Nenne die 2 Hauptmechanismen des Ohr?
Amplitude(Stärke)
Frequenz(Länge)
Die Amplitude (Stärke) von Schallwellen bestimmten die Lautstärke Die Frequenz (Länge) legt die Tonhöhe fest
Qualitäten des Schalls:
Reine Sinustöne
Schnellere Schwingungen
Größere Auslenkung
Überlagerung verschiedener Sinustöne
Reine Töne(Sinustöne) sind periodische Veränderungen im Luftdruck Schnellere Schwingungen werden als höher wahrgenommen Maßeinheit: Frequenz. Eine größere Auslenkung der Schwankungen(Amplitude)führt zu größerer Lautstärke. Die meisten Klänge sind Überlagerungen verschiedener Sinustöne(gemischte Töne). Sie lassen sich wieder in Sinustöne zerlegen.
Welcher Hörschall ist für Menschen hörbar?
Welche 3 physischen Dimensionen gibt es?
Hörschall von 16Hz bis 20.000Hz ist für Menschen hörbarer Schall. • Lautstärke: Je höher die Amplitude, desto lauter • Tonhöhe: Je enger die Frequenz, desto höher • Klangfarben: Mix aus Amplitude und Frequenz
LAUTSTÄRKE
4 Punkte
→ Lautstärke ist abhängig vom Schalldruck → Lautstärke eines Schallereignisses wird in dB gemessen → Jeder Schritt um 10dB entspricht der Verzehnfachung der Lautstärke. Subjektiv wird es als doppelt so laut empfunden → ab ca. 90dB können Hörschädigungen auftreten
LAUTSTÄRKEEMPFINDEN
Töne werden zwischen Hör- und Fühlschwelle wahrgenommen. Töne mit gleichem Schalldruck (dB) werden je nach Frequenz unterschiedlich laut wahrgenommen (A, B, C) Im Sprachbereich ist die Empfindlichkeit am stärksten → Das, was wir hören, hängt von Frequenz und dB ab
Wie hören wir?
Zunächst leitet das sichtbare äußere Ohr die Schallwellen durch den Gehörgang zum Trommelfell, einer straff gespannten Membran, die mit den akustischen Schwingungen mitschwingt. Das Mittelohr leitet dann die Schwingungen des Trommelfells durch einen Mechanismus aus drei kleinen Knöchelchen (Hammer, Amboss, Steigbügel) zur Cochlea, einen schneckenförmigen Röhre im Innenohr weiter. Die Schwingungen sorgen dafür, dass die Membran der Cochlea (das ovale Fenster) schwingt, wodurch Flüssigkeit, mit der die Röhre gefüllt ist, in Bewegung versetzt wird. Dies führt zu wellenartigen Bewegungen der Basilarmembran, die mit Haarzellen ausgekleidet ist. Die Haarzellen werden durch die Bewegungen der Basilarmembran zur Seite gebogen. Die Bewegung der Haarzellen löst Impulse in den benachbarten Nervenfasern aus, die ihrerseits zusammenlaufen und den Hörnerv bilden, der wiederum neuronale Botschaften (über den Thalamus) zur Hörrinde im Temporallappen des Gehirns schickt. Von schwingender Luft über ein bewegliches Ventil zu Flüssigkeitswellen und zuletzt zu elektrischen Impulsen, die ans Gehirn weitergeleitet werden: Voilà, schon hören wir.
AUFBAU DES OHRS
Äußeres Ohr
Äußerer Gehörgang
Trommelfell
Mittelohr
Eustachische Röhre
Innenohr
Cochlea
Äußeres Ohr - bündelt Schallwellen Äußerer Gehörgang – 3cm langer Gang Trommelfell – Membran, trennt äußeres und Mittelohr Mittelohr – Luftgefüllter Bereich, hier werden Luftschwingungen ans Innenohr weitergegeben Eustachische Röhre – sorgt für Druckausgleich Innenohr – beinhaltet Cochlea und Gleichgewichtsorgan Cochlea - hier die Umsetzung von Schwingungen in elektrische Impulse
AUFBAU DES MITTELOHRS
Hammer
Amboss
Steigbügel
Fußplatte
Haltemuskeln
Hammer – nimmt Schwingungen des Trommelfells auf Amboss – nimmt Schwingungen vom Hammer auf und gibt sie an Steigbügel weiter Steigbügel – verstärkt Schwingungen Fußplatte – gibt Schwingungen an flüssigkeitsgefülltes Innenohr weiter Haltemuskeln -halten Knöchelchen
Aufbau des Innenohrs
Drei Scalen der Cochlea
Basilarmembran
Innere Haarzellen
Stereozilien
Äußere Haarzellen
Drei Scalen der Cochlea: In ihnen laufen die Schallwellen durch die Cochlea Basilarmembran: Stützt das Corti-Organ und vibriert bei Schallereignissen Stereozilien: Jede Haarzelle trägt feine Härchen (Stereozilien) unterschiedlicher Länge an der Spitze Äußere Haarzellen: Drei Reihen von äußeren Haarzellen, unterscheiden sehr feine Frequenzen
DIE BASILARMEMBRAN
Die Basilarmembran ist eine membranähnliche Gewebestruktur, die in der Cochlea liegt. Sie ist der SITZ des Corti-Organs Die Bewegungen der Basilarmembran werden durch das Corti-Organ in Nervensignale umgewandelt. Die Bewegung der Membran gleicht dabei einer Wellenlänge, dessen Spannung und Dimensionder Frequenz des eingehenden Tons entspricht. Durch die unterschiedliche Elastizität werden die verschiedenen Bereiche der Basilarmembran von unterschiedlichen Frequenzen angeregt.
