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La complessità delle orecchie degli insetti

Il timpano non è una prerogativa esclusiva degli esseri umani, anche molti insetti ne sono dotati. Curiosamente, i grilli riescono a controllare le membrane timpaniche in modo più sofisticato di noi.
La complessità delle orecchie degli insetti
Il progetto INSECT EARS ("The tympanal ears of insects: Structural solutions to acoustic signal analysis"), finanziato dall'UE, ha fatto un'interessante scoperta, che potrebbe avere importanti implicazioni per lo sviluppo di nuovi dispositivi, oltre che gettare nuova luce sui possibili meccanismi di disturbo delle reti di comunicazione degli insetti, molti dei quali comportano gravi conseguenze dal punto di vista ecologico.

L'organo timpanico è costituito da una sottile membrana ricca di nervi sensori, che chiude una cavità piena d'aria. Gli scienziati hanno confrontato gli organi timpanici che presiedono all'udito di tre diversi tipi di grilli (il grillo degli alberi, le locuste e il grillo dei campi).

L'uso di sofisticate tecniche sperimentali, unite a modelli biofisici dei sistemi di membrana, ha permesso di chiarire i meccanismi delle vibrazioni che si producono nel timpano degli insetti. Il team ha esaminato in particolare alcune differenze finora sconosciute dell'architettura della membrana, correlandole alle variazioni delle funzioni acustiche, come percorso per la progettazione razionale di sensori acustici in miniatura.

La localizzazione dell'energia nei grilli degli alberi e nelle locuste si basa su corrugamenti asimmetrici dell'architettura della membrana, che la rendono più rigida in una direzione che nell'altra e concentrano la vibrazione nel punto del collegamento neuronale. La sensibilità alla frequenza delle cavallette è riconducibile a un gradiente di spessore molto ripido disposto in modo concentrico e a un'interfaccia membrana-liquido incorporata nel centro della membrana stessa.

Nei grilli degli alberi, inoltre, gli scienziati di INSECT EARS hanno scoperto un tipo di meccanica attiva simile all'amplificazione cocleare degli esseri umani, grazie alla quale gli insetti potenziano le oscillazioni meccaniche della membrana, per amplificare i suoni in ingresso. A differenza di quanto avviene negli umani, questo meccanismo può però essere attivato o disattivato, elimina il rumore a bassa frequenza e può modificare la propria risposta per adattarsi alle variazioni di temperatura.

INSECT EARS ha fornito informazioni preziose sui meccanismi biofisici dell'udito degli insetti, dati che potranno avere ripercussioni rilevanti sull'elaborazione del segnale nei microsensori artificiali. I risultati previsti riguardano settori molto vari, dalla neurobiologia, all'ecologia, fino alla protezione ambientale.

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