Để biến những rung động rối rắm trong không khí thành những âm thanh dễ nhận biết, tai của bạn dựa vào một dây chuyền lắp ráp thu nhỏ của xương, sợi, mô và dây thần kinh. Sau đó, có "Jell-O."
Tất nhiên, không có gelatin thực sự trong tai của bạn (nếu bạn đang vệ sinh đúng cách). Nhưng theo Jonathan Sellon, giáo sư thỉnh giảng tại MIT và là tác giả chính của một nghiên cứu mới trên tạp chí Phys Review Letters, có một đốm mô mỏng giống như "Jell-O" xoắn ốc qua tai trong của bạn và giúp sóng âm truyền tới các thụ thể thần kinh cụ thể mà họ cần để tiếp xúc với não của bạn. Blob hữu ích này được gọi là màng tectorial.
"Màng tế bào là một mô gelatin được tạo thành từ 97 phần trăm nước", Sellon nói với Live Science. "Và nó nằm trên đỉnh của các thụ thể cảm giác nhỏ ở tai trong (hay ốc tai) dịch sóng âm thanh thành tín hiệu điện mà não bạn có thể giải thích."
Vì vậy, tại sao phải che thiết bị thu âm quá nhạy của tai bạn bằng một lớp Jell-O? Sellon muốn biết khi nào ông bắt đầu nghiên cứu màng túi tám năm trước. Bây giờ, trong nghiên cứu mới của họ (xuất bản ngày 16 tháng 1), ông và các đồng nghiệp của mình nghĩ rằng họ có thể sẽ có câu trả lời.
Với các mẹo của chúng chọc vào các bộ phận bên trong của màng, các tế bào thụ cảm cảm giác của tai trong (còn được gọi là "tế bào tóc") chạy theo các bó dọc theo chiều dài của ốc tai của bạn, mỗi tế bào được chế tạo để đáp ứng tốt nhất với một dải tần số khác nhau; tần số cao được dịch tốt nhất bởi các tế bào ở đáy ốc tai, trong khi tần số thấp khuếch đại tốt nhất ở đầu ốc tai. Cùng với nhau, những thụ thể lông này cho phép bạn nghe hàng ngàn tần số âm thanh khác nhau.
"Màng lọc thực sự giúp ốc tai tách biệt âm thanh tần số thấp với âm thanh tần số cao", Sellon nói. "Cách nó làm là bằng cách 'điều chỉnh' độ cứng của chính nó, giống như các chuỗi trên một nhạc cụ."
Sellon và các đồng nghiệp đã trích xuất một số màng túi từ chuột thí nghiệm. Sử dụng các đầu dò nhỏ, các nhà nghiên cứu đã lắc các màng ở các tốc độ khác nhau để mô phỏng cách gel có thể đẩy vào các tế bào tóc để đáp ứng với các tần số âm thanh khác nhau. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm dải tần từ 1 hertz đến 3.000 hertz, sau đó viết một số mô hình toán học để ngoại suy kết quả cho tần số cao hơn (con người thường có thể nghe được từ 20 hertz đến 20.000 hertz, Sellon lưu ý).
Nhìn chung, gel có vẻ cứng hơn ở gần gốc ốc tai, nơi có tần số cao được chọn và ít cứng hơn ở đỉnh của ốc tai, nơi đăng ký tần số thấp. Nó gần như là chính màng tự động điều chỉnh chính nó "giống như một nhạc cụ, Sellon nói.
"Nó giống như một cây đàn guitar hoặc violin," Sellon nói, "nơi bạn có thể điều chỉnh dây đàn trở nên cứng hơn hoặc ít hơn tùy thuộc vào tần số bạn đang cố gắng chơi."
Làm thế nào chính xác điều này Jell-O điều chỉnh chính nó?
Nó chỉ ra rằng nước chảy qua lỗ chân lông siêu nhỏ bên trong màng. Sự sắp xếp lỗ chân lông thay đổi cách chất lỏng di chuyển qua màng - do đó thay đổi độ cứng và độ nhớt của nó tại các vị trí khác nhau để đáp ứng với các rung động.
Cây guitar Jell-O nhỏ bé này có thể rất quan trọng để khuếch đại các rung động tần số nhất định tại các vị trí khác nhau dọc theo ốc tai, Sellon nói, giúp đôi tai của bạn tối ưu hóa việc chuyển đổi sóng âm thanh từ rung động cơ học sang xung thần kinh.
Sự sắp xếp lỗ chân lông cho phép các tế bào tóc phản ứng hiệu quả hơn với dải tần số trung bình - ví dụ, các tần số được sử dụng cho lời nói của con người - so với âm thanh ở đầu thấp và cao của phổ. Vì vậy, sóng âm thanh trong các dải trung có nhiều khả năng được chuyển đổi thành tín hiệu thần kinh riêng biệt, Sellon nói.
Độ nhạy của màng thậm chí có thể đóng vai trò là bộ lọc tự nhiên giúp khuếch đại âm thanh mờ trong khi làm giảm tiếng ồn làm mất tập trung - tuy nhiên, Sellon cho biết, cần nghiên cứu thêm về các đối tượng sống để hiểu rõ hơn tất cả các bí ẩn của màng.
Tuy nhiên, khả năng điều chỉnh của gel có thể giúp giải thích lý do tại sao động vật có vú phải đối mặt với tình trạng khiếm thính đáng kể khi sinh ra với các khiếm khuyết di truyền làm thay đổi cách nước chảy qua màng bụng của chúng. Theo các tác giả, nghiên cứu sâu hơn có thể giúp các nhà khoa học phát triển máy trợ thính hoặc dược phẩm giúp khắc phục những khiếm khuyết như vậy. Khi ngày đó đến, chúng ta sẽ là tất cả.
