کشف مجموعه جدیدی از حالات شنوایی در گوش انسان
محققان با بهره‌گیری از مدل‌های ریاضی بر روی یک مدل جامع از حلزون گوش، لایه تازه‌ای از پیچیدگی این عضو حساس را آشکار کرده‌اند. این دستاوردها درکی نوین در مورد ظرفیت و دقت شگفت‌انگیز شنوایی انسان به ارمغان می‌آورد.
مکانیزم‌های ناشناخته در تقویت صدا
به گزارش ساینس‌دیلی، فیزیکدانان دانشگاه ییل مجموعه‌ای پیچیده و پیش از این ناشناخته از «حالت‌ها» را در گوش انسان شناسایی کرده‌اند که محدودیت‌های اساسی را برای تقویت صداهای ضعیف، تحمل صداهای بسیار پرشور و تشخیص طیف وسیع فرکانس‌های صوتی تعیین می‌کنند.
🔗 بیشتر بخوانید: اولین قدم برای تحقق ژنوم مصنوعی انسان_آینده
بنجامین ماچتا، استادیار فیزیک در دانشکده علوم و هنر ییل و از محققان ارشد این مطالعه، بیان می‌کند: هدف اصلی ما درک نحوه تنظیم خودکار گوش برای تشخیص صداهای بسیار ضعیف بود. با این حال، در پایان این پژوهش با مجموعه جدیدی از حالت‌های مکانیکی فرکانس پایین روبرو شدیم که به نظر می‌رسد حلزون گوش از آن‌ها پشتیبانی می‌کند.
فرآیند تبدیل موج صوتی به سیگنال عصبی
در انسان، امواج صوتی در حلزون گوش به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌شوند. سیستم شنوایی انسان قادر است صداهایی را در محدوده‌ای از فرکانس‌ها تشخیص دهد که قدرت آن‌ها بیش از یک تریلیون برابر ارتعاشات ریز هوا است.
🔗 بیشتر بخوانید: وزیر علوم برای اجلاس یونسکو در ریاض عازم شد
هنگام ورود امواج صوتی به حلزون، آن‌ها به امواج سطحی مبدل شده و در امتداد غشای پایه‌ای که با سلول‌های مویی پوشیده است، حرکت می‌کنند. هر تون خالص در یک نقطه خاص از این عضو مارپیچی‌مانند پدیده می‌شود و سلول‌های مویی در آن ناحیه به مغز اطلاع می‌دهند که چه صدایی شنیده شده است.
نقش حیاتی سلول‌های مویی در تقویت سیگنال
این سلول‌های مویی وظیفه دیگری نیز بر عهده دارند؛ آن‌ها به عنوان تقویت‌کننده‌های مکانیکی عمل کرده و انرژی را به امواج صوتی تزریق می‌کنند تا با اصطکاک مقابله کنند و به مقصد خود برسند. محققان تأکید دارند که تزریق دقیق مقدار انرژی و انجام تنظیمات مداوم، برای شنوایی دقیق از اهمیت بالایی برخوردار است.
🔗 بیشتر بخوانید: یک زایمان شگفت؛ تولد دوقلوها از دو پدر_آینده
کشف حالت‌های جمعی فرکانس پایین
حالت‌های شنوایی که تا به امروز به خوبی مستند شده‌اند، تنها بخشی از تصویر کامل هستند. تیم تحقیقاتی ییل موفق به کشف مجموعه دوم و گسترده‌تری از این حالت‌ها در حلزون گوش شده است.
در این حالت‌های تازه کشف‌شده که ماهیت جمعی دارند، بخش وسیعی از غشای پایه عکس‌العمل نشان می‌دهد و حتی برای یک تون واحد به صورت هماهنگ حرکت می‌کند. این رفتار جمعی محدودیت‌های جدیدی را بر نحوه پاسخ‌دهی سلول‌های مویی به صداهای ورودی و نحوه پمپاژ انرژی آن‌ها به غشای پایه تحمیل می‌کند.
با توجه به اینکه این حالت‌های نوین فرکانس‌های پایینی را نشان می‌دهند، محققان معتقدند یافته‌هایشان می‌تواند در درک بهتر شنوایی فرکانس پایین نیز یاری‌رسان باشد، که تا کنون حوزه‌ای فعال از پژوهش علمی محسوب می‌شود.