Schall(welle)
ein Schallstimulus entsteht, wenn Bewegungen/Vibrationen eines Objekts Druckänderungen in Luft der hervorrufen, dass das Objekt umgibt Lautsprecher erzeugen wechselnde Muster von Zonen mit hohem und niedrigem Druck in der Luft, in den benachbarte Luftmoleküle sich gegenseitig beeinflussen
reiner Ton
einfache Art von Schallwelle, Muster der Druckänderungen lässt sich durch mathematische Sinusfunktion beschreiben
Amplitude
Ausmaß der Druckänderung (auslenkende Welle -->Stärke) Größere Amplituden (Zunahme der Amplitude): Zunahme von Lautheit (=Stärke der auditorischen Sinneserfahrung)
Fachbegriffe: Hören
Dezibel: physikalische Einheit; Einheit Pascal zur Angabe von Druck Frequenz (wie schnell es schwingt) = Anzahl der Wiederholungen dieser Druckänderungen pro Sekunde; hängt mit Tonhöhe ( = psychologische Erlebnisqualität eines Tones à hoch/tief) zusammen. Es ist Frequenzabhängig wie laut ein Ton (Schall) gehört wird Niedrige Frequenzen --> werden als tiefe Töne und hohe Frequenzen, als hohe Töne wahrgenommen Hörbereich: wir können nur innerhalb des Frequenzbandes hören (zw. 20 Hz und 20k Hz) Kurven gleicher Lautheit: zeigen Dezibelwerte, die bei unterschiedlichen Frequenzen subjektiv den Eindruck gleicher Lautheit hervorrufen. Kurve gleicher Lautheit wird bestimmt, indem ein Ton als Standardwert vorgegeben und die Lautheit aller anderen Töne mit diesem abgeglichen wird
Fouriranalyse
ermöglicht die additive Klangerzeugung "rückwärts" durchzuführen und so zu ermitteln, dass dieser komplexe Klaus aus sinusförmigen Komponenten besteht Komplexe Töne werden in einzelne Sinustöne zerlegt Jede Komponente eines komplexen Klanges aktiviert denjenigen Filter der aufgrund seiner Abstimmung am stärksten auf Frequenz dieser Komponente antwortet Komplexe Töne: Komplexe Töne können durch Überlageung von harmonischen Schwingungen, deren Frequenzen in einem ganzzzahligen Verhältnis zu einander stehen, gebildet werden. Der kleinste gemeinsame Teiler wird auch als Grundton, die Vielfachen als Obertöne bezeichnet Klangfarbe: ein reiner Ton hat definitionsgemäß nur eine einzige Frequenz, zusätzliche Frequenzen tragen zur Entstehung unterschiedlicher Klangfarben bei Muster der Druckänderungen eines komplexen musikalischen Klanges besteht aus der Summe der Einzelkomponenten Grundfrequenz: wird durch das Wegfallen einzelner Komponenten nicht verändert
Aufgaben des auditorischen Systems
Schallstimulus muss zu den Rezeptoren transportiert werden dieser Stimulus muss von Druckschwankungen in elektrische Signale umgewandelt werden dieses elektrische Signale müssen so verarbeitet werden, dass sie Reizqualitäten wie Tonhöhe, Lautheit, Klangfarbe und Position wiederspiegeln
Der Weg des Schalls
Außenohr: die Ohrmuschel und der äußere Gehörgang bilden zusammen das Außenohr(Schall kommt als erstes hier an und wird über die Ohrmuschel nach innen gelenkt.) Mitelohr: Bereich hinter dem Trommelfell; Trommelfell: dünne Membran auf die der Schall trifft.(Schwingungen werden von dort auf drei winzige Gehörknöchelchen übertragen: Hammer, Amboss und Steigbügel) Innenohr: Dort wo der Steigbügel auf die nächste Membran, das "ovale Fenster" trifft, beginnt das Innenohr; Darin liegen das Gleichgewichtsorgan und die Cochlea) (Schall wird auf die Flüssigkeit übertragen in Hörschnecke bis zur Spitze und von dort wieder zurück) Reizweiterleitung zum Gehirn: Wenn Schall im Innenohr angekommen ist - erstmal keine Bedeutung; Mit Übergang in den Hörnerv werden aus den Schallwellen elektrische Impulse, die zunächst auf den Hirnstamm treffen
Mittelohr
ist ein kleiner Hohlraum der zwischen äußerem Gehörgang und Innenohr liegt dieser Hohlraum enthält Gehörknöchelchen Hammer (1. Knöchelchen) wird direkt vom abgregrenztem Trommelfell in Schwingung versetzt und gibt die Schwingung an den Amboss weiter, der sie wiederum an den Steigbügel übertragt. Der Steigbügel leitet die Schwingung durch Druck auf eine Membran, (die das ovale Fenster abdeckt) ins Innenohr weiter der äußere Gehörgang und das Mittelohr sind mit Luft gefüllt, das Innenohr ist jedoch mit wässriger Flüssigkeit, die viel höhere Dichte als Luft aufweist
Funktion der Gehörknöchelchen
der äußere Gehörgang und das Mittelohr sind mit Luft gefüllt, das Innenohr jedoch mit einer wässrigen Flüssigkeit, die eine viel höhere Dichte als Luft aufweist Die Diskrepanz zwischen der geringen Dichte der Luft und der hohen Dichte der Innenohrflüssigkeit führt zu dem Problem, dass die Druckschwankungen in der Luft nur schlecht an die viel dichtere Innenohrflüssigkeit weitergegeben werden
