Sensors and Actuators - Fachbereich Physik der Universität ...

3.4.3 Mechanik der Schallwellenübertragung
• Schallwelle bringt Trommelfell zum Schwingen
• Schwingung setzt sich über Gehörknöchel fort und erreicht das ovale Fenster
• Die Druckwelle wird auf die Flüssigkeit in Scale vestibuli übertragen; pflanzt sich
über Helicotrema (Spitze der Schnecke) fort in die Scala tympani, Druckausgleich
am runden Fenster.
• Durch Bewegung der Scala vestibuli und der Scala tympani wird die Scala media
passiv mitbewegt. Dadurch bilden sich Wanderwellen aus (vgl. Ausbreitung eines
einzigen Impulses entlang eines an zwei Enden eingespannten Seils; Nobelpreis für
Wanderwellenhypothese für Georg von Békésy, 1961), welche die Basilarmembran
mitbewegen (Auslenkung).
• Die Basilarmembran bewegt sich dadurch gegen die Tectorialmembran. Es kommt
zu einem Abscheren der Stereocilien der Haarzellen, welches der Reiz für die
Erregung der Haarzellen ist.
• Die Haarzelle wird depolarisiert (= Sensorpotential), wobei das Signal an afferente
Nervenfasern weitergeleitet wird (Neurotransmitter: Glutamat).
• In Abhängigkeit der Frequenz entsteht das Maximum der Wellenamplitude an einem
bestimmten Ort der Basilarmembran.
• Ist das Maximum erreicht werden an dieser Stelle die Haarzellen aktiviert und ein
Sinnesreiz ausgelöst (tonotope Organisation).
• Hohe Töne haben ihr Maximum kurz hinter dem ovalen Fenster, tiefe Töne am
Helicotrema.
• Das gesunde Ohr kann Frequenzunterschiede von 0,3% unterscheiden (z.B. 3 Hz
bei Tonhöhen um 1000 Hz).
• Die Frequenzanalyse des Ohres wird über zwei Mechanismen durchgeführt: 1.
Ortsprinzip: aufgrund der Anatomie und Zusammensetzung der die Schnecke
ausfüllenden Flüssigkeiten wird eine einzelne Frequenz nur an einem bestimmten
Ort (Maximum der Wanderwelle) durch Reizung weniger Haarzellen
wahrgenommen. 2. Periodizitätsanalyse: Das Innenohr kann periodisch
wiederkehrende Schalldruckspitzen erkennen, d.h. die Zeitstruktur des Schallsignals
erfassen.
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