El oído humano, como los de otros mamíferos, es tan extraordinariamente sensible que puede detectar vibraciones del tímpano inducidas por ondas sonoras que se mueven en menos del ancho de un átomo. Ahora, los investigadores del MIT han descubierto nuevos detalles importantesde cómo el oído logra esta increíble capacidad de captar sonidos débiles.
Los nuevos hallazgos ayudan a explicar cómo nuestros oídos pueden detectar vibraciones un millón de veces menos intensas que las que podemos detectar a través del sentido del tacto, por ejemplo. Los resultados aparecen en el diario Cartas de revisión física en un artículo del científico visitante y autor principal Jonathan Sellon, profesor de ingeniería eléctrica y autor principal Dennis Freeman, científico visitante Roozbeh Ghaffari y miembros del grupo Grodzinsky en el MIT.
Tanto la sensibilidad del oído como su selectividad, su capacidad para distinguir diferentes frecuencias de sonido, dependen de manera crucial del comportamiento de una estructura gelatinosa minúscula en el oído interno llamada membrana tectorial, que Freeman y sus estudiantes han estado estudiando durante más tiempo.más de una década. Ahora, han descubierto que la forma en que la membrana de gel le da a nuestro oído su extrema sensibilidad tiene que ver con el tamaño, la rigidez y la distribución de los poros a nanoescala en esa membrana, y la forma en que esos nanoporos controlan el movimiento del agua dentroel gel
La membrana tectorial se encuentra encima de los pequeños pelos que recubren el oído interno, o cóclea. Estos receptores sensoriales están dispuestos en mechones que son sensibles a diferentes frecuencias de sonido, en una progresión a lo largo de la estructura fuertemente curvada. El hechoque las puntas de esos pelos están incrustadas en la membrana tectorial significa que su comportamiento afecta fuertemente la forma en que esos pelos responden al sonido.
"Mecánicamente, es gelatina", dice Freeman, que describe la pequeña membrana tectorial, que es más delgada que un cabello. Aunque es esencialmente una estructura saturada similar a una esponja hecha principalmente de agua ", si la aprieta tan fuerte como ustedpuede, no se puede sacar el agua. Se mantiene unida por fuerzas electrostáticas ", explica. Pero aunque hay muchos materiales a base de gel en el cuerpo, incluidos el cartílago, la elastina y los tendones, la membrana tectorial se desarrolla a partir de un conjunto diferentede instrucciones genéticas.
El propósito de la estructura era un rompecabezas inicialmente. "¿Por qué querrías eso?", Dice Sellon. Sentado justo encima de la sensible estructura de captación de sonido, "es el tipo de cosa que amortigua la mayoría de los tipos de micrófonos".dice: "Sin embargo, es esencial para la audición", y cualquier defecto en su estructura causado por variaciones genéticas puede degradar significativamente la audición de una persona.
Después de pruebas detalladas de la estructura microscópica, el equipo descubrió que el tamaño y la disposición de los poros dentro de ella, y la forma en que esas propiedades afectan la forma en que el agua dentro del gel se mueve hacia adelante y hacia atrás entre los poros en respuesta a la vibración, hace que la respuesta desistema completo altamente selectivo. Tanto los tonos más altos como los más bajos que llegan al oído se ven menos afectados por la amplificación proporcionada por la membrana tectorial, mientras que las frecuencias medias están más amplificadas.
"Está sintonizado a la perfección para obtener la señal que necesita", dice Sellon, para amplificar los sonidos que son más útiles.
El equipo descubrió que la estructura de la membrana tectorial "parecía sólida pero se comportaba como un líquido", dice Freeman, lo que tiene sentido ya que está compuesta principalmente de líquido. "Lo que estamos descubriendo es que la membrana tectorial es menossólido de lo que pensábamos ". El hallazgo clave, que según el equipo no había anticipado, fue que" para las frecuencias medias, la estructura se mueve como un líquido, pero para las frecuencias altas y bajas, solo se comporta como un sólido ".
En general, los investigadores esperan que una mejor comprensión de estos mecanismos pueda ayudar a idear formas de contrarrestar diversos tipos de discapacidad auditiva, ya sea a través de ayudas mecánicas como implantes cocleares mejorados o intervenciones médicas como medicamentos que pueden alterar los nanoporos olas propiedades del líquido en la membrana tectorial. "Si el tamaño de los poros es importante para el funcionamiento de la audición, hay cosas que puede hacer", dice Freeman.
Otros autores del artículo incluyen Mojtaba Azadi, Ramin Oftadeh y Alan Grodzinsky en MIT y Hadi Tavakoli Nia en el Hospital General de Massachusetts y la Escuela de Medicina de Harvard. Esta investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Nacional de Ciencias.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por David L. Chandler. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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