Így képes a belső fül meghallani a legcsendesebb zajokat is

„Azt akartuk megérteni, hogyan képes a fül úgy hangolni magát, hogy a gyenge hangokat is érzékelje anélkül, hogy instabillá válna, és külső hangok hiányában is reagálna” – mondta el Benjamin Machta fizikus.

„De ennek a végére járva rábukkantunk az alacsony frekvenciájú mechanikai módusok egy új készletére, amelyet a csiga valószínűleg támogat.”

Machta és csapata matematikai modellezése a cochlea néven ismert, csigaszerű hallószervről a komplexitás egy új rétegét tárja fel annak, hogyan kezeli hallásunk aktívan a hanghullámokat, hogy értelmet találjon a zajban.

Ahhoz, hogy hallható hangokká váljanak, a rezgések a csigahártyában lévő apró szőrszálak frekvenciaspecifikus foltjait tolják és húzzák, és arra kényszerítik őket, hogy idegjeleket bocsássanak ki, amelyeket az agyba továbbítanak.

Ezek a rezgések a membrán felületén végighullámzva könnyen elveszíthetik erejüket, tompítva a hangokat és csökkentve a hangerőt. Egy ideje már tudjuk, hogy a cochlea szőrszálainak diszkrét foltjai képesek felerősíteni a felszíni rezgéseket egy pontos, jól időzített „rúgással”, hogy segítsék a hangok hallását, amelyeket ezek a foltok a legérzékenyebben érzékelnek.

Most úgy tűnik, hogy a fülnek is van egy hasonló reflexe, amely a felszíni hullámokat hangtól függetlenül nagyjából áthangolja, és érzékenyen megtalálja az egyensúlyt, amely a nem kívánt zajokat elnyomja anélkül, hogy fantomhangokat hozna létre.

A modellek szerint a szuperérzékeny szőrszálak, amelyek a csigahártya bailáris membránját szegélyezik, képesek lokalizált és kiterjedtebb, kollektív módon is működni, és szükség szerint alkalmazkodnak a hanghullámok elektromos jellé történő átalakulásához.

Az új eredmények kulcsa az a felfedezés, hogy a baziláris membrán nagy részei képesek egyesülni és egyetlen egységként működni az alacsonyabb frekvenciájú hangok esetében. Ez segít a csigahártyának jobban kezelni a bejövő rezgéseket, és megakadályozza, hogy a fület túlterheljék a nagyobb hangerősségű hangok.

Az eredmények sokkal részletesebb képet adnak arról, hogyan működik a csiga és a fül, valamint arról, hogyan alakulhatnak ki hallásproblémák, és hogyan nyílnak meg a fül működésének jövőbeli kutatására vonatkozó lehetőségek.

„Mivel ezek az újonnan felfedezett módusok alacsony frekvenciákat mutatnak, úgy gondoljuk, hogy eredményeink hozzájárulhatnak az alacsony frekvenciájú hallás jobb megértéséhez is, amely még mindig aktív kutatási terület” – mondja Isabella Graf elméleti biofizikus, aki korábban a Yale-en dolgozott, jelenleg pedig a németországi Európai Molekuláris Biológiai Laboratóriumban dolgozik.

Az alacsony frekvenciájú hallás a 20-1000 Hz közötti tartományt jelenti. A korábbi tanulmányokkal összhangban lehetséges, hogy a kutatásban megfigyelt szőrsejt viselkedés döntő fontosságú abban, hogy a halkabb hangokat is érzékeljék és továbbítsák az agyba.

„Ezeknek a kiterjesztett móduszoknak és a hallásra gyakorolt hatásuknak a feltárása továbbra is izgalmas útja a jövőbeli kutatásoknak” – írják a kutatók a közzétett tanulmányukban.

A kutatás a PRX Life című folyóiratban jelent meg.