6.5.3 Zwei Wege der Verarbeitung

Die Informationsverarbeitung im auditorischen System ist zerlegbar in zwei verschiedene Anteile: in die Information über zeitlich Veränderlichen Inhalte und in Information über zeitlich konstante Inhalte. Zeitlich konstant sei ein Anteil, wenn er länger als einige 10ms ist.
Zeitlich konstante Teile des Signals kodieren Informationen über alle statisch vorhandenen Frequenzen, also z.B. über die Tonhöhe und die Formantanteile, aber auch über die Klangfarbe.
Im Anteil über des zeitlich veränderlichen Signals stecken die Informationen über den zeitlichen Verlauf der Signale. Diese Information ist für das Gehörsystem extrem wichtig, wenn es sich um schnelle Änderungen, z.B. um ein plötzliches Geräusch handelt. Jeder Mensch kennt dieses Phänomen, wenn er bei einem Knall erschrickt. Dabei werden die Informationen über eine plötzliche zeitliche Änderung ohne Tonhöheinformationen direkt verarbeitet. Der Schreck auf den Knall erfolgt, ohne daß eine bewußte Wahrnehmung erfolgt. Eine bewußte Verarbeitung des Signals findet erst sehr viel später statt. Informationen über Tonhöhen kommen erst viel später im Cortex an.
Es kann von zwei Wegen der Informationsweiterleitung gesprochen werden: Ein schneller Weg, der zeitliche Änderungen detektiert, also das Signal differenziert, und einen langsameren Weg, der Informationsgehalt der Signale kodiert, bei dem das Signal also integriert wird.

1. Zeitliche Verarbeitung: ein Weg, um schnelle Änderungen im Signal detektiert. Das Signal wird dafür differenziert. Eine Differenzierung, also eine zeitliche Ableitung, ist besonders groß, wenn die Änderung des Signals schnell erfolgt.
2. Inhaltliche Verarbeitung: ein Weg, um inhaltliche Aspekte eines Signals zu finden. Dafür wird das Signal integriert. Eine Integration ist dann sinnvoll, wenn ein statisches Charakteristikum des Signals stark ausgeprägt ist. Eine einheitliche Tonhöhe zum Beispiel ist ein statischer Signalinhalt, der nur durch eine zeitliche Integration aus einem Signal herausgefiltert werden kann.

Analog zur Informationsverarbeitung im optischen System, wo man von zwei Verschiedenen Wegen der Informationsverarbeitung ausgeht, dem ,,Wo-Weg``, also dem Weg, auf dem örtliche Informationen verarbeitet werden, und dem ,,Was-Weg``, auf dem inhaltliche Informationen (über Farben und Formen) verarbeitet werden, könnten wir auch das auditorische System durch zwei Wege charakterisieren: Den ,,Wann-Weg``, der Informationen über zeitliche Änderungen (eigentlich der ,,Wie schnell-Weg``) und den ,,Was-Weg``, der Informationen über die Bedeutung von Signalen aufgrund ihrer Langzeitanalyse liefert.

Im Korrelationsmodell werden beide Verarbeitungswege benutzt, um Information über das Signal zu erhalten.
Im Modell gibt es einen integrierenden Teil (das Integratorneuron), das für eine zeitliche Integration des Signals sorgt, und einen differenzierenden Teil (Triggerneuron). Triggerneurone reagieren immer dann besonders stark, wenn sich der zeitliche Verlauf des Signals schnell ändert. Dies entspricht einer zeitlichen Differenzierung.
Beide Wege kommen in einem Koinzidenzdetektor zusammen. Dort wird aus beiden Anteilen eine Information über die Grundfrequenz gewonnen.
Technisch gesehen ist die Kombination eines Integrators und eines Differenzierers analog zur Kombination eines Tiefpasses mit einem Hochpaß. Eine solche Zusammenschaltung erzeugt bei Wahl der richtigen Filter einen Bandpaß. Im Falle des Korrelationsmodells ermöglicht dies die Demodulation einer zeitlich konstanten Information von ihrem Träger.
Die beiden Methoden der Verarbeitung können auch der Analyse des Signals nach anderen Aspekten dienen. Eine zeitliche Ableitung kann schnelle Änderungen der Sprache demodulieren. Zumindest ein Teil der Informationen der menschlichen Sprache wird durch schnelle zeitlichen Änderungen der Phoneme getragen. Diese Änderungen können genauso der Informationsrückgewinnung dienen wie die kurzzeitig statischen Informationen über die Tonhöhe von Vokalen -- Information wird von beiden Anteilen getragen.
Das Korrelationsmodell bietet einen Ansatz, wie die Information über Periodizitäten aus einem Signal geholt werden kann. Es ist in der Lage, durch Integration den statischen Anteil der Information aus einem Signal zu gewinnen.