Tonotopi

Ne zaman dinleme , analiz süreçleri akustik sinyallere almak yer birkaç içinde düzeylerde beynin . Özellikle insanın dil anlayışı için sonraki kod çözme işleminin temelini oluştururlar . Tonotopia terimi ( eski Yunanca a'dan türetilmiştir )  τόνος tonos , Almanca , "kişinin bir şeyi sıkıştıran" , "ip", "ip", "kemer"; "Gerilim", "vurgu", "kuvvet"; 'Yükseklik', 'sesin sesi' / b)  τόπος topos , Almanca 'yer' , 'yer', 'bölge', 'alan', 'yer', 'mekan') ses analizinin ilk ana aşamasını ifade eder. .

İç kulakta ( koklea ), dışarıdan gelen mekanik titreşimler , anatomik olarak frekansa ( perdeye ) göre sıralanan sinir uyarılarına dönüştürülür : dış uçta yüksek frekanslar, iç uçta düşük frekanslar. "Ton-Ort" adı buradan gelmektedir. Beyindeki işitsel yolun ana zincirinde, frekansa (zift ) göre anatomik sıralama, serebrumun çeşitli alanlarında ( işitsel korteks ) korunur.

Frekansı haritalama

Salyangozun ucundan mm cinsinden dışa açılan baziler membrandaki konumu (solda), frekans grubu , kHz cinsinden ses uyaranının frekansı f ve mel cinsinden algılanan perde Z arasındaki ilişki. Sağdaki ses dalgalarının girişi.

Dışarıdan kaydedilenleri dinlerken , kokleadaki ( koklear iletilen) üzenginin (başlangıçta oval pencereden sıvı odalarına skala vestibuli ) hareketleri ile ses dalgalarıdır . Sıvının (minimum) yer değiştirmesinin dalga benzeri yayılması ( hareket eden dalga ) , kokleayı salyangozun ucuna ( helicotrema ) bağlı perilenf ile doldurulmuş iki odaya bölen baziler zarın saptırılmasına yol açar. . Corti organı ile saç hücrelerinin baziler zar üzerinde bulunur . Bunlar, membran kompozitinin kesilmelerini en ince 'kıllar' yoluyla tespit edebilir. Aşağıdakiler geçerlidir: sapma ne kadar güçlü olursa (neden güçlü bir ses dalgasıdır), kesme etkisi ne kadar güçlü olursa, saç hücrelerinden gelen nöronlar o kadar sık ​​ateşlenir, daha yüksek bir uyarı veya gürültü algılanır. Ancak, evrimsel olarak biyolojik olarak günümüzün yüksek ses seviyelerine adapte olamayan ve her şeyden önce bu noktada zarar görebilecek olan sistemin zayıf noktası tam da bu noktada yatmaktadır : Memelilerde yaralanmalar ve saç dökülmesi geri döndürülemez, yani çaresiz.

Anatomik nedenlerden dolayı, tüy hücreleri sistemi, her bir işitilebilir akustik frekansın kendine özgü maksimum hassasiyet konumuna sahip olacağı şekilde düzenlenmiştir. Maksimum sapmanın konumu oval pencereye ne kadar yakınsa (burada mekanik titreşimler hidrolik sisteme bağlanır), ton o kadar yüksek olur. Maksimum helikotremaya ne kadar yakın olursa, ton o kadar düşük olur. Bu, baziler membrandaki her konuma belirli bir frekansın atandığı anlamına gelir. Frekans-konum dönüşümü doğrusal olmayan bir şekilde gerçekleşir (bkz. Frekans ölçeği). Baziler zara kaydedilen frekanslar, beyinde işitsel kortekse kadar bir şerit şeklinde haritalanır . 20.000 Hz'ye kadar olan yüksek frekanslar medialde geride, 200 Hz'ye kadar olan düşük frekanslar ise yanal olarak ön tarafta temsil edilmektedir. Dolayısıyla, her konuma belirli bir frekansın atandığı alanlar var.

Bu nedenle tonotopi, frekans-konum haritalaması olarak da adlandırılır ve bu açıdan somatotopiğin bir varyantını temsil eder .

Somatotopiklerden kavramsal farklılaşma

Tonotopi, vücut bölgelerinin noktadan noktaya haritalanması değildir. Yani bu sensorimotor kortekste olduğu gibi somatotopi ile ilgili değil . Tonotopi durumunda, hiçbir vücut parçası gösterilir, ancak fiziksel bir miktarın bant genişliği (akustik frekans) gösterilir.

