For å gjøre sammenfiltrede, luftbårne vibrasjoner til gjenkjennelige lyder, stoler øret på en miniatyrmonteringslinje av bein, fibre, vev og nerver. Så er det "Jell-O."
Det er ingen faktisk gelatin i ørene dine, selvfølgelig (hvis du gjør hygiene riktig). Men ifølge Jonathan Sellon, en besøkende professor ved MIT og hovedforfatter av en ny studie i tidsskriftet Physical Review Letters, er det en tynn, "Jell-O-lignende" klump av vev som spiraler gjennom ditt indre øre og hjelper lydbølger med å nå de spesifikke nerveseptorene de trenger for å få kontakt med hjernen din. Denne nyttige klumpen er kjent som tectorial membran.
Sellon fortalte Live Science. "Den tectoriale membranen er et gelatinøst vev som består av 97 prosent vann. "Og den sitter på toppen av de bittesmå sensoriske reseptorene i det indre øret (eller cochlea) som oversetter lydbølger til et elektrisk signal som hjernen din kan tolke."
Så hvorfor dekke ørenes overfølsomme lydopptaksutstyr med et lag Jell-O? Sellon ville vite når han begynte å forske på tectorialmembranen for åtte år siden. Nå, i deres nye studie (publisert 16. januar), tror han og kollegene at de kan være på svar.
Med tipsene sine som pirrer seg inn i membranens slyngede indre, løper det indre øres sensoriske reseptorceller (også kjent som "hårceller") i bunter over lengden av cochleaen din, og hver av dem er bygget for å svare best mulig på forskjellige frekvenser; høye frekvenser blir best oversatt av celler ved bunnen av cochlea, mens lave frekvenser forsterkes best øverst på cochlea. Sammen lar disse hårete reseptorene deg høre tusenvis av forskjellige frekvenser av lyd.
"Den tectoriale membranen hjelper faktisk cochlea med å skille ut lavfrekvente lyder fra høyfrekvente lyder," sa Sellon. "Slik det gjør det er ved å" stille inn "sin egen stivhet, liksom strengene på et instrument."
Sellon og kollegene hans hentet ut flere tectoriale membraner fra labmus. Ved hjelp av bittesmå prober fniste forskerne membranene i forskjellige hastigheter for å simulere hvordan gelen kan presse mot hårceller som respons på forskjellige lydfrekvenser. Teamet testet en rekke frekvenser mellom 1 hertz og 3000 hertz, og skrev deretter noen matematiske modeller for å ekstrapolere resultater for enda høyere frekvenser (mennesker kan vanligvis høre mellom 20 hertz og 20.000 hertz, bemerket Sellon).
Generelt sett virket gelen stivere nær bunnen av cochleaen, der høye frekvenser blir plukket opp, og mindre stive i toppen av cochleaen, der lave frekvenser registreres. Det er nesten som om membranen i seg selv stemte dynamisk med seg "som et musikkinstrument, sa Sellon.
"Det er litt som en gitar eller fiolin," sa Sellon, "der du kan stille inn strengene til å være mer eller mindre stive avhengig av frekvensen du prøver å spille."
Hvordan nøyaktig stemmer denne Jell-O seg?
Det viser seg at vann strømmer gjennom mikroskopiske porer inne i membranen. Poreanordningen endrer hvordan væske beveger seg gjennom membranen - og endrer dermed dens stivhet og viskositet på forskjellige steder som respons på vibrasjoner.
Denne bittesmå Jell-O-gitaren kan være kritisk for å forsterke visse frekvensvibrasjoner i forskjellige posisjoner langs cochlea, sa Sellon, og hjalp ørene dine med å optimalisere konvertering av lydbølger fra mekaniske vibrasjoner til nevrale impulser.
Poreanordningen lar hårceller reagere mer effektivt på det midtre frekvensområdet - for eksempel de som brukes til menneskelig tale - sammenlignet med lyder i de lave og høye endene av spekteret. Så det er mer sannsynlig at lydbølger i disse mellomområdene blir konvertert til distinkte nevrale signaler, sa Sellon.
Membranens følsomhet kan til og med tjene som et naturlig filter som hjelper til med å forsterke svake lyder mens de demper distraherende støy. Imidlertid er det behov for ytterligere forskning i levende fag for å bedre forstå alle membranens mysterier.
Likevel kan gelens innstillingsevne være med på å forklare hvorfor pattedyr kan få betydelig hørselshemming når de blir født med genetiske defekter som endrer måten vann strømmer gjennom tectorielle membraner. I følge forfatterne kan videre forskning hjelpe forskere med å utvikle høreapparater eller legemidler som hjelper til med å rette opp slike feil. Når den dagen kommer, vil vi være alle ører.
