`OOR' VAN SLUIPVLIEG STAAT MODEL VOOR STEREOMICROFOON

Vrouwtjes van de sluipvlieg Ormia ochracea kunnen tot op twee graden nauwkeurig horen uit welke richting een geluid komt. Een topprestatie, omdat haar oren slechts een halve millimeter van elkaar liggen. Er zijn dan ook twee biologische versterkers nodig, zo blijkt uit een onderzoek aan Cornell University. Eén van de onderzoekers is ingenieur en ontwerpt momenteel een minuscule stereomicrofoon voor gebruik in gehoorapparaten, op basis van het wonderlijke gehoor van deze sluipvlieg (Nature, 5 april).

Mensen nemen geluid dat van rechts komt waar doordat het rechter trommelvlies circa vijftien microseconden eerder gaat trillen dan het linker. Daarnaast heeft de trilling rechts een iets grotere amplitude. De verschillen zijn klein, maar voor het zenuwstelsel detecteerbaar, óók als de geluidsbron bijna in het vlak midden tussen de oren ligt.

Voor Ormia-vrouwtjes is goed richtinghoren een must, omdat ze hun eieren op krekels leggen en krekels vindt men het makkelijkst op het gehoor. Hoe de vliegen dit kunnen was jarenlang een raadsel. Omdat de trommelvliezen heel dicht bij elkaar liggen, is het tijdsverschil waarmee de geluidsgolven erop aankomen maximaal 0,05 microseconde. Het verschil in amplitude is ook minimaal. Geen zintuig dat dergelijke kleine verschillen rechtstreeks meten kan. Dat dit bij Ormia wel lukt, is te danken aan het feit dat beide trommelvliezen onderling verbonden zijn met twee ten opzichte van elkaar scharnierende balkjes. Als een geluid de trommelvliezen in trilling brengt, trillen de balkjes met het trommelvlies aan hun kant mee. Bij de frequenties van krekelgeluiden fungeren ze vervolgens als een klankbord. Ze gaan resoneren, waardoor de trilling aanzienlijk versterkt aan het trommelvlies wordt teruggegeven. De kleine verschillen tussen links en rechts worden mee-versterkt en komen binnen het bereik dat een zintuigsysteem kan detecteren.

De zintuigcellen of receptoren voegen hier nog een tweede versterkingsmechanisme aan toe. Zoals elke zenuwcel hebben ze een zekere latentietijd: na iedere impuls duurt het enkele microseconden voor de volgende door kan. De latentietijden van de receptoren in het Ormia-oor worden korter naarmate het trommelvlies heviger trilt. De receptoren kunnen dan per tijdseenheid meer actiepotentialen afgeven. Het toch al versterkte verschil in trilling tussen de trommelvliezen wordt hierdoor nog eens zes keer groter.

Tijdens hun metingen ontdekten de onderzoekers dat de latentietijden van de receptoren enorm kunnen verschillen. Er zit dus veel ruis op de gehoorzenuw. Onduidelijk is hoe Ormia hiermee omgaat, maar misschien beschikt ze over biologische ruisfilters. De uitlopers van een groot aantal receptoren eindigen dan op één zenuwcel. Alleen als een groot deel van de receptoren op hetzelfde moment een impuls afgeeft, wordt deze door de ruisfiltercel doorgegeven aan de hersenen.

Behalve de sluipvlieg kunnen mogelijk ook slechthorenden van dit biologische raffinement profiteren. De microfoons in gehoorapparaten zijn namelijk niet richtinggevoelig. Daardoor is het bijvoorbeeld lastig om een gesprek te volgen als er veel omgevingsgeluid is. Met een op het gehoor van Ormia geïnspireerd ontwerp lijkt het mogelijk een stereomicrofoon te bouwen die klein genoeg is voor inbouw in een gehoorapparaat. (Huup Dassen)