Implante coclear: Porque razão a cóclea tem um formato espiral?

Porque razão a cóclea tem um formato espiral?

A palavra “cóclea” vem do latim “casca de caracol”. Embora este componente do ouvido interno ter uma forma espiralada, está em curso um estudo científico que visa responder porque motivo a cóclea humana tem esta geometria. Nos anos 80, os cientistas pensaram que o formato espiralado da cóclea evoluiu unicamente para poupar espaço no ouvido interno mas nos últimos anos surgiu uma nova visão de que a curvatura espiral também traria benefícios na percepção do som. Para clarificar esta dúvida, uma equipa de engenheiros fez recentemente uma simulação que produz um padrão de feixe que comprova que a cóclea espiralada consegue detectar a origem do som na direcção vertical significativamente melhor do que a cóclea recta que por sua vez não produz qualquer variação vertical.

Esta experiência veio surpreender a comunidade científica já que actualmente a maioria dos modelos cocleares utilizados nas investigações têm simplificado a experiência da cóclea como um sistema em linha recta. Esta simplificação tem suscitado justificação porque as simulações matemáticas mostraram que a cóclea recta e espiralada descrevem uma amplitude de oscilação mecânica muito parecida e ambas enviam as mesmas vibrações para o cérebro. No entanto, as experiências recentes mostraram que pode haver diferenças significativas na forma como o som é respondido com a cóclea espiralada e linha recta.

Os engenheiros demonstraram que a localização do som tem sido uma função muito importante na geometria da cóclea espiralada, a qual foi assumida unicamente e desenvolvida para poupar espaço. Como todos os indivíduos que têm uma boa capacidade auditiva, conseguem pressentir a localização do som tanto no plano horizontal como vertical; no plano horizontal, quando o som se propaga horizontalmente, a fonte sonora produz um tempo e diferença de volume entre os ouvidos esquerdo e direito porque ambos têm as suas posições horizontalmente diferentes; no plano vertical, como os dois ouvidos estão posicionados na mesma altura da cabeça, a fonte sonora no plano sagital (plano vertical que divide o corpo em duas metades esquerda e direita) não produz nenhuma diferença entre os dois ouvidos, em vez disto existem duas componentes chamadas “pinna” e “tragus” que ajudam a localização do som na posição vertical. Foram submetidas experiências feitas em morcegos com a componente “tragus” desativada, a capacidade de localização vertical do morcego ficou desabilitada mas apenas temporariamente. Após um período de adaptação, a capacidade foi parcialmente restaurada por um mecanismo alternativo.

À medida que as experiências estão sendo efectuadas, os engenheiros pensam que o ouvido humano pode adoptar um método capaz de adaptar a localização do som com base de processamento de sinais direccionais para o cérebro. Numa das suas simulações, fizeram uma modelação de milhares de células capilares numa cóclea de 3,5 cm de comprimento como uma rede de sensores capaz de produzir um padrão de feixe. Em seguida, testaram e compararam este conjunto de sensores de pressão sonora com base na geometria recta e espiral. Os resultados revelaram que existem diferenças significativas nas cócleas rectas e espirais, qualquer que seja a fonte sonora; na cóclea recta, produz um padrão de feixe que se estende por toda a faixa vertical sem fornecer qualquer localização de som vertical. Na cóclea espiralada, produz padrões diferentes para cada fonte sonora, proporcionando assim a localização de som vertical. Também concluíram que as cócleas rectas e espiraladas mostraram o mesmo desempenho no caso da localização de som horizontal.

A descoberta da localização de som vertical vem confirmar a visão de que a cóclea espiralada é muito útil não só para poupar espaço como também a sua forma geométrica. Estes resultados poderão ser úteis para a concepção de implantes cocleares e sistemas de eco-localização, em que as ondas sonoras são usadas para detectar objectos como fazem os morcegos. No entanto, a informação biológica da cóclea de um morcego não é tão acessível, por isto foi utilizada a cóclea humana como uma experiência. Ainda assim, estão por desenvolver experiências numa câmara anecóica para testar os resultados destas simulações.