Baziler membran üzerinde belirli bir noktada belirli bir saf frekansın (monofrekans sesi) sadece fizyolojik olarak ölçülebilir kaydı kastediliyorsa ve merkezi sinir sistemine (CNS) topikal olarak yapılandırılmış bir aktarım türü kastediliyorsa , o zaman tonotopiden bahsetmeyiz , ancak baziler membranda ton lokalizasyonu .

Şeklin bu genel kriterleri, “harita” olarak adlandırılmasına yol açmıştır, aşağıdaki Tonotop haritaları bölümüne bakınız . Ağların dilinde alışılageldiği üzere harita terimi , benzerlik, sıklık ve önem (alaka düzeyi) anlamında genel özelliklerin uzamsal-şematik olarak sıralı temsili veya temsili anlamına gelir. Tonotopi durumunda, akustik frekansların sürekli temsilidir. İngilizce'de merkezi sinir sistemi, belirtilen kriterlere göre topografik organizasyon olarak anılır .

Frekans ve perde

Pitch, daha yüksek düzey bir algıdır. Algılanan bir perdenin temsili için gerekli olan fiziksel uyarandan bilgiyi çıkarmak ve sentezlemek için birkaç ön işleme adımı gereklidir. Elektronik olarak üretilen basit sinüzoidal tonlar (tek frekanslı ses) için, baziler membrandaki uyarma yeri algılanan perde ile iyi bir şekilde ilişkilidir. Ancak doğada yalnızca karmaşık tonlar (çok frekanslı ses) vardır. Bunlar, algılanan perde ile bir korelasyonun genellikle sadece zayıf olduğu veya tamamen bulunmadığı çoklu uyarım maksimumları üretir. Beyinde daha fazla işlem yapılmadan, iç kulaktaki tonotopik bilgi, algılanan perdeyi temsil etmek için yetersiz olacaktır.

Tonotopik kartlar

Tonotopik haritalar nörofizyolojik yöntemler kullanılarak oluşturulmuştur. Bunlar, diğer nörofizyolojik eşleştirmeleri gibi, daha sonra da için şablon olarak hizmet modellerinin arasında kendine organizasyon içinde yapay sinir ağları ( Kohonen ağları ). Bu tür haritalar hayvanlar için de oluşturulmuştur. Z var. B. Belli yarasa türlerinde , hayvanın kendi yönelimi ve avlanma için uzmanlaştığı 61 kHz civarında dar bir frekans bandına karşılık gelen alanda güçlü bir yayılma vardır . Bunu yapmak için, bir nöral analizini kullanır Doppler kayması yansıması kullanıcı tarafından iletilen sinyallerin.

Dili anlamak

Beyindeki tonotopik haritalar, en küçük konuşma seslerinin ( telefon ) kodunun çözülmesi ve dolayısıyla en küçük soyut ses birimlerinin ( fonemler ) temsilinin temelini oluşturur . Bu, belirli frekans aralıklarındaki ( biçimlendirmeler ) sinyallerin sesli harflerin kodunun çözülmesini ve konuşmacının kişisel ses özelliklerinin kaydedilmesini mümkün kıldığı ünlüler durumunda özellikle açıktır .

Ayrıca bakınız

Bireysel kanıt

  1. ↑ Peter Duus : Nörolojik-topikal teşhis. Anatomi, fizyoloji, klinik. Georg Thieme, Stuttgart 5 1990, ISBN 3-13-535805-4 , s. 156, 367, 373.
  2. ^ Alfred Benninghoff , Kurt Goerttler : İnsan Anatomisi Ders Kitabı. İşlevsel ilişkilere verilen tercihle gösterilir. Cilt 3: Sinir Sistemi, Deri ve Duyusal Organlar. Urban ve Schwarzenberg, Münih 7 1964, s.510.
  3. ↑ Manfred Spitzer : İnternetteki Ruh. Öğrenme, düşünme ve hareket etme modelleri. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 1996, ISBN 3-8274-0109-7 , s. 115 f., 121 (a), 231 vd. (B)
  4. ^ CN Woolsey: Çoklu işitsel haritalar . bant 3 : Kortikal duyusal organizasyon. Humana Press, Clifton (NJ) 1982 (İngilizce).
  5. ↑ N. Suga, et al .: Bıyık yarasası işitme korteksindeki CF-FM sonar sinyallerini işlemek için orantısız tonotopik temsil . İçinde: Bilim . bant 194 , 1976, s. 542-544 (İngilizce).
  6. ↑ G. Dehaene-Lambetz, et al.: Bebeklerde hece ayrımcılığının hızı ve serebral korelasyonları . İçinde: Doğa . bant 370 , 1994, s. 292-295 (İngilizce).