¡Quién no ha oído el llamado de amor de los grillos, en las cálidas noches de verano!. Sus vibraciones de alta frecuencia son un llamado buscando un apareamiento. Pero lo que ellos no saben, es que su llamado también lo escuchan unas moscas hembras muy desgraciadas, que buscan aprovecharse de ellos. Se trata de la "Ormia ochracea", que está lista a ubicar al amante grillo para aprovecharse de él. Ellas tienen un sistema auditivo, que rápidamente capta las vibraciones emitidas por el grillo. Lo ubica y luego se posa sobre sus espaldas y en ellas deposita tres o cuatro voraces pequeñas larvas blancas. Estas, devorando su cobertura, crecen a sus expensas, llegando más tarde a penetrar en su cuerpo. Antes de una semana, las larvas han crecido y han consumido todo su interior. Para entonces, ya son moscas y despiadadamente abandonan el cadáver de su víctima. Así se ha consumado una muerte por un imprudente grito de amor...

Este drama, muy común en la naturaleza, se debe a la extraordinaria capacidad del sistema auditivo de la mosca, que puede detectar con gran acuciosidad el canto del grillo, y a través de él, rápidamente ubicarlo. Es curioso cómo la mosca logra esto último, ya que para poder ubicar el sitio de emisión de un sonido, se requieren de dos oídos que estén separados por lo menos por algunos centímetros de distancia. ¿Cómo lo puede lograr la mosca, si entre uno y otro oído hay sólo algunos milímetros?. Ron Hoy, profesor de Neurobiología y Comportamiento de la Universidad de Cornell en Nueva York, cree que tiene la respuesta. Aún más, cree que este mismo mecanismo auditivo de la mosca puede ayudar a los humanos que padecen de defectos auditivos.

Los defectos de la audición, son muy frecuentes en las personas y las estadísticas señalan que una de cada diez personas padecen de disminución de su capacidad acústica. La tecnología ha progresado mucho para ayudar a estas personas. Ya están lejos los días en que nuestros abuelos, para poder escuchar, tenían que introducir en su oído una corneta. Hoy se fabrican aparatos, que si bien se basan en los mismos principios, siendo de pequeño volumen son mucho más eficientes. Ellos consisten en un pequeño micrófono que capta los sonidos, un amplificador que los incrementa y un parlante que dirige estos mismos sonidos al interior del oído.


Como es el problema

El oído humano capta sonidos entre 20 hertz a 15 kilo hertz, pero la mayor sensibilidad está entre 1 y 6 kilo hertz. Los sonidos de más alta frecuencia son vitales en la comunicación, ya que ellos son los que hacen al idioma humano inteligible. En la conversación diaria, los sonidos de las consonantes son muy nítidamente captadas, y estas son la que hacen al lenguaje rico y diferente.

Cuando se daña el oído, son precisamente los sonidos de alta frecuencia los que primero dejan de oirse. En una fiesta, un sordo puede oír bien el ruido basal general, pero tiene dificultades para captar la voz que se dirige a él. Aún cuando los actuales audífonos están diseñados para amplificar preferencialmente los sonidos de alta frecuencia, hay aún grandes problemas no resueltos. Así por ejemplo, un audífono no provee la información direccional, como lo hace un par de oídos normales, que están colocados a ambos lados de la cara. Para quien tenga dificultades en la audición, el audífono es muy útil para los sonidos que se emiten delante de él, pero no capta los que vienen de atrás de él. Es en esto donde el sistema auditivo de la mosca O. ochracea, puede dar la respuesta adecuada.

Los grillos producen sonidos entre 2 kilo hertz y 7 kilo hertz, y la mosca está condicionada precisamente para escuchar esta frecuencia. La mosca no sólo lo capta, sino que además es capaz de ubicarlo muy precisamente en un espacio abierto.

Hoy, en su laboratorio ha construido cajas especialmente habilitadas con parlantes en cada extremo, por los que puede emitir sonidos como los de los grillos. Allí ha podido comprobar que la O. ochracea siempre sigue este sonido, observando al mismo tiempo que ella posee un sistema auditivo enteramente diferente al que usan los otros animales.

