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Auditive Frequenzkodierung: Tonotopische Organisation von Cochlea bis Kortex

Periphere Kodierung

  1. Schall → Trommelfell → Gehörknöchelchen: Druckwellen → mechanische Vibration.
  2. Steigbügel → Ovalfenster → Cochleaflüssigkeit: Wandernde Welle entlang der Basilarmembran.
  3. Tonotopische Karte: Basis (hohe Frequenz, 20 kHz) → Apex (tiefe Frequenz, 20 Hz). Jede Haarzellpopulation auf charakteristische Frequenz (CF) abgestimmt.

Neurale Transduktion

  • Innere Haarzellen (IHCs) → Glutamatfreisetzung → Spiralganglionneuronen (SGNs) → Hörnerv (CN VIII).
  • Phasenkopplung bewahrt Timing bis ~4–5 kHz; Ortskodierung dominiert darüber.

Zentraler Pfad

EbeneWichtige VerarbeitungTonotopie erhalten?
Cochlear Nucleus (CN)Parallele Pfade: Buschzellen (Timing), Sternzellen (Spektrum), Oktopuszellen (Einsatz)Ja
Superior Olivary ComplexBinaurale Hinweise: ITD (MSO), ILD (LSO)Ja
Inferior Colliculus (IC)Integration, Plastizität, multimodalJa
Medial Geniculate Body (MGB)Thalamischer Relais, AufmerksamkeitsfilterJa
Hörkortex (A1 + Gürtel/Paragürtel)Spektral/zeitliche Integration, Objekterfassung, PlastizitätJa (Kern), abgeschwächt (Gürtel)

Perzeptuelles Ergebnis

Tonhöhe = perzeptuelles Korrelat der Frequenz. Komplexe Klänge (Obertöne) → Wahrnehmung des fehlenden Grundtons durch temporale + spektrale Integration im Kortex.

Klinische Relevanz

  • Audiogramm = Verhaltensschwellen über Frequenzen.
  • Cochleaimplantate: Elektrodenarray nutzt Tonotopie (basal = hohe Frequenz).
  • Tinnitus: Fehlanpassung der Plastizität in tonotopischen Karten nach Hörverlust.

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