erkläre die qualitäten des schalls: frequenz, amplitude und klang
reine töne (SINUSTÖNE) sind periodische veränderungen im luftdruck -> größere auslenkung der schwankungen (AMPLITUDE) führt zu größerer lautstärke -> schnellere schwingungen werden als höher wahrgenommen (maßeinheit: FREQUENZ -Hz) DIE MEISTEN KLÄNGE sind überlagerungen verschiedenerr sinustöne (gemischte töne) sie lassen sich wieder in sinustöne zerlegen (fourier-analyse) frequenz und amplitude bestimmen lautstärke, tonhöhe und klangfarbe
welche physischen dimensionen des schalls entsprechend dem freguenzbereich unterscheidet man?
infraschall < 16 Hz, für menschen nicht hörbar hörschall von 16 Hz bis 20000 Hz, ist für menschen hörbarer schall ultraschall von 20000 Hz bis 1,6 GHz, für menschen nicht hörbar hyperschall > 1 Ghz wird durch schallwellen gebildet, die nur noch bedingt ausbreitungsfähig sind
wellenmuster des schalls
viele verschiedene wellenmuster: alltagsgeräusche haben chaotische wellendarstellung geräusche unserer umgebung sind gemisch aus komplexen wellen, die eine kombi von frequenzen und amplituden enthalten zusammensetzung von schallwellen bestimmen klang (klavier - flöte)
lautstärke - allgemeines
- lautstärke (auch schallintensität) ist abhängig von schalldruck (physikalische stärke des schalls) - lautstärke wird in logarithmischen dezibel skala gemessen - jeder schritt um 10 dB = verzehnfachung der lautstärke (subjektiv: doppelt so laut) - ab ca. 90 dB kann bei langfristiger dauer gehörschaden auftreten
lautstärkeempfinden! (wichtig!)
- töne können zwischen hör- und fühlschwelle wahrgenommen werden - töne mit gleichem schalldruck werden je nach frequenz unterschiedlich laut wahrgenommen (kurven gleicher lautheit nennt man isophone) - im bereich der sprache ist lautstärkeempfindlichkeit am höchsten - menschliches hören ist frequenzabhängig!!
allgemeines zur tonhöhe
- je höher frequenz, desto höher wahrgenommene tonhöhe - verdopplung der frequenz: doppelt so hoher, aber gleichartiger ton (klavier) - töne unter 20 Hz nehmen wir als vibration war - verlauf von verdopplung der tonhöhe ist nicht linear, da bis 4000 Hz mehr als verdopplung wahrgenommen wird => deswegen müssen musikinstrumente gestimmt werden (temperierte stimmung)
erkläre den aufbau des ohrs
ÄUßERES OHR: bündelt schallwellen -> ÄUßERER GEHÖRGANG: ca. 3 cm, erst knorpelig dann knöchern -> TROMMELFELL: membran mit ca 9 mm durchmesser (trennt äußeres und mittelohr) -> MITTELOHR: luftgefüllt, in dem über kleine knochen die luftschwingungen an flüssigkeitsgefülltes innenohr weitergegeben und verstärkt werden -> (EUSTACHISCHE RÖHRE: sorgt für druckausgleich beim schlucken) -> INNENOHR: cochlea und gleichgewichtsorgan -> COCHLEA (hörschnecke): spiraliges rohr, umsetzung von schwingungen in elektrische impulse
erkläre den aufbau des mittelohres
HAMMER: nimmt schwingungen des trommelfells auf -> AMBOSS: nimmt schwingungen von hammer und gibt sie an -> STEIGBÜGEL: verstärkt schwingungen auf kleinem raum -> FUßPLATTE: gibt schwingungen an innenohr weiter -> HALTEMUSKEL: halten knöchelchen und kontrahieren bei hohen lautstärken um verstärkung zu dämpfen
erkläre den aufbau des innenohrs
DREI SCALEN DER COCHLEA: schallwellen laufen hier durch cochleaCOCHLEARE TRENNWAND: liegt zwischen den scalenBASILARMEMBRAN: stützt corti-organ und vibriert bei schallereignissenCORTI-ORGAN: mechanische schwingungen -> elektrische impulseinnere haarzellen: rezeptorzellen des auditiven systems, biegt sich eine, entsteht neuronale aktivitätstereozilien: die ca 80 feinen härchen einer haarzelle, die auf mikrobewegungen der basilarmembran reagierenäußere haarzellen: drei reihen, die frequenzen sehr fein unterscheiden könnentektorialmembran: schwingungen der basilarmembran erzeugen bewegungen der tektorialmembran
allgemeines zur basilarmembran
- membranähnliche gewebestruktur, sitz des corti-organs - wie gespannte seite eines musikinstruments in der cochlea, spannung ändert sich - bewegungen der basilarmembran (wellenbewegung) werden durch corti organ in nervensignale umgewandelt - verschiedene bereiche werden von underschiedl. frequenzen angeregt -> jeder bereich hat charakteristische frequenz = tonotopie => wie cochlea auf frequenz reagiert ist abhängig von basilarmembran
