Selbst in einem überfüllten Raum voller Hintergrundgeräusche , ist das menschliche Ohr bei Tuning bemerkenswert geschickt , um einer Stimme - ein Kunststück, das bemerkenswert schwierig für Computer passend erwiesen hat. Eine neue Analyse der zugrunde liegenden Mechanismen , die von Forschern am MIT durchgeführt hat Erkenntnisse , die letztlich zu einer besseren Maschine Gehör führen könnte vorgesehen , und vielleicht besser zu Hörgeräten als auch.
Unsere Ohren " Selektivität , es stellt sich heraus , ergibt sich aus der Evolution präzise Abstimmung der eine sehr kleine Membran , innerhalb des Innenohrs , die so genannte Deckmembran . Die Viskosität dieser Membran - ihre Festigkeit , oder deren Fehlen - abhängig von der Größe und Verteilung der winzigen Poren , nur einige zehn Nanometer . Dies wiederum sorgt für eine mechanische Filterung , die zu klären, bestimmte Sounds hilft .
Die neuen Erkenntnisse werden in der Biophysical Journal von einem Team von MIT Student Jonathan Sellon führte berichtet , einschließlich Wissenschaftler Roozbeh Ghaffari , ehemaliger Doktorand Shirin Farrahi und Professor für Elektrotechnik Dennis Freeman . Das Team arbeitete mit Biologe Guy Richardson von der University of Sussex .
In anspruchsvollen zwischen konkurrierenden Klängen , ist das menschliche Ohr "außerordentliche Vergleich zu herkömmlichen Sprach- und Sound - Erkennungs-Technologien ", sagt Freeman . Die genauen Gründe haben blieb schwer - aber die Bedeutung der Deckmembran , in der Cochlea oder Innenohr befindet , hat sich in den letzten Jahren deutlich , vor allem durch die Arbeiten von Freeman und seine Kollegen . Nun scheint es, daß eine fehlerhafte Annahme beigetragen , den jahrelangen Schwierigkeiten beim Verständnis der Bedeutung dieser Membran.
Ein Großteil unserer Fähigkeit, Geräusche zu unterscheiden ist zwischen den Frequenz -basiert, sagt Freeman - so Forscher hatten " davon ausgegangen , dass das besser wir Frequenz zu lösen , desto besser können wir hören konnte. " Diese Annahme erweist sich nicht immer wahr zu sein.
In der Tat, Freeman und seine Co-Autoren zuvor festgestellt, dass tectorial Membranen mit einer bestimmten genetischen Defekt sind eigentlich sehr empfindlich auf Schwankungen in der Frequenz - und das Ergebnis ist schlechter hören, nicht besser.
Das MIT- Team stellte fest, " eine grundlegende Abwägung zwischen wie gut können Sie verschiedene Frequenzen zu lösen und wie lange es dauert , es zu tun ", erklärt Freeman . Das macht die feinere Frequenzunterscheidung zu langsam , die in der realen Welt Klang Selektivität zu sein .
Frühere Arbeiten von Freeman und Kollegen haben gezeigt, dass die Deckmembran spielt eine fundamentale Rolle in Ton Diskriminierung , indem Wellen, die eine bestimmte Art von sensorischen Rezeptor zu stimulieren. Dieser Prozess ist von wesentlicher Bedeutung bei der Entschlüsselung konkurrierenden Töne , aber es war zu schnell erfolgt für neuronale Prozesse, um Schritt zu halten. Nature , im Verlauf der Evolution, scheint eine sehr effektive elektromechanische System hergestellt wurden , Freeman sagt , daß mit der Geschwindigkeit dieser Schallwellen halten.
Das neue Werk wird erklärt, wie Struktur der Membran bestimmt, wie gut es Sound -Filter . Das Team untersuchte zwei genetische Varianten , die Nanoporen in der Deckmembran kleiner oder größer als normal zu sein verursachen. Die Porengröße beeinflußt die Viskosität der Membran und seine Empfindlichkeit auf unterschiedlichen Frequenzen .
Die Deckmembran ist schwammig , mit winzigen Poren durchsetzt . Durch das Studium , wie die Viskosität ändert sich mit Porengröße war das Team in der Lage, festzustellen , dass die typische Porengröße bei Mäusen beobachtet - etwa 40 Nanometer - stellt eine optimale Größe für die Kombination von Frequenzunterscheidung mit Gesamtempfindlichkeit . Poren, die größer oder kleiner beeinträchtigen hörig sind .
" Es ändert wirklich die Art, wie wir über diese Struktur zu denken ", sagt Ghaffari . Die neuen Ergebnisse zeigen, dass die Viskosität der Flüssigkeit und Poren sind tatsächlich wesentlich für ihre Leistung. Ändern der Größen Tektorialmembran Nanoporen , über biochemische Manipulation oder andere Mittel können bieten einzigartige Möglichkeiten, um zu hören Empfindlichkeit und Frequenzunterscheidung zu ändern.
Geschrieben von: David Chandler, MIT Nachrichten Büro