Per trasformare vibrazioni aggrovigliate e sospese nell'aria in suoni riconoscibili, l'orecchio si affida a una catena di montaggio in miniatura di ossa, fibre, tessuti e nervi. Poi c'è il "Jell-O".
Ovviamente non c'è vera gelatina nelle orecchie (se stai facendo l'igiene nel modo giusto). Ma secondo Jonathan Sellon, professore ospite al MIT e autore principale di un nuovo studio sulla rivista Physical Review Letters, c'è una sottile striscia di tessuto "simile a Jell-O" che scorre a spirale attraverso l'orecchio interno e aiuta a raggiungere le onde sonore i recettori nervosi specifici di cui hanno bisogno per entrare in contatto con il cervello. Questa utile chiazza è nota come membrana tettorale.
"La membrana tettorale è un tessuto gelatinoso costituito per il 97% da acqua", ha detto Sellon a Live Science. "E si trova sopra i minuscoli recettori sensoriali nell'orecchio interno (o coclea) che traducono le onde sonore in un segnale elettrico che il tuo cervello può interpretare."
Quindi, perché coprire l'attrezzatura ipersensibile di captazione del suono delle tue orecchie con uno strato di Jell-O? Sellon voleva sapere quando iniziò a fare ricerche sulla membrana tettorale otto anni fa. Ora, nel loro nuovo studio (pubblicato il 16 gennaio), lui e i suoi colleghi pensano che potrebbero essere alla ricerca di una risposta.
Con le loro punte che penetrano nelle viscere appiccicose della membrana, le cellule del recettore sensoriale dell'orecchio interno (note anche come "cellule ciliate") corrono in fasci lungo la lunghezza della coclea, ognuna costruita per rispondere meglio a una diversa gamma di frequenze; le alte frequenze sono meglio tradotte dalle cellule alla base della coclea, mentre le basse frequenze amplificano meglio nella parte superiore della coclea. Insieme, questi recettori pelosi ti consentono di ascoltare migliaia di diverse frequenze del suono.
"La membrana tettorale in realtà aiuta la coclea a separare i suoni a bassa frequenza dai suoni ad alta frequenza", ha detto Sellon. "Il modo in cui lo fa è" accordando "la propria rigidità, un po 'come le corde di uno strumento."
Sellon e i suoi colleghi hanno estratto diverse membrane tettorali dai topi di laboratorio. Usando minuscole sonde, i ricercatori hanno agitato le membrane a varie velocità per simulare il modo in cui il gel potrebbe spingere contro le cellule ciliate in risposta a diverse frequenze del suono. Il team ha testato una gamma di frequenze tra 1 hertz e 3.000 hertz, quindi ha scritto alcuni modelli matematici per estrapolare i risultati per frequenze ancora più elevate (gli umani in genere possono ascoltare tra 20 hertz e 20.000 hertz, ha osservato Sellon).
In generale, il gel appariva più rigido vicino alla base della coclea, dove vengono rilevate le alte frequenze, e meno rigido nell'apice della coclea, dove si registrano le basse frequenze. È quasi come se la stessa membrana stesse accordandosi dinamicamente "come uno strumento musicale", ha detto Sellon.
"È un po 'come una chitarra o un violino", ha detto Sellon, "dove puoi accordare le corde per essere più o meno rigide a seconda della frequenza che stai provando a suonare."
Come si sintonizza esattamente questa Jell-O?
Si scopre che l'acqua scorre attraverso i pori microscopici all'interno della membrana. La disposizione dei pori cambia il modo in cui il fluido si muove attraverso la membrana, cambiando così la sua rigidità e viscosità in diverse posizioni in risposta alle vibrazioni.
Questa piccola chitarra Jell-O potrebbe essere fondamentale per amplificare determinate vibrazioni di frequenza in diverse posizioni lungo la coclea, ha detto Sellon, aiutando le tue orecchie a ottimizzare la conversione delle onde sonore da vibrazioni meccaniche a impulsi neurali.
La disposizione dei pori consente alle cellule ciliate di rispondere in modo più efficiente alla gamma media di frequenze - ad esempio, quelle usate per il linguaggio umano - rispetto ai suoni alle estremità basse e alte dello spettro. Quindi, le onde sonore in quelle frequenze medie hanno maggiori probabilità di essere convertite in segnali neurali distinti, ha detto Sellon.
La sensibilità della membrana potrebbe persino servire da filtro naturale che aiuta ad amplificare i suoni deboli mentre smorza il rumore di distrazione - tuttavia, ha detto Sellon, sono necessarie ulteriori ricerche sui soggetti viventi per comprendere meglio tutti i misteri della membrana.
Tuttavia, la capacità di sintonizzazione del gel potrebbe aiutare a spiegare perché i mammiferi possono affrontare un danno uditivo significativo quando nati con difetti genetici che alterano il modo in cui l'acqua scorre attraverso le loro membrane tettorali. Secondo gli autori, ulteriori ricerche potrebbero aiutare gli scienziati a sviluppare apparecchi acustici o prodotti farmaceutici che aiutino a correggere tali difetti. Quando verrà quel giorno, saremo tutti orecchi.