Cochlea
ist eine knöcherne, schneckenhausförmig gedrehte Struktur flüssigkeitgefüllt Steigbügel schwingt gegen die Membran im ovalen Fenster und versetzt so die Flüssigkeit in Cochlea in Schwingung Trennwand der Cochlea enthält das Corti'sche Organ
Cortische Organ
sitzt auf der Basilarmembran besteht aus Haarzellen und der Tektorialmembran innere Haarzellen (Haare ragen n Flüssigkeit rein zwischen Basilar und Tektorialmembran)
Transduktion
innere Haarzellen verwandeln die Schwingungen in elektrische Impulse Auslenkung bei Bewegung sendet Nervenimpulse zum Hörnerv
Cochleare Aufwärts und Abwärtsbewegungen
haben zwei Auswirkungen: Sie versetzt das Cortische Organ in Relativbewegung führt zu einer Vorwärs-Rüclwärtsbewegung der Tektorialmembran Diese zwei Bewegungen führen zur Auslenkung der Stereozilien der inneren Haarzellen, da sie sich gegen die umgebende Flüssigkeit bwegen und sie mit den Spitzen die Tektorialmembran berühen.Die Auslenkung der Stereozilien der inneren Haarzellen erzeugt das elektrische Signal, das an Nervenfasern im Hörnerv übermittelt werden Wenn die Schwalldruckwelle beim ovalen Fesnter ankommt, dann breitet sich die Welle auf der Basilanmembran aus
Ortstheorie der Tonhöhe
Frequenz eines Tones wird durch den Ort entlang des Corti'schen Organs bezeichnet, an dem die neuronale Antwort am stärksten ist.Die Frequenz eines Tones wird dadurch signalisiert, welche Fasern feuern Basis der Basilarmembran (Ende nahe dem Steigbügel) ist 3-4 schmaler als Apex (Membranende an Spitze der Cochlea) Basilarmembran ist an ihrer Basis - 100 Mal steiger als an ihrem Apex Wenn man für jeden Punkt der Membran die maximale Auslenkung ermittelt, die durch die Welle verursacht wird, erhält man Hüllkurve der Wanderwelle Maximalauslenkung ist wichtige Größe, da sie Aufschluss gibt, auf welche Haarzellen und Nervenfasern entlang der Basilarmembran die Schwingung den stärksten Einfluss hat. Grad der Auslenkung der Stereozilien hängt vom Auslenkungsgrad der Basilarmembran ab. Haarzellen nahe dem Ort, an dem Basilarmembran am stärksten schwingt, werden daher am stärksten stimuliert, und Nervenfasern dieser Haarzellen werden daher am stärksten feuern. Hüllkurve weist jeweils an einer Stelle der Basilarmembran Amplitudenmaximum auf Position dieses Amplitudenmaximums ist eine Funktion der Frequenz des Tones. Tiefe Frequenzen erzeugen Schwingungsmaximum nahe dem Apex. Hohe Frequenzen versetzen weniger von der Membran in Schwingung, und das Schwingungsmaximum befindet sich nahe der Basis. (Wellen mit tiefer Frequenz → lange Wellen mit größerer Ausdehnung)
Tonotope Karte der Cochlea
Karte, auf der die Frequenzen entlang der gesamten Länge der Cochlea regelmäßig angeordnet sind. Nervenfasern im Hörnerv, die Aktivität an unterschiedlichen Orten in Cochlea signalisieren, antworten auf unterschiedliche Frequenzen. Jedes Neuron in Cochlea und im Hörnerv antwortet auf sehr schmalen Frequenzbereich. Frequenzbereich wird durch Frequenz-Tunigkurve des Neurons spezifiziert Tonotope KArte zeigt, dass Neurone, die am stärksten auf niedrigen Frequenzen antworten, sich links befinden und Neurone, die am stärksten auf hohe Frequenzen antwortem, sich rechts befinden
Effekt der fehlenden Grundfrequenz
Entfernung der Grundfrequenz und aller unteren harmonischen aus einem musikalischen Klang beeinflusst Tonhöhe des Klanges nicht UV1: Grundton da, UV2: Grundton nicht da --> man konnte nicht rückschließen was der Ton ist
Basilarmembran
Wenn ein Ton an einer bestimmten Stelle an kommt dann vibriert die Basilarmembran an einer bestimmten Stelle unterschiedliche Steifheit bei Basilarmembran
Neural Tuning der Hörzelle
Innenohr nimmt die mechanischen Schwingungen und zerlegt sie in Sinuskomponente (reine töne) durch die Zellen auf der Basilarmembran --> Zeit wird übersetzt WO das ist
Effekt der fehlenden Grundfrequenz
Entfernung der Grundfrequenz und aller unteren Harmnonischen uas einem muskalischen Klang beeinflusst Tonhäge dieses KLanges nicht uv1: Grundton da, UV2: Grundton nicht da --> man konnte rückschlißeen was der Ton ist
Phase Locking (Zeitunterschiede)
Jede Faser feuert auf dem oder nahe dem Maximalwert der Sinussschwingung, die Neuronen feuern immer synchron mit der Phase des Schallsignals
Two-Tone-Suppression
Wenn ich einen Ton höre dann werden die anderen unterdrückt
