Hören – mehr als nur Schall und Schwingung

Stellen Sie sich folgende Situation vor: Am Ufer eines Sees hat ein Kind vom Wasser her zwei schmale Kanäle gegraben – etwa einen Meter lang und einige Zentimeter breit. Die Wasseradern sind rund einen Meter voneinander entfernt und auf ihrer Oberfläche schwimmt jeweils ein kleines Boot, sanft gewogen von den Wellen des Sees. Sie selbst sitzen in der Mitte zwischen den Kanälen und haben eine Aufgabe: Allein anhand der schwankenden Miniboote sollen sie erschließen, was auf dem See los ist, wie viele Wasserfahrzeuge sich etwa darauf befinden und wo. Völlig unmöglich, werden Sie denken. Und doch halten Sie es für selbstverständlich, dass Sie in einem Raum heraushorchen können, wo sich einzelne Sprecher befinden.

Beide Situationen sind durchaus vergleichbar: Auch beim Hören erhalten wir nur die Informationen der Trommelfelle im linken und rechten Ohr, die durch von menschlichen Stimmen erzeugte Schallwellen schwingen. Aus diesen Schwingungen vermag das Gehirn eine komplexe akustische Welt zu rekonstruieren. Und das Gehör informiert nicht nur darüber, wo sich eine Schallquelle befindet und ob es sich beispielsweise um einen Menschen oder eine laute Verkehrsstraße handelt. Das Gehirn verarbeitet die unterschiedlichsten Schallinformationen, vom Rauschen der Blätter bis zur Stimme eines geliebten Menschen – und verknüpft sie mit Erfahrungswerten und Emotionen oder auch mit anderen Sinneseindrücken.

Beim Schall selbst handelt es sich physikalisch gesehen um nichts anderes als Schwankungen des Luftdrucks. Im Weltall ist es daher mucksmäuschenstill, denn im Vakuum gibt es keine Druckschwankungen. Effektvoll laute Explosionen in Science-​Fiction-​Filmen sind also nur eine Erfindung Hollywoods. Was hört man eigentlich?. Je nachdem, ob sich der Schall in langsamen oder schnellen Wellen bewegt, empfinden wir ihn als tiefen oder hohen Ton. Die Frequenz, ausgedrückt in Hertz (Hz), ist das Maß für die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde. Das menschliche Ohr hört Frequenzen zwischen 20 und 20.000 Hz. Die Schreie der Fledermaus beispielsweise sind meist zu hoch, weshalb sie sich unserer Wahrnehmung entziehen.

Den Schall zu sammeln ist die Aufgabe der Ohrmuschel des Außenohrs. Sie bildet eine Art Trichter und leitet die Schwingungen in den Gehörgang, von wo aus sie ins Mittelohr gelangen. Hören. Schallwellen treffen am Ende des Gehörgangs auf das Trommelfell und lenken es aus, so dass dieses seinerseits die drei Gehörknöchelchen in Schwingung versetzt. Die Hörschnecke, die Cochlea im Innenohr, wandelt den mechanischen Input schließlich in neuronale Impulse um, die dann die Hörbahn entlangrasen. Vom einfachen Wackeln zur wunderbaren Vielfalt der Klänge. Das Signal wird auf diesem Weg zu verschiedenen Kernen im Hirnstamm geleitet – eine Art Verteilerstation, von der aus parallele Signalwege verlaufen. Ziemlich am Ende der Hörbahn projiziert der Thalamus die Information in die primäre Hörrinde im Schläfenlappen. Diesem „Hörzentrum“ haben wir es vor allem zu verdanken, dass wir die akustische Vielfalt der Welt überhaupt bewusst wahrnehmen.

Doch was macht den kleinen, aber entscheidenden Unterschied aus, ob die Neuronen im Oberstübchen gerade einen Beatles-​Song oder Liebesschwüre des Partners verarbeiten? Jeweils unterschiedliche Gruppen von Neuronen in der Hörrinde sprechen auf verschiedene Frequenzen an. Vom Laut zum Wort. Und Geräusche haben jeweils ein ganz charakteristisches Frequenzspektrum. Die menschliche Sprache beispielsweise bewegt sich im Bereich von 80 Hz bis 12 kHz. Und während Musik oder Hintergrundgeräusche ein Gemisch aus verschiedenen Frequenzen darstellen, besitzt jede Stimme ihre typische Frequenz. Das nutzt die Hörrinde quasi zum Vorsortieren: Sie unterscheidet menschliche Worte von anderen akustischen Quellen und leitet solche Information an andere Neuronengruppen und Hirnareale weiter, als das Dröhnen eines Presslufthammers oder den Klang einer Beethoven-​Sonate.

