Was ist die biologische Grenze der Hörauflösung?

Question

Was ist die biologische Grenze der Hörauflösung?

Biologie
Hören
Sensation
Psychophysik
Neurophysiologie

Stan Shunpike

Ich frage mich manchmal, wie viele verschiedene einzelne Tonleitern von menschlichen Ohren wahrgenommen werden könnten. Ich definiere eine Tonleiter als eine Sammlung von Noten, die sich durch bestimmte Verhältnisse auf eine Grundfrequenz beziehen. Zum Beispiel

tun $2^{0}f$
betreffend $2^{\frac{1}{6}}f$
mi $2^{\frac{1}{3}}f$
Fa $2^{\frac{5}{12}}f$
Sol $2^{\frac{7}{12}}f$
la $2^{\frac{9}{12}}f$
ti $2^{\frac{11}{12}}f$
tun $2^{1}f$

Ich habe einmal ein Experiment gemacht, bei dem ich verschiedene Sinuswellen mit unterschiedlichen Frequenzen nahm und sie mit den entsprechenden Verhältnissen multiplizierte. Ich fand für diejenigen, die ich ausprobierte, dass ich tatsächlich die Dur-Tonleiter hörte. Aber ein Mathematiker wird sich die positiven reellen Zahlen ansehen $\Bbb{R}^+$ und sagen, es gibt unendlich viele mögliche Frequenzen. Biologisch kann ich mir jedoch nicht vorstellen, dass das menschliche Ohr in der Lage ist, zwischen einer unendlichen Anzahl von Frequenzen zu unterscheiden.

Was ist die biologische Grenze der Hörauflösung? Gibt es eine Möglichkeit abzuschätzen, wie viele verschiedene Dur-Tonleitern man hören kann? Mit anderen Worten, wie viele verschiedene Frequenzen sind zu hören?

Antworten (1)

Was ist die biologische Grenze der Hörauflösung?

AliceD · Answer 1

Kurze Antwort
Die Haupteinschränkung der Frequenzunterscheidung ist die Lautstärke .

Hintergrund
Die Cochlea ist tonotopisch organisiert – sie fungiert im Wesentlichen als Fourier-Transformator, bei dem verschiedene Frequenzen auf einer Ortskarte analysiert werden (Abb. 1). Die Frequenzabstimmung von Cochlea-Haarzellen wird hauptsächlich durch die Schallintensität begrenzt. Je lauter ein Reinton-Schallreiz wird, desto größer ist die aktivierte Fläche auf der Basilarmembran und desto größer die Reichweite der Cochlea-Haarzellen, die aktiviert wird, und desto schlechter wird die Frequenzauflösung (Abb. 2).

^{Abb. 1. Cochlea-Tonotopie. Quelle: Cochlea-Implantat-Hilfe}

ANF-Tuning
^{Abstimmung der Hörnervenfasern. Je lauter der Stimulus, desto schlechter die Abstimmung auf die Frequenz. Quelle: - Fettiplace & Hackney, 2006}

Bezüglich des quantitativen Aspekts dieser Frage, nämlich was der Frequenzunterschied ist, und eine Angabe, wie viele Frequenzbänder unterschieden werden können, verweise ich Sie auf die unten verlinkte Frage. Beides hängt stark von der Methode ab, die zur Bestimmung des gerade wahrnehmbaren Unterschieds verwendet wird, und wie gesagt auch von der angewendeten Schallintensität. Außerdem ist sie abhängig von der betrachteten Frequenz. Je höher die Frequenz, desto größer wird das Frequenzband, ausgedrückt in Hz. Dies ist ein Beispiel für das Gesetz von Weber-Fechner (Hecht, 1924) . Die Cochlea ist in Oktaven organisiert, was bedeutet, dass höheren Frequenzen weniger Platz in der Cochlea zur Verfügung steht und daher weniger Haarzellen, um einen bestimmten Frequenzbereich zu codieren.

_{Weiterführende Literatur
- Wie hoch ist die Frequenzauflösung des menschlichen Ohrs?}

_{Referenz
- Hecht, J. General Physiol (1924): 235-67
- Fettiplace & Hackney, Nature Rev Neurosci (2006); 7 : 19-29}

Was ist die biologische Grenze der Hörauflösung?

Stan Shunpike

Antworten (1)

AliceD

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