Die Ohren des Crickets befinden sich an den Vorderbeinen und haben vier akustische Eingänge. Der Schall erreicht zuerst das äußere Trommelfell, das mit einer akustischen Luftröhre, einer transversalen Luftröhre und einer akustischen Luftröhre auf der gegenüberliegenden Seite verbunden ist, so dass der Schall den ganzen Weg durch den Körper des Crickets passieren kann. Bildnachweis: Michelsen und Larsen

Sie laufen eine belebte Straße entlang, vorbeifahrende Autos und Busse und Gesprächsfetzen erreichen Ihre Ohren, wenn Sie jemanden Ihren Namen rufen hören. Sie drehen sich um etwa 60 Grad nach links und blicken zum Fenster im zweiten Stock eines etwa 100 Meter entfernten Gebäudes, genau an der Stelle, an der ein Freund winkt.

Die Fähigkeit von Menschen und anderen Tieren, die Position von Schallquellen genau zu bestimmen, ist bemerkenswert gut, sagen Wissenschaftler. Seit dem frühen 20. Jahrhundert wurden viele Studien zu den zugrunde liegenden physikalischen Mechanismen durchgeführt, mit denen die Ohren der Tiere den „gerichteten Schall“ bestimmen können.

In einer kürzlich durchgeführten Studie und Überprüfung haben die Wissenschaftler Axel Michelsen und Ole Naesbye Larsen von der University of Southern Denmark eine quantitative Analyse angeboten, wie Tiere wie Insekten und kleine Vögel die Richtung zu Schallquellen lokalisieren können. Diese Tiere sind zu klein, um die Richtungshinweise des Menschen zu nutzen (Änderungen der Schalldruckrichtung und der Ankunftszeit des Schalls an den Ohren). Die Ergebnisse der Studie, die in einer kürzlich erschienenen Ausgabe von Bioinspiration und Biomimetik veröffentlicht wurden, könnten jedoch auch wichtige Auswirkungen auf den Menschen haben.

"Wir haben jetzt ein Verständnis für die Physik dieser Hörsysteme und können quantitative Vorhersagen treffen, die in Experimenten getestet werden können", sagte Michelsen gegenüber PhysOrg.com .

Um festzustellen, woher ein Geräusch kommt, können Tiere Informationen verwenden, die auf den Unterschieden zwischen zwei Ohren (als „binaurale“ Hinweise bezeichnet) oder Informationen, z. B. von der Form eines einzelnen Ohrs (als „monaurale“ Hinweise bezeichnet) basieren. Michelsen und Larsen erklären, dass viele kleinere Tiere, die keine Säugetiere sind, den Azimut (horizontale Ebene) von Schallquellen mit binauralen Hinweisen berechnen, wobei Ohren sowohl an der Außen- als auch an der Innenfläche des Trommelfells Schall empfangen, was als "Druckdifferenzempfang" bezeichnet wird.

Vögel und Heuschrecken sind einige der Kleintiere, die den Druckdifferenzempfang nutzen können, der dadurch gekennzeichnet ist, dass sie zwei Ohren haben, die durch einen Lufttunnel durch den Körper des Tieres verbunden sind. Während sich der Schall zwischen den Ohren durch den Körper des Tieres bewegt, wird jedes Trommelfell durch unterschiedliche Geräusche an seiner äußeren und inneren Oberfläche aktiviert, die dem Tier helfen, die Schallquelle zu bestimmen. Beispielsweise vibriert das der Schallquelle zugewandte Ohr mit einer größeren Amplitude als das abgewandte Trommelfell. Wie die Forscher betonen, helfen sowohl die Schallübertragung durch den Körper als auch die binauralen Signale dem Tier, den Schall zu lokalisieren.

Obwohl die Wissenschaftler die allgemeinen Mechanismen kennen, die für die Schalllokalisierung verantwortlich sind, ist ein detailliertes Modell aufgrund der Schwierigkeit, Versuche mit Tieren in nicht störenden Umgebungen durchzuführen, schwer fassbar. Michelsen und Larsen erklären, dass die Wissenschaftler noch weit davon entfernt sind, bestimmte Komponenten des gerichteten Hörens zu verstehen, beispielsweise die Physik der Schallübertragung durch Körperkanäle, und wie der Lebensraum eines Tieres seine Hörmechanismen beeinflusst.

"Was jetzt benötigt wird, ist ein besseres Verständnis des Richtungshörens in den natürlichen Lebensräumen, in denen dichte Vegetation usw. die Geräusche verschlechtern", sagte Michelsen.

Menschen hingegen verwenden einen anderen Schallempfängertyp, der lediglich den „Druckempfang“ verwendet. In menschlichen Ohren ist nur die äußere Oberfläche dem Schall ausgesetzt, und eine Öffnung (die Eustachische Röhre) ermöglicht einen Druckausgleich, lässt aber keinen Ton in das Mittelohr. Während Menschen mit normalem Hörvermögen eine überraschend gute Fähigkeit haben, den Schallursprung zu bestimmen, haben Personen, die Hörgeräte verwenden, oft nur eine sehr eingeschränkte Fähigkeit, Geräusche zu lokalisieren.

Wie Michelsen und Larsen erklären, kann die Verwendung von Techniken aus dem Druckdifferenzempfang, wie sie Vögel und Heuschrecken anwenden, die Schalllokalisierungsfähigkeit von menschlichen Hörgeräten verbessern. Eine Möglichkeit besteht darin, die Hörgeräte in den beiden Ohren mittels Funksignalen Informationen austauschen zu lassen, wodurch die binauralen und zeitlichen Hinweise in beiden Ohren verbessert werden und dem Benutzer dabei geholfen wird, die Richtung eines Tons zu bestimmen. Wie Michelsen erklärt, ist die Fähigkeit, die Schallquelle zu bestimmen, nicht nur ein Luxus, sondern oft eine notwendige Überlebensfähigkeit.

"Betende Mantiden, die nachts fliegen, können die Schreie von Jagdfledermäusen hören, bestimmen aber nicht die Richtung zu den Fledermäusen", sagte Michelsen. "Es bedeutet wahrscheinlich, dass mehr Mantiden von Fledermäusen gefressen werden, als dies der Fall gewesen wäre, wenn ihr Hörsystem mit einem Druckdifferenzempfang ausgestattet gewesen wäre."

Es gibt noch viel mehr Informationen über das Richtungshören bei verschiedenen Tieren. Von Fröschen, die mit Lunge und Mund hören, bis zu Grillen, die Ohren an den Vorderbeinen direkt unterhalb des Knies haben, ist die Fähigkeit zu hören komplex und bietet ein tieferes Verständnis der bemerkenswerten akustischen Fähigkeiten der Natur.

Weitere Informationen: Michelsen, Axel und Larsen, Ole Naesbye. " Druckunterschied erhalten Ohren." Bioinsp. Biomim. 3 (2008) 011001 (18 Seiten).

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