Sublieme microfoon sluipvlieg helpt gehoorapparaat richting bepalen


Foto: Jpaur

Nee, het cocktailparty probleem heeft niets te maken met kledingkeuzestress of een dronken Bob: het zit in en tussen onze oren. Bedoeld wordt namelijk de uitdaging om tijdens dergelijke feestjes een gesprekspartner te verstaan in de kakofonie van de vele (luidruchtige) gesprekken en achtergrondgeluiden.

Dat de meesten dat toch lukt, komt onder andere doordat wij (maar ook veel andere dieren) zijn uitgerust met niet één, maar met twee oren. Daardoor kunnen we bepalen uit welke richting een geluid komt en ons daarop focussen.

Geluid komt iets eerder aan bij het oor het dichts bij de geluidsbron, en klinkt een beetje luider dan bij het andere oor. Uit dit verschil in aankomsttijd en intensiteit van het geluid tussen beide oren bepalen de hersenen de richting van de geluidsbron.

Bij mensen met een gehoorapparaat werkt dat echter niet goed. Met een microfoon pikt een gehoorapparaat geluid op dat wordt versterkt. Ongewenste geluiden worden zo goed mogelijk uitgefilterd en een luidspreker brengt het resterende geluid met hoge intensiteit in het gehoorkanaal. In een rustige omgeving functioneert dat prima, maar tijdens een cocktailparty is de filtering onvoldoende en wordt de drager geen wijs uit alle herrie.

Een oplossing is om een gehoorapparaat uit te rusten met twee microfoons om zo beter de richting van geluiden te bepalen en bijvoorbeeld alleen te focussen op geluid dat van voren komt. Daarmee worden ze echter nogal omvangrijk, terwijl de drager juist behoefte heeft aan een onopvallend apparaat. Ook staan de microfoons dicht bij elkaar, waardoor de verschillen in aankomsttijd en intensiteit van het geluid miniem zijn en de richting niet goed kan worden bepaald.

Om gehoorapparaten te verbeteren kan men verder kijken dan alleen de werking van het menselijk gehoor. Er zijn immers vele dieren met een beter gehoor of een simpeler gehoorsysteem.

Een bijzondere inspiratiebron blijkt een geelgekleurde sluipvlieg. De vrouwtjes leggen hun eitjes op mannelijke krekels die vervolgens door de larven van binnenuit wordt opgepeuzeld. De vrouwelijke sluipvliegen vinden hun onfortuinlijke slachtoffer door feilloos te bepalen uit welke richting de lokroep (het tjirpen of zingen) van een mannelijke krekel komt.

En dat is vreemd, want de oren van de sluipvlieg – bestaande uit twee membranen op het borststuk direct achter de kop – liggen slechts een halve millimeter uit elkaar. Bij mensen staan de oren ver genoeg uit elkaar, zodat het onderscheid in geluidontvangst tussen beide oren groot genoeg is. Als de oren heel dicht bij elkaar liggen, is het verschil zo klein dat de hersenen het niet meer zinvol kunnen verwerken.

De oplossing van de sluipvlieg is dat de oren niet van elkaar zijn geïsoleerd, zoals bij mensen. Beide membranen zijn met elkaar verbonden via een constructie die doet denken aan een flexibele wipwap. Daardoor heeft geluid ontvangen door het dichtstbijzijnde oor direct invloed op het geluid dat het andere oor binnenkrijgt. De wipwap werkt als een soort akoestische hefboom die de minieme verschillen in aankomsttijd en intensiteit tussen beide oren opschroeft. Hierdoor wordt het onderscheid groot genoeg voor het zenuwstelsel van de sluipvlieg om te verwerken en de richting van een zingende krekel te bepalen.

Dit wipwap-systeem is zo bijzonder dat diverse instituten zich erop hebben gestort, en niet alleen om een piepkleine, richtingsgevoelige microfoon te maken voor een gehoorapparaat. De op de sluipvlieg geïnspireerde technologie kan ook worden ingezet voor andere toepassingen waarbij de geluidsrichting belangrijk is. Voorbeelden zijn antennes voor nauwkeurigere radarsystemen en een betere ontvangst van mobiele telefoons.

Gepubliceerd in dagblad Trouw op 17 april 2018

Ylva Poelman alias De Bionische Vrouw
E: info@bionicacentrum.nl
T: 06 - 22 79 71 84