3.7 : Lautstärke wahrnehmen

Das menschliche Gehirn nimmt Tonhöhen durch zwei Hauptmechanismen wahr, die sich in der Ortstheorie und der Frequenztheorie widerspiegeln. Jeder Mechanismus beschreibt, wie Schallwellen vom Gehirn als bestimmte Tonhöhen interpretiert werden, und bietet Einblicke in die komplexen Prozesse der Hörwahrnehmung.

Die Ortstheorie oder Ortskodierung geht davon aus, dass unterschiedliche Tonhöhen gehört werden, weil verschiedene Schallwellen bestimmte Stellen entlang der Basilarmembran der Cochlea aktivieren. Das Gehirn bestimmt die Tonhöhe eines Tons, indem es die genaue Stelle auf der Membran identifiziert und das neuronale Signal erzeugt. Hochfrequente Töne verursachen starke Vibrationen am Anfang der Cochlea-Membran, während niederfrequente Töne einen größeren Teil der Membran vibrieren lassen und weniger lokalisiert sind. Diese Theorie erklärt die Wahrnehmung von hohen Tönen, insbesondere zwischen 5.000 und 20.000 Hz, gut, geht aber nicht ausreichend auf tiefe Töne ein.

Die Frequenztheorie, auch als zeitliche Kodierung bekannt, bietet eine weitere Erklärung für die Tonhöhenwahrnehmung. Dieser Theorie zufolge erkennt das Gehirn die Tonhöhe, indem es die Frequenz der Nervenimpulse überwacht, die den Hörnerv hinauf wandern. Die gesamte Basilarmembran vibriert als Reaktion auf eine eingehende Schallwelle und löst Nervenimpulse im Gehirn mit der gleichen Frequenz wie die Schallwelle aus. Beispielsweise erzeugt eine Schallwelle mit einer Frequenz von 100 Wellen pro Sekunde 100 Impulse pro Sekunde entlang des Hörnervs. Diese Methode ist für Frequenzen bis zu 100 Hz wirksam und entspricht der maximalen Feuerungsrate vieler Neuronen.

Die Volley-Theorie ist eine Variante der Frequenztheorie, die die Tonhöhenwahrnehmung für Töne zwischen 100 und 5.000 Hz erklärt. In dieser Theorie feuern Gruppen von Neuronen mit ihrer höchsten Frequenz, jedoch leicht asynchron zueinander, wodurch sie insgesamt Feuerungsraten erreichen können, die Frequenzen bis zu 5.000 Hz entsprechen.