Библиотека по физике Библиотека по физике
Новости    Библиотека    Энциклопедия    Биографии    Ссылки    Карта сайта    О сайте


12.04.2013

Ухо лягушки, похоже, использует встроенный активный усилитель звука

Способность человеческих ушей замечательно слышать и различать звуки — постоянный предмет некоторого недоумения. Мы слишком хорошо — с точки зрения известных науке принципов — делаем и то и другое. По крайней мере попытки создания искусственных аналогов указывают именно на это, равно как и эксперименты с подопытными добровольцами.

Одной из главных проблем остаются пока волоски внутреннего уха, что содержат тысячи волосковых клеток, в составе каждой из которых — пучок из 30–50 стереоцилий, нитей, высовывающихся из волоскового пучка на верхней поверхности волосковой клетки.

Пучки стереоцилий внутреннего уха лягушки одновременно выполняют функции, которые в нашем ухе возложены на улитку (Фото Bechara Kachar / Wikimedia Commons)
Пучки стереоцилий внутреннего уха лягушки одновременно выполняют функции, которые в нашем ухе возложены на улитку (Фото Bechara Kachar / Wikimedia Commons)

Юттана Роонгтумскул (Yuttana Roongthumskul) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) вместе с группой коллег попробовал проанализировать, как именно эти волоски будут воспринимать сигнал очень низкой пороговой величины. Исследователи работали in vitro с волосковыми пучками лягушки-быка. Почему с лягушкой, а не с млекопитающим? Увы, эволюция сделала слуховую систему млекопитающих намного сложнее, чем у иных классов. Поэтому, чтобы чётко разобраться в основах, пришлось брать куда проще устроенный слух, не обладающий даже улиткой.

Эксперименты подтвердили раннее наблюдение: пучки стереоцилий время от времени спонтанно колеблются вне связи с внешними звуками. «Эти автоакустические колебания никогда не наблюдались in vivo, но мы знаем, что во внутреннем ухе есть что-то активное, нечто, генерирующее звук», — объясняет исследователь. По его мнению, спонтанные колебания пучков могут использоваться для синхронизации со слабым входящим сигналом, чтобы создать своего рода активное усиление звука, который уху предстоит уловить.

Учёные использовали высокоскоростные камеры, чтобы поймать такую синхронизацию. Выяснилось, что если входящий звук силён, то всегда присутствует синхронизация по фазе колебаний стереоцилий и звука. А вот если звук слаб, то, напротив, наблюдается проскальзывание фазы: периодически фазы колебаний стереоцилий и звука совпадают, затем на какое-то время теряются, потом вновь синхронизируются.

Увы, наблюдать колебания стереоцилий in vivo пока чрезвычайно сложно
Увы, наблюдать колебания стереоцилий in vivo пока чрезвычайно сложно

Эти наблюдения показывают, что фазовая динамика колебаний волосковых клеток и звуков базируется не на той группе уравнений, которой они описывались до сих пор. Новые уравнения, применявшиеся исследователями для моделирования, демонстрируют, что после получения сигнала реакция уха оказывается весьма быстрой и высокочувствительной.

Тем не менее это лишь начало пути: в живом организме (где наблюдения за волосковыми клетками слишком сложны) ничего такого никто пока не видел, да и с пониманием источника экстремальной чувствительности есть проблемы. «Мы пока не знаем, почему человек слышит звуки в 0 дБ, особенно те из них, что вызывают вибрации, находящиеся ниже уровня тепловых флуктуаций или фонового шума самого уха», — обозначает следующие цели группы г-н Роонгтумскул.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Physical Review Letters.

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.

Александр Березин


Источники:

  1. КОМПЬЮЛЕНТА




Пользовательского поиска




Пять неожиданных и грандиозных открытий физики

Мария Склодовская-Кюри - единственная в истории женщина, получившая две Нобелевские премии

Нобелевская премия по физике — 2017 - за решающий вклад в создание детектора LIGO и регистрацию гравитационных волн

Виталий Гинзбург, лауреат Нобелевской премии по физике 2003 г.

Физики превратили непроводящий полимер в полупроводник силой звука

Десять невозможных вещей, ставших возможными благодаря современной физике

Физики нашли возможную брешь в Стандартной модели

Ученые объяснили звуки метеоров

Теория эмерджентности: что такое реальность?

Ученые математически доказали недостижимость абсолютного нуля температуры

Четыре крупнейших ошибки в научной жизни Эйнштейна






© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://physiclib.ru/ 'PhysicLib.ru: Библиотека по физике'

Рейтинг@Mail.ru