Die Cochlea



Das Innenohrmodell veranschaulicht die Wanderwellenbewegung im Innenohr, die die Grundlage der Frequenz-Orts-Transformation darstellt:. Unterschiedliche Frequenzen (Tonhöhen) erzeugen an unterschiedlichen Orten im Innenohr eine maximale Auslenkung, so dass die Haarzellen im Innenohr jeweils nur die Auslenkung „spüren“, die zu ihrem Ort im Innenohr und der zugehörigen Frequenz gehört. Auf diese Weise kann das Gehirn den in unterschiedliche Frequenzbereiche zerlegten Schall analysieren. Auch komplexe akustische Signale (z.B. Musik oder Party-Geräusch) können dadurch vom Gehirn verarbeitet und „verstanden“ werden – eine enorme Leistung, zu der übrigens die leistungsfähigsten Computer heute noch nicht in der Lage sind.

In der Natur ist der schneckenförmig gewundene Innenohrkanal durch die „Basilarmembran“ unterteilt, die am Anfang schmal und steif (für die hohen Frequenzen) und am Ende breit und nachgiebig ist (für die tiefen Frequenzen).
Im Modell ist der wassergefüllte Kanal mit Wassersäulen und darüber eingeschlossener Luft verbunden, wobei die Säulenhöhe zum Ende hin kräftig zunimmt:
Je höher die Wassersäule, desto größter die mitschwingende Masse und je größer das darüber liegende Luftvolumen, desto weicher die Federung. Beide Faktoren führen dazu, dass die Resonanzfrequenz mit zunehmender Kanalhöhe abnimmt. Dadurch bewirken hochfrequente Anregungen ganz am Anfang des Kanals die größte Auslenkung (entsprechend im Ohr den hohen Frequenzen), während niederfrequente Anregungen (entsprechend den tiefen Frequenzen im Ohr) erst am Ende des Kanals zu maximalen Wasserwellen-Amplituden führen.
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