การศึกษาความไวต่ออุณหภูมิของเสียงสะท้อนจากหูชั้นในแบบเกิดขึ้นได้เองโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการเคลื่อนไหวของเซลล์ขน

Abstract

หูชั้นในของสัตว์มีกระดูกสันหลังไม่เพียงแต่ทำหน้าที่รับเสียงแต่ยังสามารถสร้างเสียงสะท้อนเมื่อไม่มีเสียงกระตุ้นจากภายนอก เรียกว่าเสียงสะท้อนจากหูชั้นในแบบเกิดขึ้นเองหรือเสียงเอสโอเออี (Spontaneous otoacoustic emissions, SOAEs) ผลการทดลองวัดเสียงเอสโอเออีในกบและสัตว์จำพวกกิ้งก่าพบว่าความถี่ของเสียงเอสโอเออีมีค่าสูงขึ้นแบบเชิงเส้นกับอุณหภูมิร่างกาย นอกจากนี้ขนาดของการเปลี่ยนแปลงความถี่ยังขึ้นอยู่กับความถี่เริ่มต้นของเสียงเอสโอเออีแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล เสียงเอสโอเออีอาจเกิดจากเซลล์ขน (Hair cell) หรือเซลล์รับเสียงภายในหูชั้นใน ที่มัดขน (Hair bundle) สามารถสั่นได้เองแม้ไม่มีแรงกระตุ้นจากภายนอก ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิต่อของการสั่นได้เองของมัดขน โดยใช้แบบจำลองเกทติงสปริงซึ่งเป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายมัดขนเป็นระบบสองสถานะ (Two-state system) ผลการวิจัยพบว่าการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและค่าคงที่สปริงของเกทติงสปริงส่งผลต่อแอมพลิจูดและความถี่ของการสั่นของมัดขนผ่านการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของแผนภาพพลังงานของช่องไอออน นอกจากนี้ผลจากการจำลองเชิงตัวเลขและจากผลเฉลยเชิงวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่ามีผลต่างพลังงานภายในที่เหมาะสมซึ่งแสดงความถี่ของการสั่นและความไวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสูงสุด และเมื่อกำหนดให้ค่าคงที่สปริงของเกทติงสปริงมีค่าขึ้นกับอุณหภูมิ พบว่าความไวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมีค่าสูงขึ้น สุดท้ายนี้ความไวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจากแบบจำลองให้ผลสอดคล้องกับผลที่ได้จากการทดลอง งานวิจัยนี้ได้ให้หลักฐานเพิ่มเติมว่าเสียงเอสโอเออีเกี่ยวข้องกับกระบวนการสั่นได้เองของมัดขน