OAE พิจารณาว่าสัมพันธ์กับหน้าที่การขยายเสียงของหูชั้นในรูปหอยโข่ง (คอเคลีย)เมื่อขาดสิ่งเร้าภายนอก การขยายเสียงของคอเคลียจะเพิ่มขึ้น ทำให้เกิดเสียง

หลักฐานจากการศึกษาหลายแนวแสดงนัยว่า ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เซลล์ขนด้านนอก (outer hair cells, OHC) ของคลอเคลีย เป็นตัวเพิ่มความไวต่อเสียงและความถี่เสียง โดยเป็นตัวขยายเสียงทฤษฎีหนึ่งเสนอว่า OHC ช่วยทำให้แยกแยะเสียงต่าง ๆ ได้ดีขึ้นโดยลดเสียงกลบ (masking effect)[5]อย่างไรก็ดี นักวิทยาศาสตร์พบว่า เมื่อกระตุ้น OHC ที่อยู่เดี่ยว ๆ ด้วยไฟฟ้า เซลล์จะสามารถยืดและหดได้โดยเป็นกระบวนการปรับทิศทางของโปรตีน prestin ที่อยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งเรียกว่า somatic electromotility (การเคลื่อนไหวของตัวเซลล์เองอาศัยไฟฟ้า)[6][7][8]

แต่เนื่องจากว่า แม้แต่สัตว์ที่ไม่มี OHC ก็มีเสียง OAE จากหู ก็ไวเสียงที่ความถี่เฉพาะ ๆ และก็ไวเสียงค่อย ๆ เหมือนกัน ดังนั้น การเคลื่อนไหวของตัวเซลล์เองไม่น่าจะเป็นเหตุเดียวที่ให้เกิด OAE การทดลองในสภาพแวดล้อมเทียม (in vitro) แสดงว่า นอกจากจะมีหน้าที่ตรวจจับเสียงแล้ว ขนของเซลล์ขนยังสามารถออกแรงต่อหัวอุปกรณ์ทดลองภายใต้สถานการณ์บางอย่าง และจะทำงานใต้ภาวะไม่เสถียรที่เรียกว่า Hopf bifurcation ซึ่งแสดงถึงการกลับไปกลับมาของขนเซลล์ได้เอง สภาพเช่นนี้สามารถอธิบายปรากฏการณ์ต่าง ๆ ของหูชั้นในรวมทั้งการขยายเสียง การตอบสนองต่อความถี่ในที่เฉพาะ ๆ การไวต่อระดับเสียงดังค่อยไม่เท่ากัน ความไม่เสถียรของขน และการปล่อยเสียงจากหู การขยับเองของเซลล์ขนเช่นนี้เรียกว่า การเคลื่อนไหวเองของมัดขน (hair-bundle motility) ซึ่งอาจเป็นเหตุให้เกิด OAE อีกอย่างหนึ่ง[9]