erkläre die auditive verarbeitung an der basilarmembran
-> schwingungen an fußplatte -> biegungen der basilarmembran -> diese werden von etwa 16000 haarzellen aufgenommen - jede frequenz hat eigenen bereich, den sie leicht in schwingungen bringen kann = resonanz
erkläre tonotopie im auditorischen kortex
in der cochlea: unterschiedl. haarzellen kodieren unterschiedl. frequenzen in der primäre hörrinde: neuronale infos der frequenz werden ebenfalls in versch. bereichen repräsentiert
erkläre die auditive verarbeitung im gehirn
HÖRNERV: nimmt infos aus haarzellen auf -> MEDULLA OBLONGATA: hörbahn kreuzt seiten, z. T. werden infos beidseitig verarbeitet, wichtig für räuml. lokalisation -> MITTELHIRN: hörbahnen kreuzen hier auch z.T., verbindung zu formation reticularis, allgemeine erregung bei lauten, alarmierenden tönen -> THALAMUS: nochmalige umschaltung und vorverarbeitung, weiterleitung an -> AUDITORISCHEN KORTEX: insbesondere sprachverarbeitung
erkläre die ortstheorie der tonhöhenwahrnehmung
- basiert auf bewegung der basilarmembran, wo unterschiedl. frequenzen bewegungen an bestimmten stellen der membran auslösen - hohe frequenzen: basis (ovales fenster); niedrige frequenzen: am ende ===> die tonhöhenwahrnehmung ist also an den spezifischen ort der basilarmembran gebunden, wo stärkste stimulation erfolgt! (wirkt mit zeittheorie zusammen -> größere präzision der hörleistung)
erkläre die zeittheorie/frequenztheorie der tonhöhenwahrnehmung
- erklärt tonhöhenwahrnehmung durch schwingungsrate der membran pro zeiteinheit - vorhersage: schallwelle 100 Hz -> schwingungen der membran 100x pro sekunde - neurone feuern mit gleicher rate, wobei: begrenzt auf 1000x pro sekunde, da nach 1000 Hz nicht mehr unterscheidbar; LÖSUNG: phasenkopplung = ein neuron feuert in der lücke eines anderen -> 2000-3000 Hz möglich
erkläre wie schall lokalisiert werden kann
durch:laufzeitunterschiede: der schall erreicht abgewandtes ohr später intensitätsunterschiede: im schallschatten werden hohe frequenzen gedämpft (winkel- und frequenzabhängig) underschiedl. frequenzmuster: einohrige ortungsmöglichkeit durch reflexionen an der ohrmuschel (individuell) -> schallquelle erzeugt unterschiedl. muster bewegungshinweise: lokalisation einer schallquelle ist besonders gut, wenn sie sich bewegt
erkläre die gesetze der auditiven wahrnehmung
gesetz d. ähnlichkeit: ähnliche elemente werden gruppiert (-> solo im orchester) gesetz d. nähe: töne ähnlicher tonhöhe werden als gruppe gehört (-> verfolgung von melodien bei mehrstimmigen arrangements) gesetz d. guten fortsetzung: auch wichtig für melodienverfolgung gesetz d. gemeinsamen schicksals: (im dunkeln) schallquellen aus gleicher richtung, werden bevorzugt gruppiert gesetz d. prägnanz: eingängige musikalische phrasen können zum ohrwurm werden
allgemeine fakten zum hörvermögen
- ältere menschen hören niedrige frequenzen meist besser als hohe, was auf nervendegeneration am anfang der basilarmembran zurückzuführen ist -> ortstheorie stützt diese erkenntnis
erkläre gleichgewichts- und lagesinn
- haben keine sichtbaren rezeptoren - gleichgewichtssinn: wie ist unser körper in bezug auf die schwerkraft ausgerichtet? rezeptoren im innenohr - lagesinn (kinästhetischer sinn): sitzen, stehen oder liegen wir? rezeptoren in gelenken (druckveränderungen) oder in muskeln und sehnen (anspannungsveränderungen)
erkläre den aufbau des gleichgewichts- und lagesinn im innenohr
makulaorgane: mit flüssigkeit und haarzellen ausgestattet -> registriert lineare beschleunigung in horizontaler ebene, können ruhelage d. körpers signalisieren und reagieren auf gleichförmige bewegungen bogengänge: 3 flüssigkeitsgefüllt, halbkreisförmige bogengänge, im rechten winkel zueinander: registrieren kopfbewegungen wie wasserwaage 8. Hirnnerv: transportiert info in versch. gehirnregionen, in denen sie mit visuellen infos verschaltet werden propriozeption: system von dehnungssensoren an muskeln und sehnen zur ermittlung von lage des körpers im raum
