GIGPORT.RU ГЛОБАЛЬНЫЙ ИННОВАЦИОННЫЙ ГИПЕРПОРТАЛ
  ГЛАВНАЯ НОВОСТИ АФИША ПРОЕКТЫ ИННОВАЦИИ ТУРИЗМ РАЗВЛЕЧЕНИЯ  
       
 
       
Электроника   Бытовая техника   Спорт и отдых   Софт и игры   Видео и музыка на DVD и Blu-ray   Музыка   Антиквариат и винтаж  

2

vkontakte.ru mail.ru facebook.com twitter.com ok.ru plus.google.com  information rss
       
ОБЩЕСТВО ЭКОНОМИКА И БИЗНЕС ПРОИСШЕСТВИЯ НАУКА И HI-TECH КОМПЬЮТЕРЫ И СОФТ АВТО-МОТО КОСМОС НАНОТЕХНОЛОГИИ МЕДИЦИНА КУЛЬТУРА СПОРТ РАЗНОЕ
 
 
 
 
НАНОПОРЫ, ЗВУКИ И ФОНОВЫЙ ШУМ  

НАНОПОРЫ МЕМБРАНЫ ВНУТРЕННЕГО УХА, ЗВУКИ И ФОНОВЫЙ ШУМ




19.03.2014 медицина, нанотехнологии, слух, слуховой аппарат


Учёные Массачусетского технологического института электротехники обнаружили механизм селекции нашим слухом отдельных звуков из фонового шума. Оказалось, что в основе этого механизма лежат нанопоры мембраны внутреннего уха.
   
  Более 30 млн американцев страдают от потери слуха, а около 6 млн пользуются слуховыми аппаратами. Причём эти аппараты часто оказываются крайне неэффективными в условиях повышенного шума, например в ресторанах, где сложно отличить голос вашего собеседника от фонового шума.

Американские учёные из Массачусетского технологического института электротехники решили выяснить, как наше ухо распознаёт отдельные звуки при сильном фоновом шуме. Результаты исследований можно будет применить в слуховых аппаратах, имитирующих способности уха — сосредотачиваться в нужный момент на определённых частотах.

Но чтобы сделать это, аппарат должен распознавать тонкие различия в звуках. Человеческое ухо очень изысканно адаптировано для выполнения этой задачи, и основной механизм, отвечающий за эту селективность, до сих пор оставался неясным. Новые данные, полученные в Массачусетском технологическом институте, позволили выявить совершенно новый механизм, посредством которого человеческое ухо распознаёт звуки. Сделанное учёными открытие поможет улучшить, следующие поколения слуховых аппаратов.
   
 
НАНОПОРЫ, ЗВУКИ И ФОНОВЫЙ ШУМ   «Мы включили в слуховые аппараты всё, что знаем о том, как звуки сортируются, но они всё ещё не очень эффективны в проблемных средах, таких как рестораны, или везде, где есть конкурирующие динамики», — говорит Деннис Фриман, профессор Массачусетского технологического института электротехники, который ведёт научно-исследовательскую группу. «Если бы мы знали, как ухо сортирует звуки, мы могли бы построить аппарат, который сортирует их таким же образом». В 2007 г., в Трудах Национальной академии наук, Фриман и его соратники AJ Aranyosi и ведущий автор Roozbeh Гаффари показали, что крошечная, гелеобразная покровная мембрана, расположенная во внутреннем ухе, координирует свои действия с базилярной мембраной для тонкой настройки уха, делая его способным различать звуки.
   
  В прошлом месяце они сообщили в Nature Communications, что мутация в одном из белков текториальной мембраны препятствует этому процессу.

Более 50 лет было известно, что звуковые волны, поступающие в ухо, проходят по спиралевидной улитке, заполненной жидкость, во внутреннее ухо. Клетки волос, выстилающие лентообразную базилярную мембрану в улитке, переводят звуковые волны в электрические импульсы, которые посылаются в мозг. Как океанские волны разрываются на пляже, звуковые волны «ломаются» в различных точках вдоль базилярной мембраны. Разрывы и помогают уху, разбирать звуки различных частот.

До недавнего времени роль текториальной мембраны в этом процессе была не ясна. В своей работе, Фриман и Гаффари показали, что покровная мембрана несёт волны, которые перемещаются из стороны в сторону, в то время как волны вверх и вниз распространяются вдоль базилярной мембраны. Вместе эти две мембраны работают так, чтобы волосковые клетки могли обнаружить отдельные звуки, но недостаточно хорошо, чтобы отделить звуки друг от друга.
   
