Das Ohr spielt mit seinem komplexen Aufbau eine entscheidende Rolle in Ihrem täglichen Leben. Sie hören Musik und nehmen Sprache wahr. Sie orientieren sich aber auch in der Welt anhand von Umgebungsgeräuschen und Klängen. Im Folgenden erfahren Sie, wie Sie hören, wie das Ohr funktioniert und wie es aufgebaut ist.
Das menschliche Ohr
Das menschliche Ohr ist ein sehr empfindliches und komplexes Sinnesorgan. Menschen können die Frequenzen von 16 Hz bis 20 kHz (etwa 10 Oktaven) wahrnehmen. Das Gehör besteht aus dem Ohr und der Hörbahn im Gehirn. Dieser Artikel fokussiert nur das Ohr, das aus drei Teilen besteht:
- Außenohr (auris externa)
- Mittelohr (auris media)
- Innenohr (auris interna)
Alle drei sind auf dem folgenden Bild zu sehen.
Der Ohraufbau: Außenohr, Mittelohr, Innenohr
Im Folgenden lesen Sie über die ersten zwei Teile des Ohrs. In einem weiteren Artikel erfahren Sie über das Innenohr.
Ohr Aufbau — das Außenohr
Der erste Schritt des Hörens geschieht im Außenohr. In dem Bild oben ist es gut zu sehen. Das Außenohr besteht aus:
- Der Ohrmuschel (auricula auris): Sie wirkt vor allem als Filter. Schall klingt aus jedem Einfallswinkel ein bisschen anders. Zum Beispiel erzeugt die Ohrmuschel einen Schallschatten, der hohe Frequenzen von hinten leise macht, tiefe aber nicht (Ziemer, 2023). Diese Filterung ist für Schallquellen-Lokalisation und Binaural Audio wichtig.
- Dem äußeren Gehörgang (meatus acusticus externus): Er ist 3 cm lang, und verstärkt Frequenzen um 4 kHz. Winzige Härchen, Ohrenschmalz und Öl schützen das Ohr vor Keimen und Parasiten und befördern sie nach draußen. (Ziemer, 2023)
Zwischen dem Außenohr und dem Mittelohr befindet sich das Trommelfell. Es ist „etwa 0,074 mm dünn, nach außen konkav und elliptisch, mit einem Durchmesser von 0,8–1 cm.“ (Ziemer, 2023) Die eintreffenden Schalldruckschwankungen lenken das Trommelfell aus. Dadurch alleine können wir sie aber nicht hören.
Ohr Aufbau — das Mittelohr
Hinter dem Trommelfell befindet sich das Mittelohr. Das Bild unten veranschaulicht diesen Teil.
Hammer, Amboss und Steigbügel funktionieren als Impedanzwandler im Mittelohr. Foto: Alizera Moradpour
Das Mittelohr enthält drei winzige Knochen
- Hammer (malleus)
- Amboss (incus)
- Steigbügel (stapes)
und die Eustachische Röhre, die Ihnen den Druckausgleich im Flugzeug und unter Wasser ermöglicht. Die Knochen sind miteinander verbunden und übertragen die Auslenkungen des Trommelfells auf das ovale Fenster, den Eingang des Innenohrs. Ihre Hebelwirkung ist nötig, damit Schall aus der Luft in das mit Flüssigkeit gefüllte Innenohr übertragen wird, ohne zu reflektieren (Ziemer, 2023).
Ohr Aufbau — das Innenohr
Im Innenohr (auch Hörschnecke oder Cochlea) passiert die Magie:
Das Innenohr ist schneckenförmig und ihre Bio-Mechanik nichtlinear. Foto: Alireza Moradpour
- Komplizierte physiologische Mechanismen erzeugen eine Wanderwelle, die vom ovalen Fenster bis zur Spitze läuft.
- Das Besondere an ihr ist, dass sich jede Frequenz an einem anderen Ort aufschaukelt. Das passiert durch Nichtlinearitäten, wie bei einer Monsterwelle.
- Ähnlich einem Spektrogramm wird der eintreffende Schall so in seine einzelnen Frequenzen zerlegt, deren Lautstärke und zeitliche Abfolge im Hörnerv neuronal kodiert werden.
- Diese neuronale Kodierung mithilfe von 30.000 Neuronen ist noch ungenau.
- Daher umfasst die Hörbahn des Menschen hunderte Millionen weiterer Neuronen, die die Ortung von Schallquellen, das Erkennen von Tonhöhen, Rhythmen, Melodien, Harmonien, Timbre und Sprache optimieren.
Die Funktionsweise des Ohres ist so gut erforscht, dass wir es für Technologien, wie MP3 und Sonifikation und psychoakustische Schallfeldsynthese nutzen können. Gleichzeitig sind viele Detailfragen noch immer offen, weshalb sich die Systematische Musikwissenschaft nach wie vor mit der Physiologie und Psychologie des Hörens befasst.
Quellen:
- Ziemer, T. (2023). Psychoakustische Schallfeldsynthese für Musik: Raum schaffen für Komposition, Aufführung, Akustik und Wahrnehmung. Springer, Cham.