Ucho v počítači

Fyzikální chemik Pavel Jungwirth celou svou vědeckou kariéru zkoumá chování iontů. Zpočátku se věnoval především aerosolům a atmosférické chemii. Když ale před lety přešel z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského do Ústavu organické chemie a biochemie, upřel svou pozornost i na roli iontů v biologii (Vesmír 95, 502, 2016/9).

Jeho (dnes už dospělý) syn navíc trpí těžkou ztrátou sluchu. I to Pavla Jungwirtha motivovalo k zájmu o fungování lidského ucha. Také v něm hrají ionty zásadní roli při převodu zvukového signálu na signál elektrický (především draselné ionty v mechanicky aktivovaných iontových kanálech vnějších vláskových buněk Cortiho orgánu a vápenaté ionty na synapsích vnitřních vláskových buněk).

Před dvanácti lety začal Pavel Jungwirth s Pavlem Mistríkem z firmy MED-EL, která vyvíjí kochleární implantáty, pracovat na detailním počítačovém modelu savčího ucha. Pracovali metodou „zdola nahoru“ od základních prvků po celek a spolu s Jungwirthovým studentem Ondřejem Ticháčkem postupně sestavili model celého ucha od ucha vnějšího přes bubínek, sluchové kůstky a hlemýždě vnitřního u Bezmasý, přesto šťavnatý. cha až po sluchový nerv. Úpravou parametrů lze model modifikovat pro ucho různých savců, z praktických důvodů ho autoři kalibrovali na ucho lidské. Testovali ho pro frekvence od 250 Hz po 8 kHz při různých hladinách zvuku a demonstrovali dobrou shodu s experimentálními daty. Model usnadní studium fungování savčího ucha a různých poruch sluchu, může pomoci i při vývoji sluchadel a kochleárních implantátů. Všechna data i kódy modelu vytvořené v prostředí MATLAB jsou volně dostupné v online službě GitHub.

Ticháček O. et al.: Hear. Res. 2023, DOI: 10.1016/j.heares.2023.108900