 
НАНОПОРЫ, ЗВУКИ И ФОНОВЫЙ ШУМ   Большинство слуховых аппаратов состоят из микрофона, который принимает звуковые волны из окружающей среды, а также динамика, который усиливает их и посылает в среднее и внутреннее ухо. Десятилетиями, уточнения касались основной конструкции, но никто не мог преодолеть фундаментальную проблему. Вместо селективного усиления голоса одного человека, усиливаются все звуки, в том числе фонового шума.

Фримен считает, что новая модель, включающая взаимодействие волн, бегущих между покровной и базилярной мембранами, улучшит наше понимание механизма слуха. А это приведёт к созданию слуховых аппаратов с повышенной обработкой сигналов.
   
  Такое устройство может помочь настроиться на определённый диапазон частот, например, голоса человека, которого вы хотите слушать, и только эти звуки будут усиливаться. Как ни странно, но большинство новых конструкций слуховых аппаратов не предлагают значительных улучшений.

Однако наш слух зависит не только от особенностей покровной и базилярной мембран. Учёные MIT считают, что в основе нашей способности настраивать слух на один голос лежат нанопоры, микроскопические отверстия внутреннего уха. Даже в переполненном зале, полном фонового шума, человеческое ухо удивительно искусно в настройке на один голос — подвиг, который оказался исключительно трудной задачей для компьютеров.
   
 
НАНОПОРЫ, ЗВУКИ И ФОНОВЫЙ ШУМ   Новый анализ основных механизмов, проведённый исследователями в Массачусетском технологическом институте, предоставил идеи, которые, в конечном счёте, могут привести к улучшению слуховых аппаратов. Оказывается, что наш слух зависит от точной настройки крошечной мембраны, во внутреннем ухе, называемой текториальной мембраной. Вязкость этой мембраны — её твердость, или отсутствие таковой — зависит от размера и распределения крошечных пор, всего в несколько десятков нанометров в ширину. Это, в свою очередь, обеспечивает механическую фильтрацию, которая помогает разобраться в определении звуков. Как среди конкурирующих звуков, человеческое ухо распознаёт нужные, остаётся непостижимым.
   
  Важность текториальной мембраны, расположенной внутри улитки, или внутреннего уха, стала ясна лишь в последние годы, и во многом благодаря работе Фримена и его коллег. Работа Фримена показала, что покровная мембрана играет фундаментальную роль в звуковой дискриминации путём проведения волн, которые стимулируют особый вид сенсорных рецепторов. Этот процесс имеет особое значение в расшифровке конкурирующих звуков, но это происходит слишком быстро для нервных процессов. В процессе эволюции природа, по-видимому, создала очень эффективную электромеханическую систему, которая может поспевать за скоростью звуковых волн.

Новая работа объясняет, как структура мембраны, определяет, насколько хорошо она фильтрует звук. Команда изучила два генетических варианта, которые вынуждают текториальную мембрану быть меньше или больше, чем обычно. Размер пор влияет на вязкость мембраны и её чувствительность к разным частотам. Покровная мембрана является губкой, пронизанной мелкими порами. Изучая, как её вязкость зависит от размера пор, команда смогла определить, что типичный размер пор, наблюдаемый у мышей — около 40 нанометров — представляет собой оптимальный размер для объединения дискриминации частоты с общей чувствительностью.

«Поры, которые больше или меньше ухудшают слух. Это действительно меняет наше представление об этой структуре», — говорит Гаффари. Новые результаты показывают, что вязкость жидкости и поры на самом деле имеют большое значение для слуха. Изменение размеров текториальных мембранных нанопор, через биохимические манипуляции или другими средствами, может обеспечить уникальные способы изменения чувствительности слуха и частоты дискриминации.
   
 
НАНОПОРЫ, ЗВУКИ И ФОНОВЫЙ ШУМ   Уильям Brownell, профессор отоларингологии Медицинского колледжа: «Это первое исследование, которое предлагает, что пористость может повлиять на кохлеарную настройку. Эта работа поможет в разработке конкретных программ по устранению проблем слуха».


Источник: GIGPORT.RU
 
Нравится
 
 
 
 
 
 
 
GIGPORT.RU ГЛОБАЛЬНЫЙ ИННОВАЦИОННЫЙ ГИПЕРПОРТАЛ
ГИПЕРПОРТАЛ
ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ
ИНТЕРЕСНОЕ В МИРЕ
ОНЛАЙН ГИПЕРМАРКЕТ
ДОСКА ОБЪЯВЛЕНИЙ
РАЗВЛЕЧЕНИЯ
ГИПЕРПОРТАЛ
 
     
 
Книги   Детям и мамам
 
     
 
Одежда, обувь, аксессуары   Красота и здоровье
 
     
 
 
     
   
     
   
     
       
  COPYRIGHT
 
  Рейтинг@Mail.ru   Яндекс.Метрика   Проверка тиц pr