Een hoofd vol gaten doet beter horen

Denk je soms dat je hoofd vol gaten zit? Wel, bij een hagedis is dit letterlijk het geval. Master in de fysica Pieter Livens (Universiteit Antwerpen) legde voor zijn masterproef een hagedis onder de scanner en onderzocht hoe geluidsgolven door zijn kop reizen. Helemaal anders dan bij ons, zo blijkt.

Voor we bij de hagedis komen, eerst twee andere vragen: waarom communiceren muizen met een hoog piepend geluid en olifanten met lage tonen? En hoe weten we uit welke richting een geluid komt?

De lengte van een geluidsgolf bepaalt hoe hoog een geluid is. Hoe korter de golf, hoe hoger het geluid. Hoe langer, hoe lager. Nu moeten mensen en dieren een geluid niet alleen horen, we moeten ook uitvissen waar het geluid vandaan komt. Voor ons is dit handig om bijvoorbeeld een verloren gsm terug te vinden, dieren willen weten in welke richting ze moeten vluchten bij naderend gevaar.

Meterslange golven

Geluid lokaliseren: hoe doen we dat? Daarvoor moeten we ons hoofd gebruiken. Wanneer geluid langs ons hoofd reist, gaat de golf vervormen. Hierdoor nemen de beide oren elk een andere golf waar. Dankzij deze twee verschillende signalen kunnen de hersenen berekenen waar de bron van het geluid zich bevindt, zoals ze dat ook bij onze ogen doen.

Vervorming van een golf treedt op wanneer de golf korter is dan het object waar het op terechtkomt, of precies even lang. Daarom zijn radiogolven trouwens zo lang: zelfs als ze een gebouw tegenkomen, zullen ze nog niet vervormen. Zo komen ze onbeschadigd bij je radiotoestel aan, die de meterslange golven opnieuw omzet in, bijvoorbeeld, schlagers.

De geluidsgolf moet dus even lang zijn als of korter zijn dan je hoofd. Een olifantenkop is groot: hij kan dus lagere tonen lokaliseren. Een muizenhoofd is klein: een muis lokaliseert alleen maar hoge tonen.

Het ene oor in, het andere oor uit

Nu, wanneer we deze redenering toepassen op reptielen, vogels en andere niet-zoogdieren, blijkt dit helemaal niet meer te kloppen. Een kip, bijvoorbeeld, hoort het best rond een golflengte van 17 cm (2000 Hz). Nu is de kop van een kip allesbehalve 17 cm breed. Hetzelfde bij de hagedis: die hoort het beste bij een golflengte van maar liefst 49 cm... Hoe komt dat?

Pieter Livens legde voor zijn masterproef een hagedis onder de scanner en maakte een 3D-computermodel van zijn hoofd. Zo'n hagedissenkop is volledig anders opgebouwd dan een zoogdierenkop. Wij hebben een aparte neus-keelholte en twee gehoorgangen. Bij een aantal niet-zoogdieren, zoals de hagedis, zitten er grote openingen in de tussenschotten tussen deze drie holtes.

Zo ontstaat er een grote ruimte tussen beide oren, waardoor de geluidsgolf ononderbroken van het ene oor naar het andere kan reizen. Het geluid komt versterkt toe aan de binnenzijde van het andere trommelvlies.

Dankzij de unieke combinatie van geluid aan de buitenzijde én aan de binnenzijde van het oor, kunnen de hersenen van de hagedis berekeningen maken en zo ook lange geluidsgolven lokaliseren.

Toch zijn wetenschappers nog altijd niet op de hoogte van hoe deze geluidslokalisatie nu precies werkt. Alle berekeningen blijven het uitzonderlijke hoortalent van de hagedis onderschatten. Hoe beter de beeldvormingstechnieken worden, hoe beter we begrijpen wat er zich nu precies in het hoofd van de hagedis afspeelt.

Kennis die van belang kan zijn om het beschadigd gehoor van mensen opnieuw te herstellen. Zij moeten het, net als de hagedis, met slechts één in plaats van drie gehoorbeentjes doen.

(Co-)Promotor: Prof. dr. Joris J.J. Dirckx & Dr. Pieter Muyshondt

Lees de Scriptie

---

Pieter Livens nam deel aan de Vlaamse Scriptieprijs 2018. Studeer je dit jaar af en verdient jouw bachelor- of masterproef meer aandacht? Doe mee aan de Vlaamse Scriptieprijs en maak kans op prijzen tot 2.500 euro! Scripties over exacte wetenschappen maken bovendien kans op de Eosprijs.

Dit artikel verscheen in de Vlaamse Scriptiekrant en op Eos Wetenschap