הבנת הנשמע

מדעני מכון ויצמן גילו כי הבדלים בדרגות הקשיחות של הקרום השמיעתי קשורים ליכולת לעבד תדרי-קול שונים. התגלית עשויה לסייע בפיתוח עזרי שמיעה מתקדמים.

אנשים חרשים מצליחים, אומנם, לשמוע בעזרת מכשירי שמיעה מודרניים, אבל איכות השמיעה שמתקבלת בדרך זו נמוכה בהרבה בהשוואה לזו של אנשים שומעים. קשה להאשים בכך את הטכנולוגיה, שכן מערכת השמיעה היא אחת הדוגמאות המרשימות לשיכלול ולתיחכום של הטבע. הבנת המנגנונים המאפשרים לנו לקלוט טווח עצום של תדרים, לאפיין במדויק קולות שונים, להפריד בין קולות בעלי משמעות לבין רעשי רקע, ועוד, היא, לפיכך, צעד ראשון והכרחי בדרך לפיתוח עזרי שמיעה מלאכותיים טובים יותר.

מחקר של ד"ר איתי רוסו מהמחלקה לביולוגיה מבנית במכון ויצמן למדע, שהתפרסם באחרונה  בכתב-העת המדעי "רשומות האקדמיה הלאומית למדעים של ארה"ב" (PNAS), מגלה נתונים חדשים אודות תפקודו של אחד המבנים החשובים באיבר השמיעה - קרום השמיעה, שהוא רקמה דמוית-ג'ל הממוקמת באוזן הפנימית. קרום השמיעה מקשר, בין היתר, בין תאי השיער החיצוניים (אשר קולטים את המידע הקולי כתנודה מכנית, ומגבירים אותו), לבין תאי השיער הפנימיים, אשר ממירים את התנודה המכנית באיתות חשמלי, ומעבירים אותו למוח דרך עצב השמיעה. אישור לתפקידו החיוני של קרום השמיעה התקבל בניסויים שבמסגרתם פגעו בחלבונים המרכיבים את הקרום, ובכך גרמו חירשות מוחלטת.

ד"ר רוסו ותלמידת המחקר רחל גויטע מהמחלקה לביולוגיה מבנית במכון ויצמן למדע, יחד עם חוקרים מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב, בחנו את קשיחותו של קרום השמיעה באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי. המחט הדקה והזעירה של המיקרוסקופ מפעילה לחץ נקודתי על הקרום, וכך מאפשרת קבלת מידע מדויק על מידת ההתנגדות של הקרום, המלמדת על מידת קשיחותו. להפתעתם, גילו המדענים כי מידת הקשיחות משתנה במידה משמעותית לאורך הקרום: קצה אחד של הקרום עשוי להיות קשיח עד פי עשר בהשוואה לקשיחות הקצה האחר. הבדלים אלה נמצאו באזור הבא במגע ישיר עם תאי השיער החיצוניים. בדיקה שנעשתה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק הראתה כי שינוי בארגון סיבי החלבון המרכיבים את הקרום, הם האחראים להבדלים בדרגת הקשיחות: סיבים אלה יוצרים מבנה רפוי, דמוי-רשת, בחלקו הרך של הקרום, והם נעשים צפופים, עד כדי יצירת משטח אחיד, באזור הקשיח יותר.

נתונים מכניים אלה מאפשרים הבנה טובה יותר של תהליכי עיבוד המידע השמיעתי באיבר השמיעה, שכן ככל שקשיחותו של קרום השמיעה רבה יותר, כך עולה התדירות בה הוא רוטט. ואכן, חלקו הרך של הקרום (הרוטט בתדירות נמוכה) מצוי בחלק המעבד ומגביר תדרים נמוכים, ואילו החלק הקשיח (אשר רוטט בתדירות גבוהה) נמצא באזור האחראי על עיבוד תדרים גבוהים. ההתמחות של אזוריו השונים של איבר השמיעה בעיבוד תדרים שונים, מושגת, אפוא, באמצעות שינויים במבנה הסיבים היוצרים את הממברנה השמיעתית, המשפיעים על תכונותיה המכניות. מידע זה עשוי להיות בעל חשיבות לצורך פיתוח עזרי שמיעה בהם קיימת התמחות אזורית לפי תדרים. עם זאת, גם הבדל של סדר גודל בדרגת הקשיחות לא מסביר לגמרי את היכולת של מנגנון השמיעה לטפל בטווח הגדול של התדרים אותו קולטת האוזן האנושית (התדר הגבוה ביותר שהיא קולטת, גדול פי אלף מהתדר הנמוך ביותר שהיא מסוגלת לקלוט). במחקריו הבאים מתעתד ד"ר רוסו לגלות את התכונות שמאפשרות את המנעד הרחב הזה. במקביל הוא מתכנן לבחון קרומי שמיעה פגומים, במטרה לנסות להבין את הגורמים לבעיות שמיעה שונות.