Garso stiprinimo vidinėje ausyje galvosūkis

Viena iš išskirtinių žinduolių garso aptikimo sistemos ypatybių yra jos veikimo diapazonas. Tai tęsiasi nuo 11 KHz paukščiams iki 200 KHz jūrų žinduoliams.

Tai įmanoma tik todėl, kad vidinė ausis sustiprina garsus iki 4000 kartų. Tai didžiulis pelnas. Tiesą sakant, tiek daug, kad sunku susitaikyti su įprastu mąstymu apie mechaninį stiprinimą. Taigi biologai daug laužo galvą dėl to, kaip ausis pasiekia šį stiprinimą.

Dalis galvosūkio yra ta, kad stiprinimas nėra visiškai pasyvus. Vidinė ausis iš esmės yra skysčio pripildytas vamzdelis, išilgai padalintas plona elastine membrana. Ši membrana yra padengta plaukų ląstelėmis, kurios būna dviejų tipų.

Vadinamosios vidinės plaukų ląstelės paverčia slėgio bangas skystyje į elektrinius signalus, kuriuos smegenys gali interpretuoti. Tačiau išorinės plaukų ląstelės veikia kaip mechaniniai stiprintuvai. Patikusios slėgio bangą, pačios ląstelės pradeda vibruoti tuo pačiu dažniu, taip padidindamos bangą, kai ji praeina.

Bėda ta, kad matavimai, naudojant išorines plaukų ląsteles, rodo, kad jie sustiprina slėgio bangas maždaug 10 kartų, o tai yra daug mažesnis nei reikia.

Tačiau šiandien Tobiasas Reichenbachas ir Jamesas Hudspethas iš Rokfelerio universiteto Niujorke teigia išsiaiškinę, kas dar vyksta, kad sustiprintų signalą.

Garsas patenka į vidinę ausį kaip slėgio banga, kuri sklinda per skysčiu užpildytą kamerą, todėl ją per visą ilgį dalijanti membrana vibruoja kaip gumos lakštas. Kadangi plaukų ląstelės sėdi ant šios membranos, jos taip pat juda.

Reichenbachas ir Hudspethas apskaičiavo, kad išorinių plaukų ląstelių vibracija ne tik sustiprina slėgio bangą, bet ir padidina membranos poslinkį, kaip vaikas, šokinėjantis ant batuto.

Kai šie efektai sujungiami, jie sukuria teigiamą grįžtamojo ryšio efektą, o tai sukuria didžiulį pelną. Tai lengvai paaiškina 4000 kartų stiprinimą. Tiesą sakant, komanda teigia, kad padidėjimas gali būti dar didesnis: bendras kochlearinis padidėjimas, šių dviejų komponentų sandauga, gali viršyti 10 000, sako Reichenbachas ir Hudspethas.

Belieka eksperimentuotojams sugalvoti būdą, kaip parodyti, kad tai iš tikrųjų yra procesas, kuriuo pasiekiama nauda, ​​tiesa, ne pati lengviausia užduotis. Tačiau tai, kas netrukus gali lemti, kad ši mįslė bus išspręsta kartą ir visiems laikams.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1009.2034 : dvigubas indėlis į žinduolių vidinės ausies stiprinimą

paslėpti