هل سبق لك أن تساءلت كيف تسمع أصواتًا خافتة جدًا؟ 🤔 يبهرنا جسمنا البشري دائمًا بقدراته المذهلة! 💫 أُجري بحثٌ جديدٌ يكشف عن أسرارٍ جديدةٍ حول كيفية عمل الأذن البشرية.

اكتشف الباحثون مجموعةً معقدةً، لم تكن معروفة سابقًا، من “أنماط” داخل الأذن البشرية، تُحدد كيفية تكبير الأذن للأصوات الهادئة، وتحمُل الانفجارات الصاخبة، وتتميز بنطاق واسع من ترددات الصوت. 🔬

باستخدام نماذج رياضية، درس الباحثون نموذجًا مصغرًا من قصبة الأذن، وهي عضو حلزوني الشكل في الأذن الداخلية، وكشفوا عن طبقة جديدة من التعقيدات.

هذه النتائج تقدم نظرة جديدة على دقة السمع البشرية المذهلة! 👀 اقرأ المزيد عن هذا البحث.

يقول بنيامين ماختا، أستاذ مساعد في الفيزياء بجامعة ييل والمؤلف المشارك الرئيسي لدراسة جديدة في مجلة PRX Life: “لقد سعينا لفهم آلية ضبط الأذن للكشف عن الأصوات الخافتة دون أن تصبح غير مستقرة أو تستجيب حتى في غياب الأصوات الخارجية.”

“ولكننا لاحظنا مجموعة جديدة من الأنماط الميكانيكية منخفضة التردد داخل القوقعة، ربما تدعمها.”

في البشر، تحول القوقعة الصوت إلى إشارات كهربائية. 🧠 يمكننا سماع الأصوات بترددات مذهلة تمتد على نطاق واسع، من أصوات هادئة جدًا إلى أصوات قوية جدًا.

بمجرد دخول موجات الصوت إلى القوقعة، تصبح موجات سطحية تنتقل على طول غشاء القاعدة المبطن بالشعر في القوقعة.

يقول أشيش مومي، طالب دراسات عليا في الفيزياء بجامعة ييل والمؤلف الأول للدراسة: “كل نغمة نقية تُسمع في نقطة محددة على طول غشاء القاعدة. ثم تخبر خلايا الشعر الدماغ بالنغمة التي تسمعها.” 🎶

ولكن هذه الشعيرات تلعب دورًا أكبر! فهي تعمل كـ “مضخات ميكانيكية” تُضخ الطاقة في الموجات الصوتية لتجاوز الاحتكاك ووصولها إلى وجهتها. ويُعد ضخ الطاقة المناسبة أمرًا بالغ الأهمية للسماع الدقيق.

ولكن هذا ليس كل شيء! اكتشف الفريق مجموعة ثانية من أنماط السمع داخل القوقعة.

في هذه الأنماط الموسّعة، يتفاعل جزء كبير من غشاء القاعدة معًا، حتى مع نغمة واحدة. يُفرض هذا التفاعل الجماعي قيودًا على استجابة الخلايا الشعرية للصوت الوارد وكيفية ضخ الخلايا الشعرية للطاقة في غشاء القاعدة.

“نظرًا لأن هذه الأنماط المكتشفة حديثًا تُظهر ترددات منخفضة، نعتقد أن نتائجنا قد تساهم في فهم أفضل لسماع الترددات المنخفضة، وهو مجال بحث نشطٌ إلى الآن”، تقول إيزابيلا جراف، باحثة ما بعد الدكتوراه السابقة في جامعة ييل، والآن تعمل في مختبر البيولوجيا الجزيئية الأوروبي في هايدلبرغ، ألمانيا.

تعاونت جراف وماشتا في سلسلة من الدراسات في السنوات الأخيرة، استخدما فيها نماذج رياضية ومفاهيم فيزياء الإحصاء لفهم أفضل للأنظمة البيولوجية، مثل حساسية الأفعى الحفرة لتغير درجة الحرارة والتفاعل بين مراحل المادة التي تلامس بعضها البعض داخل أغشية الخلايا.

مايكل آبوت من جامعة ييل وجوليان روبينفين من جامعة هارفارد هما مؤلفا الدراسة الجديدة.

تم دعم البحث من المعاهد الوطنية للصحة، وجائزة باحث سيمونز، ومؤسسة البحث الألمانية.

المصدر: جامعة ييل

تمت الاستعانة بمصادر من: المصدر