Учени откриха скрит набор от „режими“ в човешкото ухо

В стремежа си да разберат по-добре как вътрешното ухо може да чува и най-тихите шумове, изследователи от Йейлския университет се натъкнаха на потенциален нов начин, по който човешкото тяло активно управлява звуковите вълни и който може да ни помогне да отсеем изключително ниските честоти.

„Поставихме си за цел да разберем как човешкото ухо може да се настрои така, че да открива слаби звуци, без да става нестабилно и да реагира дори при липса на външни звуци. Вниквайки в същността на това се натъкнахме на нов набор от нискочестотни механични режими, които кохлеята вероятно поддържа.“

казва физикът Бенджамин Махта

Математическото моделиране на Махта и неговия екип на приличащия на охлюв слухов сензорен орган, известен като кохлея разкрива ново ниво на сложност в начина, по който нашият слух активно управлява звуковите вълни, за да намери смисъл в целия този шум. За да се превърнат в звуци, които можем да чуем, вибрациите натискат и дърпат специфични за честотата участъци от малки власинки в мембраната на кохлеята, като ги принуждават да излъчват нервни сигнали, които се предават на мозъка.

Тези вибрации могат лесно да се изгубят, тъй като се движат по повърхността на мембраната, притъпявайки тоновете и намалявайки силата на звука. От известно време се знае, че дискретни участъци от кохлеарни власинки могат да усилват вибрациите на повърхността с прецизен, добре навременен „удар“, за да подпомогнат чуването на тоновете, които тези участъци са най-чувствителни да откриват.

Сега изглежда, че човешкото ухо има подобен рефлекс, който настройва повърхностните вълни независимо от тона им, като чувствително постига баланс, който премахва нежелания шум, без да внася фантомни звуци.

Моделите предполагат, че свръхчувствителните косъмчета, които покриват базиларната мембрана на кохлеята могат да работят както локално, така и по-разширено, колективно, адаптирайки се според нуждите, за да управляват звуковите вълни, докато те се превръщат в електрически сигнали.

Ключово за новите открития е откритието, че големи части от базиларната мембрана могат да се съединят и да действат като едно цяло за звуци с по-ниска честота. Това помага на кохлеята да управлява по-добре входящите вибрации и да предотврати претоварването на ухото от звуци с по-висока сила на звука. Откритията ни дават много по-подробна представа за това как функционират кохлеята и ухото, както и за това как могат да се развият проблемите със слуха и откриват възможности за бъдещи изследвания на функциите на ухото.

„Тъй като тези новооткрити режими се проявяват на ниски честоти, смятаме, че нашите открития могат да допринесат и за по-доброто разбиране на нискочестотния слух, който все още е активна област на изследване.“

казва теоретичният биофизик Изабела Граф, която преди това е работила в Йейл, а сега в Европейската лаборатория по молекулярна биология в Германия

Нискочестотният слух се счита за такъв в диапазона 20-1000 Hz. В съответствие с предишни изследвания е възможно поведението на космените клетки, отбелязано в това изследване да е от решаващо значение за това по-тихите звуци да бъдат засечени и предадени на мозъка.

„Изследването на тези разширени режими и тяхното въздействие върху слуха продължава да бъде вълнуващ път за бъдещи изследвания.“

пишат изследователите в публикувания си документ

Изследването е публикувано в PRX Life.