Las caracolas de tus orejas

Fronteras Caracolas Artículo 9 de 9

“Desde tus balbuceos con lengua de trapo hasta que aprendiste a leer, las palabras solo existían en la voz. […] Los primeros relatos de tu vida entraron por las caracolas de tus orejas; tus ojos aún no sabían escuchar.

Irene Vallejo. El infinito en un junco.

Foto: Dylann Hendricks | 딜란 / Unsplash

El camino de los sonidos desde el aire hasta tu imaginación es doblemente acaracolado. Para empezar, las ondas sonoras deben recorrer el pabellón de tus orejas, una escultura retorcida digna del mismísimo Dalí. Sus recovecos filtran el sonido y te informan sobre la localización de su fuente en el espacio. A continuación, y una vez dentro de tu cabeza, las ondas vuelven a dar vueltas dentro del pasadizo espiral de la cóclea, un órgano capaz de descomponer el sonido en sus frecuencias fundamentales. Su nombre significa “caracol” en latín, precisamente debido a su forma.

Durante mucho tiempo, los científicos se preguntaron a qué podía obedecer esta geometría tan peculiar de la cóclea, pero hasta hace relativamente poco, la respuesta no estaba clara. Solo en el año 2006, un equipo multidisciplinar de investigadores pareció dar con la respuesta1: las caracolas de nuestros oídos podrían hacernos más sensibles a los sonidos graves.

Cuando las ondas sonoras llegan a nuestro tímpano, los diminutos huesos del oído transmiten sus vibraciones a la cóclea, que está rellena de fluido y recorrida por una membrana de rigidez decreciente (la membrana basilar). Como explica Don Monroe, “las propiedades de este tubo cambian gradualmente a lo largo de su longitud, por lo que las ondas crecen y luego se desvanecen, al igual que una ola del océano, que viaja hacia la orilla y se hace más alta y más estrecha antes de romper en la playa. Las diferentes frecuencias alcanzan su pico en diferentes posiciones a lo largo del tubo, lo que permite que la cóclea las distinga”. Los sonidos más agudos, resuenan a la entrada de este órgano en forma de caracol, mientras que los más graves llegan hasta el final de la cavidad. De este modo, la cóclea es capaz de descomponer las ondas en distintas frecuencias, como si calculase una transformada de Fourier por medios mecánicos.

Sin embargo, más allá de ahorrar espacio dentro de nuestra cabeza (que bastantes cosas tenemos ya), hasta hace poco no estaba muy claro que el enrollamiento de la cóclea afectase de alguna manera a su función. En el año 2006, la matemática Daphne Manoussaki y sus colegas, Richard S. Chadwick y Emilios K. Dimitriadisun, propusieron un modelo geométrico que parece dar respuesta a esta cuestión. Según su estudio, las caracolas de nuestro oído aumentan nuestra sensibilidad a las vibraciones de frecuencia más baja. Su curvatura creciente provoca que la energía se desvíe hacia la pared exterior de la cóclea, como un coche que girase el volante gradualmente para recorrer una curva cada vez más cerrada. Puesto que los tonos de menor frecuencia se sitúan en el último trecho de la espiral (la punta de la caracola), este efecto asimétrico resulta más relevante para los sonidos más graves. La pared externa de la espiral tiende a moverse más que la cara interna y provoca un movimiento de torsión en la membrana basilar, que la excita con mayor intensidad en esta región.

Los investigadores comparan la propagación del sonido dentro de la cóclea con las conocidas como «galerías susurrantes«, o “gabinetes de secretos” en el ámbito de la arquitectura. Al encontrarse con una superficie cóncava, los sonidos pueden rebotar sin perder energía, de modo que hasta los más silenciosos se oyen a cierta distancia con una intensidad inesperada. Este efecto fue descrito por primera vez por Lord Rayleigh, quien se dedicó a analizar los susurros de la Catedral de San Pablo en Londres. Las curvas de sus paredes actuaban como verdaderas antenas, capaces de concentrar el sonido en ciertos puntos del espacio. En el caso de la cóclea, además, los giros cada vez más cerrados de la espiral provocan que las ondas sonoras se concentren en la pared exterior2. Para que podamos escuchar los susurros de otros, aunque sean los de Barry White.

Referencias:

1Manoussaki, Daphne, et al. “Cochlea’s Graded Curvature Effect on Low Frequency Waves.” Physical Review Letters, vol. 96, no. 8, 2006, https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.96.088701.

2En un estudio posterior, los investigadores comprobaron que este modelo encuentra un reflejo en el reino animal. Aquellos mamíferos cuya cóclea es más cerrada, también son más sensibles a los tonos graves. Ver: Manoussaki, Daphne et al. “The influence of cochlear shape on low-frequency hearing.” Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 105, no. 16, 2008, https://www.pnas.org/content/105/16/6162.short.

Sobre la autora: Almudena M. Castro es pianista, licenciada en bellas artes, graduada en física y divulgadora científica

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