För att förvandla trassliga, luftburna vibrationer till igenkännbara ljud förlitar örat sig på en miniatyrmonteringslinje av ben, fibrer, vävnader och nerver. Sedan finns det "Jell-O."
Det finns inget verkligt gelatin i öronen, naturligtvis (om du gör hygien rätt). Men enligt Jonathan Sellon, gästprofessor vid MIT och huvudförfattare till en ny studie i tidskriften Physical Review Letters, finns det en tunn, "Jell-O-liknande" klump av vävnad som snurrar genom ditt inre örat och hjälper ljudvågor att nå de specifika nervreceptorerna de behöver för att få kontakt med din hjärna. Denna användbara klump är känd som det tectoriella membranet.
"Det tectoriella membranet är en gelatinös vävnad som består av 97 procent vatten," sade Sellon till Live Science. "Och det sitter ovanpå de små sensoriska receptorerna i det inre örat (eller cochlea) som översätter ljudvågor till en elektrisk signal som din hjärna kan tolka."
Så varför täcka dina örons överkänsliga ljudupptagningsutrustning med ett lager Jell-O? Sellon ville veta när han började undersöka tectorialmembranet för åtta år sedan. Nu, i sin nya studie (publicerad 16 januari), tror han och hans kollegor att de kan komma på ett svar.
Med sina tips som sticker in i membranets gooey innery, kör det inre örat sensoriska receptorceller (även känd som "hårceller") i buntar över längden på din cochlea, var och en byggd för att bäst svara på olika frekvenser; höga frekvenser översätts bäst av celler vid basen av cochlea, medan låga frekvenser förstärks bäst vid toppen av cochlea. Tillsammans låter dessa håriga receptorer höra tusentals olika ljudfrekvenser.
"Det tectoriella membranet hjälper faktiskt cochleaen att separera lågfrekventa ljud från högfrekventa ljud," sade Sellon. "Så som det gör det är genom att" ställa in "sin egen styvhet, på samma sätt som strängarna på ett instrument."
Sellon och hans kollegor extraherade flera tektoriella membran från labbmöss. Med hjälp av små sönder jiggade forskarna membranen i olika hastigheter för att simulera hur gelén kan pressa mot hårceller som svar på olika ljudfrekvenser. Teamet testade ett antal frekvenser mellan 1 hertz och 3 000 hertz och skrev sedan några matematiska modeller för att extrapolera resultat för ännu högre frekvenser (människor kan vanligtvis höra mellan 20 hertz och 20 000 hertz, konstaterade Sellon).
I allmänhet verkade gelen styvare nära basen på cochleaen, där höga frekvenser plockas upp, och mindre styva i spetsen på cochleaen, där låga frekvenser registreras. Det är nästan som om membranet självt ställde in sig själv "som ett musikinstrument, sade Sellon.
"Det är lite som en gitarr eller fiol," sade Sellon, "där du kan ställa in strängarna för att vara mer eller mindre styva beroende på frekvensen du försöker spela."
Hur exakt ställer den här Jell-O sig själv?
Det visar sig att vatten rinner genom mikroskopiska porer inuti membranet. Porarrangemanget ändrar hur vätska rör sig genom membranet - varigenom dess styvhet och viskositet ändras på olika platser som svar på vibrationer.
Denna lilla Jell-O-gitarr kan vara kritisk för att förstärka vissa frekvensvibrationer på olika positioner längs cochleaen, sade Sellon och hjälpte dina öron att optimera omvandlingen av ljudvågor från mekaniska vibrationer till neurala impulser.
Porarrangemanget gör att hårceller kan reagera mer effektivt på mittfrekvensen av frekvenser - till exempel de som används för mänskligt tal - jämfört med ljud i spektrumets låga och höga ändar. Så, ljudvågor i dessa mellanområden är mer benägna att konverteras till distinkta neurala signaler, sade Sellon.
Membranets känslighet kan till och med tjäna som ett naturligt filter som hjälper till att förstärka svaga ljud och dämpa distraherande ljud - men, sade Sellon, ytterligare forskning i levande motiv behövs för att bättre förstå alla membranets mysterier.
Fortfarande kan gelens inställningsförmåga hjälpa till att förklara varför däggdjur kan drabbas av betydande hörselnedsättning när de är födda med genetiska defekter som förändrar hur vatten rinner genom deras tektoriella membran. Enligt författarna kan ytterligare forskning hjälpa forskare att utveckla hörapparater eller läkemedel som hjälper till att korrigera sådana defekter. När den dagen kommer blir vi alla öron.
