1.2.3 Funktionen des Hörnervs

Der Hörnerv spiegelt die durch Kopf, Ohrmuschel, äußeren Gehörgang, Mittelohr und durch die nichtlineare mechanoelektrische Transduktion der Cochlea gefilterten Eigenschaften des akustischen Stimulus wider.
Das Ortsprinzip der Cochlea findet in der cochleotopen Organisation des Hörnervs seine Entsprechung: diejenigen Nervenfasern, die Haarzellen nahe der Cochleabasis innervieren, reagieren auf höhere Frequenzen als Nervenfasern, die zum Helioctrema führen, so daß jede Nervenfaser in ihrem maximalen Empfindlichkeitsbereich einer bestimmten charakteristischen Frequenz (CF) zugeordnet werden kann [2].

Sowohl bei reinen Tönen (Sinustöne) als auch bei komplexen Stimuli mit Umhüllenden unterhalb von 5kHz, gruppieren sich die Aktionspotentiale um einen bestimmte Phasenwinkel der Schallwelle. Dies entspricht in etwa dem Bereich, in dem auch die menschliche Sprache liegt. Diese Eigenschaft der Kopplung heißt ,,Phasenkopplung``. Bei der Tonhöhenwahrnehmung im Frequenzbereich unter 5kHz spielt die Phasenkopplung eine besondere Rolle.

Da ein Aktionspotential etwa 1ms lang ist, kann ein einzelnes Neuron höchstens bis zu einer Frequenz von 1kHz phasengekoppelt antworten. Das Wever'sche Salven- oder Volleyprinzip besagt, daß dies bei höheren Frequenzen durch eine Vielzahl von Neuronen ausgeglichen wird, so daß die Summe ihrer Aktivitäten wieder eine 1:1-Koppelung ergibt [70]. Die Einschränkung der einzelnen Neuronen durch ihre Begrenzung auf eine schmale Bandbreite wird also durch eine Paralellverarbeitung ausgeglichen. Dies ist eines der Grundprinzipien jeder neuronalen Verarbeitung.
Der Punkt, der in diesem Abschnitt besonders hervorgehoben werden soll, ist, daß alle Informationen, die wir auditorisch verarbeiten, durch den Hörnerv übertragen werden. So wie wir einen Stimulus (im Hörbereich) vollständig durch seine physikalischen Eigenschaften beschreiben können, können wir ihn auch durch die Angabe aller Aktivitäten der Hörnerven beschreiben. Im wesentlichen kennzeichnen sich Hörnervfaser durch folgende Eigenschaften [26]:

1. Spontanaktivität, die sich in zwei Gruppen teilen läßt: hohe und niedrige Spontanaktivität;
2. Schwellen, die sich in zwei Gruppen von hohen und niedrigen Schwellen unterteilen lassen;
3. Tuningkurven mit relativ schmalen Bandpässen bei tiefen Frequenzen;
4. Phasenkopplung an die Wellenform bei tiefen Frequenzen [10];
5. Phasenkopplung an die Modulation [24];
6. (nach der Theorie von Wever [70]:) Phasenkopplung durch das Volleyprinzip bei Frequenzen bis 5kHz.

Die Umsetzung der mechanischen Membranschwingungen in neuronale Entladungen der hörbahneigenen Nervenfasern ist ein komplexer Prozeß. Der Zusammenhang ist keinesfalls linear. Die Fasern haben einen begrenzten dynamischen Bereich von einigen 10dB, in dem sie arbeiten können, danach sind sie in Sättigung. Es treten aber auch ohne Reizung spontane neuronale Entladungen auf.

Aus den Übertragungseigenschaften des Hörnervs erschließt sich durch neuronale Verarbeitung in den nachgeschalteten Kerngebieten die Vielfalt aller möglichen Höreindrücke von Sprache, Musik oder dem Start eines Jumbojets.