For at forvandle sammenfiltrede, luftbårne vibrationer til genkendelige lyde, stoler dit øre på en miniatyr samlebånd af knogler, fibre, væv og nerver. Så er der "Jell-O."
Der er selvfølgelig ingen faktisk gelatine i dine ører (hvis du laver hygiejne rigtigt). Men ifølge Jonathan Sellon, en gæsteprofessor ved MIT og hovedforfatter af en ny undersøgelse i tidsskriftet Physical Review Letters, er der en tynd, "Jell-O-lignende" klump af væv, der spiral gennem dit indre øre og hjælper lydbølger med at nå de specifikke nerveceptorer, de har brug for for at komme i kontakt med din hjerne. Denne hjælpsomme klods er kendt som den tectoriale membran.
"Den tectorielle membran er et gelatinøst væv, der består af 97 procent vand," fortalte Sellon til Live Science. "Og det sidder på toppen af de små sensoriske receptorer i det indre øre (eller cochlea), der oversætter lydbølger til et elektrisk signal, som din hjerne kan fortolke."
Så hvorfor dække dine ørers overfølsomme lydoptagelsesudstyr med et lag Jell-O? Sellon ville vide, hvornår han begyndte at forske på tectorialmembranen for otte år siden. I deres nye undersøgelse (offentliggjort 16. januar) tror han og hans kolleger, at de måske er på et svar.
Med deres tip, der stikker ind i membranens søde inderside, løber det indre øres sensoriske receptorceller (også kendt som "hårceller") i bundter på tværs af længden af din cochlea, som hver er bygget til at svare bedst på forskellige frekvenser; høje frekvenser oversættes bedst af celler ved basen af cochlea, mens lave frekvenser forstærker bedst øverst på cochlea. Sammen giver disse behårede receptorer dig mulighed for at høre tusinder af forskellige frekvenser af lyd.
"Den tectoriale membran hjælper faktisk cochlea med at skille lavfrekvente lyde fra højfrekvente lyde," siger Sellon. "Den måde, det gør, er ved at 'indstille' sin egen stivhed, ligesom strengene på et instrument."
Sellon og hans kolleger ekstraherede adskillige tectoriale membraner fra labmus. Ved hjælp af små prober jiggede forskerne membranerne i forskellige hastigheder for at simulere, hvordan gelen kan skubbe mod hårceller som svar på forskellige lydfrekvenser. Holdet testede en række frekvenser mellem 1 hertz og 3.000 hertz og skrev derefter nogle matematiske modeller for at ekstrapolere resultater for endnu højere frekvenser (mennesker kan typisk høre mellem 20 hertz og 20.000 hertz, bemærkede Sellon).
Generelt forekom gelen stivere nær basen af cochleaen, hvor høje frekvenser opsamles, og mindre stive i spidsen af cochleaen, hvor lave frekvenser registreres. Det er næsten som om membranen i sig selv dynamisk indstillede sig "som et musikinstrument, sagde Sellon.
"Det er lidt som en guitar eller violin," sagde Sellon, "hvor du kan indstille strengene til at være mere eller mindre stive afhængigt af den hyppighed, du prøver at spille."
Hvordan præcist stemmer denne Jell-O sig selv?
Det viser sig, at vand strømmer gennem mikroskopiske porer inde i membranen. Poreindretningen ændrer, hvordan fluid bevæger sig gennem membranen - og ændrer derved dens stivhed og viskositet på forskellige steder som respons på vibrationer.
Denne lille Jell-O-guitar kan være kritisk for at forstærke visse frekvensvibrationer på forskellige positioner langs cochleaen, sagde Sellon, og hjælpe dine ører med at optimere konvertering af lydbølger fra mekaniske vibrationer til neurale impulser.
Poreindretningen tillader hårceller at reagere mere effektivt på det mellemste frekvensområde - for eksempel dem, der bruges til menneskelig tale - sammenlignet med lyde i spektrets lave og høje ender. Så lydbølger i disse mellemområder er mere tilbøjelige til at blive konverteret til forskellige neurale signaler, siger Sellon.
Membranens følsomhed kan endda tjene som et naturligt filter, der hjælper med at forstærke svage lyde, mens den dæmper distraherende støj - dog er det nødvendigt med yderligere forskning i levende emner for bedre at forstå alle membranens mysterier.
Geltens indstillingsevne kan stadig hjælpe med at forklare, hvorfor pattedyr kan have en betydelig hørselsnedsættelse, når de er født med genetiske defekter, der ændrer den måde, vand flyder gennem deres tectorielle membraner. Ifølge forfatterne kunne yderligere forskning hjælpe forskere med at udvikle høreapparater eller lægemidler, der hjælper med at rette sådanne defekter. Når den dag kommer, vil vi være alle ører.
