilvēkiem, lai labāk izprastu visas membrānas noslēpumus.
Tomēr želejas noregulēšanas spēja varētu palīdzēt izskaidrot, kāpēc zīdītājiem, piedzimstot ar ģenētiskiem defektiem, var nākties saskarties ar ievērojamiem dzirdes traucējumiem, kas maina ūdens plūsmu pa viņu tektoriālajām membrānām. Pēc autoru domām, turpmāki pētījumi varētu palīdzēt zinātniekiem attīstīt dzirdes aparātus vai medikamentus, kas palīdz novērst šādus defektus. Kad pienāks šī diena, mums būs visas ausis.