Schwingungen - Fußplatte - Basilarmembran
Schwingungen der Fußplatte führen zu Biegungen der Basilarmembran Schwingungen der Basilarmembran werden von etwa 16.000 Haarzellen aufgenommen Jede Frequenz hat einen Bereich auf der Basilarmembran, den sie besonders leicht in Schwingung bringen kann (Resonanz)
AUDITIVE VERARBEITUNG IM GEHIRN
Auditorischer Kortex
Thalamus
Mittelhirn
Medulla oblongata
Hörnerv
Auditorischer Kortex – insbesondere Sprachverarbeitung Thalamus – Umschaltung und Vorverarbeitung. Weiterleitung Informationen beider Ohren an auditorischen Kortex Mittelhirn – auch hier kreuzen sich die Hörbahnen z. T. Medulla oblongata – hier kreuzt Hörbahn die Seiten Hörnerv – nimmt Informationen aus Haarzellen auf
2 THEORIEN TONHÖHENWAHRNEHMUNG
Ortstheorie
Ortstheorie: Wir hören verschiedene Tonhöhen, weil verschiedene Schallwellen an verschiedenen Orten der Basilarmembran in der Cochlea Aktivität auslösen. Somit kann das Gehirn die Höhe eines Tones dadurch feststellen, von welcher Stelle auf auf der Basilarmembran die neuronalen Signale ausgehen. Hohe Frequenzen erzeugen große Schwingungen am ovalen Fenster, niedrige am entgegengesetzten Ende → Die Tonhöhenwahrnehmung ist an spezifischen Ort der Basilarmembran gebunden, dort, wo die stärkste Stimulation erfolgt. Zeittheorie/Frequenztheorie: Das Gehirn kann die Tonhöhe von der Frequenz der Nervenimpulse ableiten, die den Hörnerv entlanglaufen. Die gesamte Basilarmembran schwingt mit der ankommenden Schallwelle mit, wodurch Nervenimpulse ausgelöst werden. → Schwingungsrate der Basilarmembran pro Zeiteinheit → Schallwelle mit Frequenz 100 Hz lässt Basilarmembran 100x / Sek. Schwingen → Einschränkung Feuerrate Neuron: 1000/Sek. Neuron kann Schall oberhalb 1000 Hz nicht unterscheiden Lösung: PHASENKOPPLUNG Neuron feuert in der „Lücke“ eines anderen Neurons (Gesamtfeuerrate 2000-3000 Hz mgl)
4 BEREICHE DER SCHALLLOKALISATION !!!
1. LAUFZEITUNTERSCHIEDE Schall erreicht das abgewandte Ohr wenige Mio. Sek. später als das zugewandte 2. INTENSITÄTSUNTERSCHIEDE Intensitätsunterschiede sind winkel- und frequenzabhängig 3. UNTERSCHIEDLICHE FREQUENZMUSTER Ursache für eine einohrige Ortungsmöglichkeit sind frequenzselektive, sehr schmalbandige Reflexionen an der Ohrmuschel. Das Frequenzmuster dieser Reflexionen ist individuell. 4. BEWEGUNGSHINWEISE Besonders gut ist eine Schallquelle lokalisierbar wenn sie sich bewegt
GLEICHGEWICHTSSINN
sagt uns, wie unser Körper und Kopf in Bezug auf die Schwerkraft ausgerichtet ist Rezeptoren hierfür im Innenohr
LAGESINN
sagt uns, ob wir sitzen, stehen oder liegen Das Gehirn benötigt dafür ständig Informationen über momentane Position und Bewegung der Körperteile Informationsquellen: - Gelenke – Muskeln – Sehnen
Wie funktioniert der Lagesinn?
Makualorgane
Bogengänge
VIII Hirnnerv
Propriozeption
Makualorgane: Wie Cochlea mit Flüssigkeit und Haarzellen ausgestattete Hohlräume, die lineare Beschleunigung in horizontaler Ebene registrieren Bogengänge: Drei flüssigkeitsgefüllte, halbkreisförmige Bogengänge, die im rechten Winkel zueinander stehen. Registrieren Kopfbewegungen wie eine 3-dimensionale Wasserwaage VIII Hirnnerv: Transportiert die Informationen in verschiedene Gehirnregionen Propriozeption: Die Lage des Körpers im Raum wird neben dem Gleichgewichtssinn durch ein System von Dehnungssensoren an Muskeln und Sehnen ermittelt
