وجد العلماء مجموعة مخفية من التشكيلات في أذن الإنسان

في محاولةٍ لفهم أفضل لكيفية سماع الأذن الداخلية للضوضاء الأكثر هدوءاً، اصطدم الباحثون من جامعة ييل بطريقة جديدة محتملة لمعالجة جسم الإنسان للأمواج الصوتية بشكلٍ فعال، التي قد تساعدنا على غربلة الترددات المنخفضة.

قال الفيزيائي بنيامين ماشتا: “نحن شرعنا في فهم كيف للأذن أن تضبط نفسها لتتبّع الأصوات الخافتة دون أن تصبح غير مستقرة وأن تستجيب حتى في غياب الأصوات الخارجية”.

“لكن ببلوغنا القاع من هذا عثرنا على مجموعة من التشكيلات الميكانيكية ذات التردد المنخفض التي من المحتمل أنها مدعومة من القوقعة”.

تكشف عملية النمذجة الرياضية لعضو الاستشعار السمعي الشبيه بالحلزون والمعروف بالقوقعة التي قام بها ماشتا وفريقه عن طبقة جديدة من التعقيد في كيفية معالجة سمعنا للموجات الصوتية بشكلٍ فعال لإيجاد معنى لها في كل تلك الضوضاء.

لجعلها أصواتاً يمكننا سماعها، تدفع الاهتزازات وتسحب بقع ذات تردد محدد من الشعيرات الدقيقة في غشاء القوقعة، مما يرغم الشعيرات على إصدار إشارات عصبية تنتقل إلى الدماغ.

يمكن لهذه الاهتزازات أن تفقد قوتها عندما تطوف على طول سطح الغشاء حيث تتبلد النغمات وينقص حجم الصوت. لقد كان من المفهوم لبعض الوقت أن البقع المنفصلة من شعيرات القوقعة يمكنها أن تضخم اهتزازات السطح بدقة، ركلة في الوقت المناسب لتساعد في سماعنا للنغمات التي تكون تلك البقع هي الأكثر حساسية لتتبعها.

يبدو أن للأذن الآن منعكس مماثل يضبط موجات السطح على نطاق واسع بغض النظر عن نغمتها، حيث يحقق توازناً حساساً ويلغي الضوضاء غير المرغوب بها بدون إدخال أصوات وهمية.

و تشير النماذج إلى أن الشعيرات فائقة الحساسية التي تحدد الغشاء القاعدي في القوقعة يمكن أن تعمل بكلا الطريقتين، المتموضعة، والجماعية الأكثر امتداداً، متكيفة حسب الحاجة لمعالجة الموجات الصوتية عند تحويلها إلى إشارات كهربائية.

مفتاح للنتائج الجديدة هو اكتشاف أن أجزاءً واسعة من الغشاء القاعدي يمكن أن تعمل مجتمعة ككيان وحيد للترددات الصوتية المنخفضة حيث تساعد القوقعة أن تعالج الاهتزازات الداخلة بشكل أفضل وتمنع الأذن أن تكون مثقلة بالأصوات ذات الأحجام الأضخم.

تقدم لنا النتائج فهماً أكثر تفصيلاً عن كيفية عمل القوقعة والأذن، كذلك كيفية تطور مشاكل السمع وإتاحة الفرص للأبحاث المستقبلية في وظائف الأذن.

و تقول عالمة الفيزياء الحيوية النظرية إيزابيلا غراف، العاملة سابقاً في جامعة ييل والآن في المختبر الأوروبي للبيولوجيا الجزيئية في ألمانيا: “بما أن هذه الأوضاع المكتشفة حديثاً تظهر الترددات المنخفضة، نحن نعتقد أن نتائجنا قد تساهم أيضاً في فهم أفضل لسماع الترددات المنخفضة، التي ما تزال نطاقاً نشطاً للبحث”.

يعتبر السمع منخفضا في حدود 1000-20 هرتز. وبالتماشي مع الدراسات السابقة، من الممكن أن سلوك الخلية الشعيرية المشار إليه في هذا البحث أمراً بالغ الأهمية في تتبع الأصوات الأكثر هدوءاً وتمريرها إلى الدماغ.

وكتب الباحثون في ورقتهم المنشورة: “إن استكشاف هذه التشكيلات الموسعة وتأثيرها على السمع لا يزال يمثل سبيلاً مثيراً للبحث المستقبلي”.