Jedna membrana, tri neurona. To je sve što manjem voštanom moljcu treba ne samo da čuje zvuk, već i točno odredi odakle dolazi. Sada istraživači rade na otkrivanju kako to rade - znanje koje bi jednog dana moglo biti korisno u dizajniranju proizvoda kao što su mobiteli i slušna pomagala.

Ljudi i većina drugih kralježnjaka mogu osjetiti smjer iz kojeg dolazi zvuk jer imaju dva uha odvojena u prostoru.

"Možemo reći odakle zvukovi dolaze jer dva uha primaju dolazne signale u malo drugačije vrijeme. I iako to svjesno ne shvaćamo, naš mozak je u osnovi u stanju napraviti matematiku", rekla je Lara Díaz-García, doktorski kandidat koji radi s Jamesom Windmill i Andrewom Reidom na Sveučilištu Strathclyde u UK.

To rješenje ne radi za vrlo male životinje jer zvuk dopire do oba uha gotovo u isto vrijeme. Neki kukci, kao što su cvrčci, postižu usmjereni sluh usmjeravajući zvuk kroz različite putove kako bi preuveličali razlike u vremenu i glasnoći na temelju toga odakle zvuk dolazi. Ali manji voštani moljac, Achroia grisella, nema takav sustav.

Ženke voštanog moljca pronalaze partnera koristeći kombinaciju mirisa i zvuka. Prvo, ženka prati miris feromona mužjaka sve dok se ne naÄ‘e na oko metar od njega, rekla je Díaz-García. Zatim sleti i potrči prema njegovoj pjesmi.

Ženke moljaca duge su samo pola inča. Njihove malene uši, koje sjede jedna do druge na trbuhu, udaljene su oko pola milimetra. U 1980-ima, drugi istraživački tim otkrio je da ženke i dalje mogu locirati mužjake čak i kada su bili gluhi na jedno uho.

U novijem radu, Reid, Windmill i njihovi kolege analizirali su strukturu ušiju moljaca. Svako uho ima vibrirajuću membranu zvanu timpan, koja se može usporediti s ljudskim bubnjićem. Moljcima nedostaju komplicirane strukture kao što je pužnica. Umjesto toga, svaki se timpanum izravno povezuje sa samo tri neurona, koji prenose signale u mozak moljca.

Istraživači vjeruju da tajna sposobnosti praćenja zvuka moljaca leži u strukturi timpanona. Opna je ovalnog oblika, s prednjim dijelom prema glavi moljca debljim od dijela straga. Kada zvuk udari u membranu, dva dijela se pomiču različito. Tanji dio, gdje se neuroni pričvršÄ‡uju, vibrira većim pokretima i složenijim uzorcima.

Kako bi provjerili mogu li te razlike objasniti sposobnosti moljaca, Díaz-García i njezini kolege kreirali su računalnu simulaciju koju su predstavili na sastanku Acoustical Society of America u Seattleu. Potrebno je više analiza kako bi se zapravo simulirao usmjereni sluh, rekla je Díaz-García. MeÄ‘utim, njezini preliminarni nalazi pokazuju da tanji dio simuliranog timpanona vibrira intenzivnije kada zvukovi dolaze ispred moljca - fenomen koji bi potencijalno mogao omogućiti ženki da se usredotoči na pjesmu svog partnera.

“Definitivno je nevjerojatno vidjeti kako nešto tako malo i tako jednostavno može postići”, rekla je.

Díaz-García radi na izradi funkcionalnog modela uha moljca, a ona i njezini kolege nadaju se da će se njihova otkrića pokazati korisnima u dizajniranju usmjerenih mikrofona. Usmjereni mikrofoni najosjetljiviji su na zvukove koji dolaze iz odreÄ‘enog smjera. Manji se već koriste u mobitelima i slušnim pomagalima, dok su veći rašireni u glazbenoj industriji.

"Bilo bi lijepo imati mikrofon koji stane u slušni aparat koji ima jednako dobru osjetljivost kao i veliki debeli mikrofoni koje koriste na pozornici. To su bolji mikrofoni od malih", rekao je Stephen Thompson, akustičar u Pennu Navedite koji nije uključen u istraživanje moljca.

Stariji usmjereni mikrofoni imali su rupu s obje strane za ulazak zvuka, tako da su se zvučni valovi meÄ‘usobno poništavali osim ako s jedne strane nisu bili jači od druge. Daljnje prilagodbe omogućile su mikrofonima da hvataju zvukove samo s prednje strane, a ne s prednje i stražnje strane. Suvremeni slušni aparati osjećaju smjer tako što izračunavaju razlike izmeÄ‘u zvukova koje hvata više mikrofona, a koji su postavljeni koliko god to veličina slušnog aparata dopušta, rekao je Thompson. Općenito, kako komponente postaju sve manje i bliže jedna drugoj, razina besmislene buke raste.

Prerano je reći može li struktura uha voštanog moljca potaknuti poboljšanja trenutne tehnologije, a Thompson je u ovom trenutku sumnjiv. Istraživači su prije pokušali modelirati usmjerene mikrofone na ušima kukca - u tom slučaju, parazitske muhe. Uši muhe imaju membrane koje podsjećaju na sićušne trzalice, koje se naginju na jednu ili drugu stranu ovisno o tome gdje zvuk udara. Ta se ideja činila obećavajućom, ali nikada nije bila široko primijenjena u komercijalnim mikrofonima.

Ipak, "moljac to radi na način koji je drugačiji nego što je itko ikada pomislio da to radi", rekao je Thompson. "Možda će to biti ideja koja će nam pomoći da napravimo nešto bolje."