Gerade das Beispiel Musik zeigt, wie vielfältig unser Denkorgan Töné verarbeitet. Lauschen wir einer Melodie, so stellt der Hörcortex nur die Eingangsstelle für die Informationen dar. Darüber hinaus treten dann viele weitere Gehirnareale in Aktion, die Erfahrungen und Assoziationen verarbeiten. Welche das sind und in welchem Maße, ist individuell verschieden. Lauschen wir etwa einem Streichquartett, verknüpft das Hirn die akustische Information auch mit dem optischen Bild von Geigern und Cellisten, das wir im Gedächtnis gespeichert haben, sowie mit Emotionen und Erinnerungen, die wir mit der Musik verbinden. Kein Wunder also, wenn Musik einem wohlige Schauer über den Rücken laufen lässt oder Tränen in die Augen treibt, oder Teenager beim Konzert ihrer Lieblingsband überschäumen vor Glück.

Doch das Hören ist nicht nur zum Vergnügen da, sondern hat ganz praktische, teilweise überlebenswichtige Bedeutung für Mensch und Tier. Ohne das Knacken eines Asts zu hören, das ein Fressfeind in der Nähe verursacht, würde es so manchem Lebewesen schlecht ergehen. Und auch damit wir nicht buchstäblich unter die Räder eines Autos geraten, müssen wir Schall orten. Hierfür greift das Gehör auf einen Trick zurück: Es wertet bei hohen Tönen die Differenz der Intensität aus, mit der das Geräusch an beiden Ohren ankommt. Bei tiefen Frequenzen kalkuliert es die Zeitdifferenz mit ein, die der Schall beansprucht, um das von der Reizquelle weiter entfernte Ohr zu erreichen. Die erstaunlichen Fähigkeiten unseres Gehörs.

Die überlebenswichtige Fähigkeit, Schall zu verarbeiten, entwickelte sich erst allmählich im Verlauf der Evolution. Frühe Lebewesen, die das Wasser und später auch das Land bewohnten, verfügten noch über kein Gehör. Schall konnten sie nur in Form von Wasser– oder Bodenvibrationen wahrnehmen. Die ersten kieferlosen Fische etwa hatten dafür ein so genanntes Seitenlinienorgan, in dem Haarzellen lokale Wasserbewegungen detektierten und die Fische bei der Orientierung im Wasser unterstützte. Daraus entwickelte sich das Innenohr der Wirbeltiere mit der Hörschnecke und dem Gleichgewichtsorgan. Letzteres ist – wie der Name schon sagt – unverzichtbar, um in verschiedenen Lebenssituationen die Balance zu halten. Ein Labyrinth fürs Gleichgewicht. Bei modernen Knochenfischen hat sich ein Teil des Gleichgewichtssystems zum Hörorgan entwickelt. Es enthält die so genannten Hörsteine, feine Karziumkristalle, die auf Schallvibration reagieren und diese Information an die Haarzellen weiterleiten. Tierisches Gehör.

Gleichzeitig mit der Entwicklung des Gehörs hat bei den Vorfahren der Säugetiere vermutlich das Gehirn stark an Volumen gewonnen. Immerhin musste es nun weit mehr Eindrücke von der Umwelt verarbeiten.

Ein klein wenig schneller als in den Zeiträumen der Evolution bildet sich das Gehör heutzutage bei neuen Erdenbürgern aus. Ungefähr ab der 23. Schwangerschaftswoche lassen sich erste Reaktionen des Fötus auf akustische Reize feststellen, unter anderem eine erhöhte Pulsfrequenz. Im letzten Schwangerschaftsdrittel können Föten hören – vor allem die Stimme der Mutter. Kein Wunder, dass sie direkt nach der Geburt deren Klang bevorzugen. Besonders im ersten Lebensjahr verläuft die Entwicklung rasant. Sind Neugeborene noch kaum in der Lage, hohe Frequenzen zu hören, nehmen bereits sechs Monate alte Säuglinge fast das gesamte akustische Spektrum des menschlichen Ohrs wahr.

Für hohe Töné haben nicht nur Neugeborene kein allzu offenes Ohr, sondern oft auch Menschen mit einem Tinnitus. Klingeln im Ohr. Statt von außen kommen hier die qualvollen Geräusche von innen – und meist sind sie nicht mal objektiv wahrnehmbar. Seinen Ursprung nimmt der Tinnitus oftmals durch Schäden im Innenohr, etwa durch ein Schalltrauma. Doch wie immer mehr Wissenschaftler glauben, ist für das anhaltende, nervtötende Pfeifen ist nicht das Gehör an sich, sondern vielmehr das Gehirn verantwortlich.

Übermäßiger oder lang anhaltender Lärm kann aber nicht nur Tinnitus auslösen, sondern auch sonst die seelische und körperliche Gesundheit schädigen. Voll auf die Ohren. Es macht also durchaus Sinn, das Gehör ein wenig zu schonen. Denn solange es einwandfrei funktioniert, macht das Gehör aus dem Input simpler Luftdruckschwankungen erstaunlich viel – und bereichert unser Sinneserleben durch die phantastische Vielfalt des Klangs.