Физики нашли новый режим обработки звука в человеческом ухе

Для обработки звука человеческое ухо преобразует звуковые волны в электрические сигналы. Этот процесс происходит в улитке — выстланном мембраной спиралевидном органе внутреннего уха, поверхность которого покрыта чувствительными волосками.

Люди способны улавливать звуки в диапазоне примерно от 20 до 16 000 герц. Как только звуковые волны попадают в улитку, они начинают вести себя как механические поверхностные волны, распространяющиеся вдоль покрытой волосками поверхности органа.

Физики исследовали распространение волн в улитке с помощью математического моделирования. Они открыли новый механизм обработки звука в этом органе. Результаты опубликованы журнале PRX Life.

«Мы хотели понять, как ухо настраивается на распознавание слабых звуков, не становясь нестабильным. Дойдя до сути физических процессов, мы наткнулись на новый механизм обработки низкочастотных звуков», — рассказал физик Бенджамин Махта (Benjamin Machta).

Ранее известные механизмы обработки звука в ухе такие: каждый чистый тон воспринимается строго в одной точке улитки. Волосковые клетки в этом месте затем сообщают мозгу, что он услышал.

Также волоски действуют как механические усилители, нагнетая энергию в звуковые волны. Этот механизм компенсирует влияние силы трения и помогает звукам попасть к нужной точке улитки. Передача необходимого количества энергии волосками и основанная на этом постоянная корректировка имеют решающее значение для точности слуха, отметили исследователи.

Физики из Йельского университета в США обнаружили новый режим обработки звука в улитке. В этом расширенном режиме большая часть выстилающей поверхность улитки мембраны реагирует и движется целиком, даже для одного тона. Этот общий ответ на звук ограничивает то, как волосковые клетки отвечают на входящие волны и перераспределяют энергию во внутреннем ухе.

Выявленный учеными механизм работает со звуками низкой частоты. Исследователи считают, что их открытие приведет к развитию понимания низкочастотного слуха.