En los humanos, como también en los grandes mamíferos, el oído consiste en una membrana como un tambor (tímpano), que separa el oído externo del oído medio. Ella vibra en respuesta a los cambios de las presiones del aire, que se perciben como sonidos. Cada oído es una entidad separada y acústicamente independiente del correspondiente oído del otro lado de la cabeza. Las ondas del sonido llegan a cada uno de ellos con una pequeña diferencia de tiempo, lo que está en relación con la distancia que cada uno está de la emisión del sonido. A su vez el cerebro es capaz de detectar esta pequeña diferencia de tiempo, lo que se llama "diferencia de tiempo interaural". Esta diferencia se combina con la fuerza con que cada onda golpea a cada membrana timpánica, lo que se llama "diferencia de intensidad interaural". Estos dos factores son los que permiten identificar de dónde viene el sonido.


Distancia de los oídos

La evolución de las diferentes criaturas, ha tratado de mejorar la audición direccional, colocando los órganos auditivos lo más apartado posible entre si. En este sentido los grillos son un buen ejemplo, ya que tienen órganos receptores ubicados en la tibia de las piernas delanteras. Es así como tienen respectivamente cuatro órganos receptores, que a su vez se conectan con dos oídos, que también están en las piernas, por medio de un sistema de tubos aéreos.

Pero la O. ochracea es muy pequeña como para que esta distancia le sea útil. En lugar de ello, dice Hoy, ha desarrollado un novedoso y propio sistema auditivo. Ella tiene sus oídos en el pecho, por debajo de la cabeza, para así protegerlos del polvo y del polen. Los oídos consisten en un par de tímpanos circulares o membranas, que están lado a lado, como un par de pequeñas hojas, separadas por medio milímetro de distancia (ver figura).

Las membranas propiamente tales, miden aproximadamente entre 150 a 250 micrómetros de diámetro y un micrómetro de grosor. En su superficie hay rugosidades circulares.

El por qué de estas rugosidades, no está claro. En todo caso, los tímpanos están conectados por un puente intertimpánico, consistente en una delgada pieza de una cutícula flexible, que se balancea en un pivote central. Cada extremo del puente, está adherido a cada una de las dos membranas, como si fuera una balanza. El sonido direccional, excita primero al tímpano más cercano, de modo que el más lejano comienza a vibrar una fracción de segundo más tarde. Desde el momento que el puente conecta a ambos tímpanos, la respuesta mecánica es interactiva. Las características del movimiento son complejas, pero las estructuras están muy bien diseñadas, de modo que se producen las mayores vibraciones en el lado de donde primero viene el sonido.

Hoy y sus colegas, Ron Miles profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de Binghamtom en el estado de Nueva York y Daniel Robert de la Universidad de Zurich, creen que imitando este exquisito diseño, podrían crear un audífono para uso humano. "La idea es desarrollar micrófonos que imiten el oído de la mosca y que instalados en el interior de un audífono, puedan diferenciar sonidos que provengan de adelante y detrás del sujeto". Esto se puede hacer monitoreando el movimiento de la membrana de sólo un lado del oído, de modo que se amplifican sólo los sonidos de esa dirección.


Pequeño y poderoso

El principal objetivo para construir este aparatito es lograr, en un tamaño reducido, un efecto poderoso. El tamaño es el problema menor, ya que ya se han desarrollado las nanotecnologías, que permiten fabricar micro máquinas. "Esto no es diferente de lo que se ha conseguido en los chips integrados de silicón", dice Miles. Por otra parte no se necesita fabricar un aparatito tan, tan pequeño como el oído de la mosca. Podría perfectamente construirse en un diámetro de algunos milímetros.

El mayor desafío es el consumo de energía. Los actuales audífonos funcionan con pequeñas baterías que necesitan ser recargadas cada semana o aún con más frecuencia. Aquí habría que conseguir fabricar uno que consuma un mínimo de energía y con un mínimo del voltaje, de modo que las baterías tengan una vida más larga. Esto hace difícil construir micrófonos electrónicos efectivos, ya que estos necesitan ciertos niveles de energía para poder procesar las señales.

Es aquí donde la O. ochracea también ofrece una potencial solución, ya que su oído funciona mecánicamente. "Todo el aparato trabaja pasivamente, donde las ondas sonoras provocan la respuesta mecánica", dice Miles. Este movimiento mecánico puede usarse para que se conecte (posición on), sólo cuando el sonido está pasando al oído. Ello significaría en definitiva, un mucho menor requerimiento de energía.

Hoy y Miles, están dando los toques finales a un proyecto de audífono que es una versión artificial del oído de la O. ochracea. Este lo presentarán para su financiamiento al National Science Foundation. También ya están en contacto con empresas fabricantes de audífonos, que están muy interesadas en ello. Los investigadores creen que el aparatito estaría listo antes de cinco años.


Basado en el artículo de Scott Lafee

(New Scientist, Octubre 4, 1997, pág. 39).