Fisikawan Yale meluncurkan “mode” tersembunyi di telinga manusia, mendefinisikan kembali bagaimana kita mendengar
Peneliti Yale menemukan mode pendengaran koklea baru yang memengaruhi bagaimana telinga memperkuat frekuensi suara dan memproses.
Fisikawan Yale telah menemukan serangkaian “mode” yang canggih dan sebelumnya tidak diketahui di dalam telinga manusia, yang memaksakan kendala penting pada bagaimana telinga memperkuat suara pingsan, menahan suara keras, dan membedakan berbagai frekuensi suara yang menakjubkan.
Dengan menerapkan model matematika yang ada pada tiruan generik dari koklea-organ berbentuk spiral di telinga bagian dalam-para peneliti mengungkapkan lapisan tambahan kompleksitas koklea. Temuan mereka memberikan wawasan baru tentang kapasitas yang luar biasa dan ketepatan pendengaran manusia.
“Kami mulai memahami bagaimana telinga dapat menyetel dirinya sendiri untuk mendeteksi suara samar tanpa menjadi tidak stabil dan merespons bahkan tanpa adanya suara eksternal,” kata Benjamin Machta, asisten profesor fisika di fakultas seni dan sains Yale dan co-wenior Penulis studi baru di jurnal Kehidupan prx. “Tetapi dalam mencapai bagian bawah ini, kami tersandung ke set baru mode mekanik frekuensi rendah yang kemungkinan didukung koklea.”
Pada manusia, suara dikonversi menjadi sinyal listrik di koklea. Orang-orang dapat mendeteksi suara dengan frekuensi di tiga pesanan besarnya dan lebih dari satu triliun kisaran power, hingga getaran kecil udara.
Peran ganda sel rambut dalam pendengaran
Setelah gelombang suara memasuki koklea, mereka menjadi gelombang permukaan yang bergerak di sepanjang membran basilan berlapis rambut koklea.
“Setiap nada murni berdering pada satu titik di sepanjang organ spiral ini,” kata Asheesh Momi, seorang mahasiswa pascasarjana di Fisika di Sekolah Pascasarjana Seni dan Sains Yale dan penulis pertama studi ini. “Sel -sel rambut di lokasi itu lalu beri tahu otak Anda nada apa yang Anda dengar.”
Rambut -rambut itu juga melakukan sesuatu yang lain: mereka bertindak sebagai amplifier mekanis, memompa energi ke gelombang suara untuk menangkal gesekan dan membantu mereka mencapai tujuan yang dimaksud. Memompa dalam jumlah energi yang tepat – dan membuat penyesuaian konstan – sangat penting untuk pendengaran yang tepat, kata para peneliti.
Tapi itu hanyalah satu set mode pendengaran di dalam koklea, dan itu terdokumentasi dengan baik. Tim Yale menemukan set kedua yang diperpanjang di dalam organ.
Dalam mode yang diperluas ini, sebagian besar membran basilan bereaksi dan bergerak bersama, bahkan untuk satu nada. Respons kolektif ini menempatkan kendala pada bagaimana sel -sel rambut merespons suara yang masuk dan bagaimana sel -sel rambut memompa energi ke dalam membran basilar.
Implikasi untuk penelitian pendengaran frekuensi rendah
“Karena mode yang baru ditemukan ini menunjukkan frekuensi rendah, kami percaya temuan kami mungkin juga berkontribusi pada pemahaman yang lebih baik tentang pendengaran frekuensi rendah, yang masih merupakan bidang penelitian yang aktif,” kata Isabella Graf, mantan peneliti postdoctoral Yale yang sekarang berada di Laboratorium Biologi Molekuler Eropa di Heidelberg, Jerman.
Graf dan Machta telah berkolaborasi pada serangkaian studi dalam beberapa tahun terakhir yang menggunakan model matematika dan konsep fisika statistik untuk lebih memahami sistem biologis, seperti sensitivitas pit viper terhadap perubahan suhu dan interaksi antara fase materi yang bersentuhan dalam membran sel sel sel sel sel selap sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel sel dan interaksi antara fase yang bersentuhan sel sel sel sel sel sel sel .
Referensi: “Sel -sel rambut di koklea harus menyetel mode resonansi ke tepi ketidakstabilan tanpa mendestabilisasi mode kolektif” oleh Asheesh S. Momi, Michael C. Abbott, Julian Rubinfien, Benjamin B. Machta dan Isabella R. Graf, 2 Januari 2025, Kehidupan prx.
Doi: 10.1103/prxlife.3.013001
Michael Abbott dari Yale dan Julian Rubinfien dari Harvard adalah rekan penulis studi baru. Machta, Momi, dan Abbott adalah bagian dari Institut Biologi Kuantitatif Yale.
Penelitian ini didukung oleh Institut Kesehatan NasionalPenghargaan Investigator Simons, dan Yayasan Penelitian Jerman.
