Das
Gehör hat einen breiten Arbeitsbereich: Zwischen Empfindungs- und
Schmerzschwelle liegt eine 16-fache Zunahme der
Schalldruckintensität. Die Lautheit wird deshalb mit einem logarithmischen Maß angegeben: Dem Schalldruckpegel (SPL, sound pressure level) in Dezibel - dB(A) - bezogen auf einen Referenz-Schalldruck von 2.10-5 Pa. Bei 1000 Hz Schallfrequenz ist die dB-Skala definitionsgemäß mit der Skala des Lautstärkepegels - gemessen in Phon
- identisch. Die Empfindlichkeit des Ohres ist frequenzabhängig, am höchsten ist sie bei 4 kHz. (Der Frequenzbereich der Sprache umfasst etwa 300-3000 Hz.) Schall wird auf das Corti'sche Organ im Innenohr teils über den Schädelknochen ("Knochenleitung"), teils über die Gehörknöchelchen im Mittelohr ("Luftleitung") übertragen. Letztere passen den Schallwellenwiderstand zwischen Luft (Gehörgang) und Flüssigkeit (Perilymphe) so an, dass der Schalldruck etwa um den Faktor 20 erhöht wird. Das reduziert die Reflexion des auf das Trommelfell auftreffenden Schalls von 98% auf ~40%, und verdreißigfacht damit den Anteil des auf das Innenohr übertragenen Schalldrucks (von 2 auf 60% des auf das Ohr eintreffenden Wertes). Kontraktion der Mittelohrmuskeln (m. stapedius und m. tensor tympani) versteift die Gehörknöchelchenkette und reduziert so deren Druckübertragung. Hohe, potentiell schädliche Schallintensität kann dadurch auf dem Weg zum Innenohr verringert werden und Schäden vermeiden helfen (Schutzreflex). Die Schallwellen werden über das ovale Fenster auf die Perilymphe der scala vestibuli geleitet und laufen von dort Richtung Schneckenspitze (Helikotrema). Sie verlangsamen sich dabei, die Druckwellen nähern sich einander an, bis es an einer frequenzspezifischen Stelle zur Addition der Wellen, maximaler Auslenkung (Schwingung der Reißner'schen Membran) und Auslöschung der Wanderwelle kommt (topische Abbildung von Schallfrequenzanteilen des Schallmusters). Das stimuliert Zilienfortsätze des Corti'schen Organs in der scala media und führt zur Reizung innerer Haarzellen; dieses Signal wird über afferente Fasern im N. acusticus an das Gehirn weitergeleitet. Äußere Haarzellen dienen der Verstärkung der Schwingungen und Verbesserung der Frequenzselektivität mittels Prestin, einem kontraktilen Membranprotein. Je niedriger die Frequenz, desto weiter wandern die Druckwellen in der Schnecke; hohe Frequenzen werden schon in der Nähe des ovalen Fensters, niedrige (erst) in der Nähe des Helikotrema abgebildet. |
SPL [dB] = 20 . log (p/po) |
Bei 1000 Hz Tonfrequenz stimmen Lautstärke (in Phon) und Schalldruckpegel (in dB SPL) überein Töne, die als gleich laut wahrgenommen werden, haben (unabhängig von der Frequenz) den selben Phonwert |
Frequenzoptimum: Das Gehör des Menschen ist zwischen ~1 und ~5 kHz am empfindlichsten Der Hörbereich liegt zwischen 16 Hz und maximal 20 kHz Altersschwerhörigkeit (Presbyakusis) geht mit Hörverlust im oberen Frequenzbereich (>5 kHz) einher |
Die Gehörknöchelchenkette dient der Impedanzanpassung Luft - Wasser |
Die größte Amplitude der Wanderwellen liegt bei hohen Frequenzen in der Nähe des Mittelohrs (nahe dem foramen ovale), bei tiefen Frequenzen in der Nähe der Schneckenspitze (helikotremanahe) |
Die Endolymphe ist gegenüber dem umgebenden Extrazellulärraum auf etwa +80 mV aufgeladen |
Bei niedrigen Frequenzen folgt das Rezeptorpotential den Schwingungen der Basilarmembran |
Auslenkung der tip links depolarisiert die Haarzelle |
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