Afin de transformer les vibrations enchevêtrées et aéroportées en sons reconnaissables, votre oreille repose sur une chaîne d'assemblage miniature d'os, de fibres, de tissus et de nerfs. Ensuite, il y a le "Jell-O".
Il n'y a pas de gélatine réelle dans vos oreilles, bien sûr (si vous faites l'hygiène correctement). Mais selon Jonathan Sellon, professeur invité au MIT et auteur principal d'une nouvelle étude dans la revue Physical Review Letters, il y a une fine tache de tissu "Jell-O-like" qui traverse votre oreille interne et aide les ondes sonores à atteindre les récepteurs nerveux spécifiques dont ils ont besoin pour entrer en contact avec votre cerveau. Cette goutte utile est connue sous le nom de membrane tectoriale.
"La membrane tectoriale est un tissu gélatineux composé à 97% d'eau", a expliqué Sellon à Live Science. "Et il se trouve au-dessus des minuscules récepteurs sensoriels de l'oreille interne (ou cochlée) qui traduisent les ondes sonores en un signal électrique que votre cerveau peut interpréter."
Alors, pourquoi recouvrir l'équipement hypersensible de prise de son de vos oreilles avec une couche de Jell-O? Sellon voulait savoir quand il a commencé ses recherches sur la membrane tectoriale il y a huit ans. Maintenant, dans leur nouvelle étude (publiée le 16 janvier), lui et ses collègues pensent qu'ils pourraient avoir une réponse.
Avec leurs pointes pénétrant dans les entrailles gluantes de la membrane, les cellules des récepteurs sensoriels de l'oreille interne (également appelées "cellules ciliées") se regroupent en faisceaux sur toute la longueur de votre cochlée, chacune étant conçue pour répondre au mieux à une gamme de fréquences différente; les hautes fréquences sont mieux traduites par les cellules à la base de la cochlée, tandis que les basses fréquences s'amplifient mieux au sommet de la cochlée. Ensemble, ces récepteurs velus vous permettent d'entendre des milliers de fréquences sonores différentes.
"La membrane tectoriale aide en fait la cochlée à séparer les sons basse fréquence des sons haute fréquence", a déclaré Sellon. "La façon dont il le fait consiste à" régler "sa propre rigidité, un peu comme les cordes d'un instrument."
Sellon et ses collègues ont extrait plusieurs membranes tectoriales de souris de laboratoire. À l'aide de minuscules sondes, les chercheurs ont agité les membranes à différentes vitesses pour simuler comment le gel pourrait pousser contre les cellules ciliées en réponse à différentes fréquences sonores. L'équipe a testé une gamme de fréquences entre 1 hertz et 3000 hertz, puis a écrit quelques modèles mathématiques pour extrapoler les résultats pour des fréquences encore plus élevées (les humains peuvent généralement entendre entre 20 hertz et 20000 hertz, a noté Sellon).
En général, le gel est apparu plus rigide près de la base de la cochlée, où les hautes fréquences sont captées, et moins rigide à l'apex de la cochlée, où les basses fréquences s'enregistrent. C'est presque comme si la membrane elle-même s'accordait dynamiquement "comme un instrument de musique", a expliqué Sellon.
"C'est un peu comme une guitare ou un violon", a déclaré Sellon, "où vous pouvez régler les cordes pour qu'elles soient plus ou moins rigides en fonction de la fréquence que vous essayez de jouer."
Comment ce Jell-O s'accorde-t-il exactement?
Il s'avère que l'eau s'écoule à travers les pores microscopiques à l'intérieur de la membrane. L'agencement des pores change la façon dont le fluide se déplace à travers la membrane - modifiant ainsi sa rigidité et sa viscosité à différents endroits en réponse aux vibrations.
Cette petite guitare Jell-O pourrait être essentielle pour amplifier certaines vibrations de fréquence à différentes positions le long de la cochlée, a déclaré Sellon, aidant vos oreilles à optimiser la conversion des ondes sonores des vibrations mécaniques en impulsions neuronales.
La disposition des pores permet aux cellules ciliées de répondre plus efficacement à la gamme moyenne de fréquences - par exemple, celles utilisées pour la parole humaine - par rapport aux sons aux extrémités basse et haute du spectre. Ainsi, les ondes sonores dans ces gammes moyennes sont plus susceptibles d'être converties en signaux neuronaux distincts, a déclaré Sellon.
La sensibilité de la membrane pourrait même servir de filtre naturel qui aide à amplifier les sons faibles tout en atténuant le bruit gênant - cependant, a déclaré Sellon, des recherches supplémentaires sur des sujets vivants sont nécessaires pour mieux comprendre tous les mystères de la membrane.
Pourtant, la capacité de réglage du gel pourrait aider à expliquer pourquoi les mammifères peuvent faire face à une déficience auditive importante lorsqu'ils naissent avec des défauts génétiques qui modifient la façon dont l'eau s'écoule à travers leurs membranes tectoriales. Selon les auteurs, des recherches supplémentaires pourraient aider les scientifiques à développer des appareils auditifs ou des produits pharmaceutiques qui aident à corriger ces défauts. Quand ce jour viendra, nous serons toutes les oreilles.
