Исследователи из Уппсальского университета создали первую трехмерную карту слухового нерва, показывающую, где фиксируются различные звуковые частоты. Используя так называемую синхротронную рентгеновскую визуализацию, они смогли проследить тонкие нервные нити и вибрирующий слуховой орган, улитку, и точно выяснить, как распределяются частоты входящего звука. Исследование опубликовано в Scientific Reports.
"Это может сделать лечение с помощью кохлеарных имплантатов для людей с нарушениями слуха более эффективным," говорит Хельге Раск-Андерсен, профессор экспериментальной отологии Упсальского университета.
Звуковые волны имеют разные частоты, то есть количество колебаний, которые они производят каждую секунду, варьируется в зависимости от того, является ли это высокий звук, вызывающий больше вибраций в секунду, или низкий, что приводит к меньшему количеству колебаний. Частота измеряется в герцах (Гц), и человеческое ухо может воспринимать частоты от 20 до 20000 Гц.
Когда звуковые волны захватываются улиткой внутреннего уха, волокнистая соединительная ткань и сенсорные клетки разделяют частоты. Высокочастотные звуки достигают чувствительных к звуку волосковых клеток в нижней части улитки, а низкочастотные звуки соответствующим образом поглощаются в верхних частях улитки.
Исследователи изучили детали этого процесса почти до клеточного уровня. Для этого они использовали синхротронное рентгеновское излучение, передовую и мощную форму томографической визуализации. Поскольку излучение слишком сильное, чтобы его можно было использовать на живых людях, вместо этого были исследованы уши умерших людей. Это исследование позволило определить расположение частот в улитковом нерве и позволило создать трехмерную тонотопическую карту частот.
"Этот вид карты сравним с фортепиано, а клавиши аналогичны всем частотам с аналогичным кодированием. В отличие от фортепиано, которое имеет 88 клавиш, у нас есть около 3400 внутренних слуховых волосковых клеток, каждая из которых кодирует различные частоты. Волосковые клетки прикреплены к базилярной мембране длиной 34 миллиметра, а также настраиваются 12000 внешних волосковых клеток, чтобы мы могли слышать каждый уровень громкости. Эта информация передается в мозг через 30 000 точно настроенных волокон в нашем слуховом нерве," Хельге Раск-Андерсен объясняет.
Слуховые проходы и нервы человека не совсем однородны по внешнему виду. Поэтому исследователи считают, что новые знания могут оказаться чрезвычайно важными для людей, у которых из-за серьезных нарушений слуха есть кохлеарные имплантаты (КИ). CI – это слуховой аппарат, один компонент которого размещен в улитке, чтобы обеспечить прямую электрическую стимуляцию слухового нерва, а другой компонент прикреплен к внешней стороне черепа. Отображение именно того, как выглядит улитка пациента, позволяет лучше индивидуализировать технологию и стимулировать каждую область с правильной частотой.