211service.com
Mīkla par skaņas pastiprināšanu iekšējā ausī
Viena no zīdītāju skaņas noteikšanas sistēmas īpašajām iezīmēm ir diapazons, kurā tā darbojas. Tas sniedzas no 11 KHz putniem līdz 200 KHz jūras zīdītājiem.
Tas ir iespējams tikai tāpēc, ka iekšējā auss pastiprina skaņas līdz pat 4000 reizes. Tas ir milzīgs ieguvums. Patiesībā tik daudz, ka ir grūti samierināties ar parasto domāšanu par mehānisko pastiprināšanu. Tāpēc biologi daudz skrāpē galvu par to, kā auss panāk šo pastiprinājumu.
Daļa no mīklas ir tāda, ka pastiprināšana nav pilnībā pasīva. Iekšējā auss būtībā ir ar šķidrumu pildīta caurule, kuras garumā sadalīta ar plānu elastīgu membrānu. Šī membrāna ir pārklāta ar matu šūnām, kas ir divu veidu.
Tā sauktās iekšējās matu šūnas pārvērš spiediena viļņus šķidrumā elektriskos signālos, ko smadzenes var interpretēt. Tomēr ārējās matu šūnas darbojas kā mehāniski pastiprinātāji. Kad to skar spiediena vilnis, pašas šūnas sāk vibrēt ar tādu pašu frekvenci, tādējādi pastiprinot vilni, kad tas iet.
Problēma ir tāda, ka mērījumi, izmantojot ārējās matiņu šūnas, liecina, ka tie pastiprina spiediena viļņus par aptuveni 10 reizēm, kas ir ievērojami mazāks par nepieciešamo.
Tomēr šodien Tobiass Reihenbahs un Džeimss Hadspets no Rokfellera universitātes Ņujorkā saka, ka ir izstrādājuši vēl citus pasākumus, lai pastiprinātu signālu.
Skaņa iekļūst iekšējā ausī kā spiediena vilnis, kas virzās cauri šķidruma piepildītajai kamerai, izraisot membrānas, kas sadala to garumā, vibrāciju kā gumijas loksni. Tā kā matu šūnas atrodas uz šīs membrānas, tās arī pārvietojas.
Reihenbahs un Hadspets aprēķina, ka ārējo matu šūnu vibrācija ne tikai pastiprina spiediena vilni, bet arī palielina membrānas pārvietošanos, piemēram, bērnam, kurš lēkā uz batuta.
Kad šie efekti apvienojas, tie rada pozitīvu atgriezenisko saiti, kas rada milzīgu ieguvumu. Tas viegli izskaidro 4000x pastiprinājumu. Faktiski komanda saka, ka pieaugums var būt vēl lielāks: kopējais kohleārais pieaugums, šo divu komponentu reizinājums, var pārsniegt 10 000, saka Reihenbahs un Hadspets.
Eksperimentālistiem atliek vien izstrādāt veidu, kā parādīt, ka šis patiesībā ir process, ar kuru tiek panākts ieguvums, kas, protams, nav no vieglākajiem uzdevumiem. Bet tas, kas drīz vien varētu novest pie tā, ka šī mīkla tiks atrisināta uz visiem laikiem.
Atsauce: arxiv.org/abs/1009.2034 : divkāršs ieguldījums zīdītāju iekšējās auss pastiprināšanā