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Neues zur akustischen Funktion der Ohrmuschel


Die Entwicklung der Säugetiere war von Anfang an von einer Verbesserung der Hörorgane begleitet, wobei sich die Fähigkeit zur akustischen Umweltanalyse stetig verfeinerte und differenzierte. Entsprechend hat sich auch das äußere Ohr, das nur bei den Säugern zu finden ist, grundlegend gewandelt. Bestand es zunächst lediglich aus einfachen Schalltrichtern, so wurde es bei den Neu- und Altweltaffen zu einer flachen Muschel, wobei sich zunächst der vordere Rand neben der Schläfe, dann der obere und bei Menschenaffen und Menschen schließlich auch der hintere Rand einrollte.

Charles Darwin (1809 bis 1882) hielt die verschiedenen Rippen und Furchen des Menschen- und Primatenohrs für funktionslos, und dies ist noch immer die gängige Lehrmeinung. Mitte der achtziger Jahre jedoch haben meine Mitarbeiter und ich bei akustischen Versuchen an der Psychiatrischen Universitätsklinik in Hamburg-Eppendorf festgestellt, daß die eigentümliche Gestalt der menschlichen Ohrmuschel sehr wohl Bedeutung für das Hörvermögen hat (Spektrum der Wissenschaft, Juni 1987, Seite 66). Demnach erzeugt sie zwei Schallwege mit einem Längenunterschied von durchschnittlich 6,6 Zentimetern, so daß auf jede ins Ohr einlaufende akustische Welle nach etwa 0,2 Millisekunden eine zweite folgt. Intensitätsverhältnis und Abstand der beiden Wellen variieren mit der Richtung, aus welcher der Laut kommt. Durch diese Verdoppelung sollte sich also die Lautquelle genauer orten lassen, als dies durch Vergleich des Hörsignals in beiden Ohren allein möglich ist.

Seit 1991 haben wir mit einer verbesserten Elektronik Messungen an 58 Ohren vorgenommen. In einem schalltoten Raum gab ein Lautsprecher im Abstand von einem Meter neben dem Kopf jeweils einen Klick von 0,14 Millisekunden Dauer ab, während ein kleines Mikrophon im Gehörgang das dort ankommende akustische Signal registrierte. Auch bei diesen Experimenten erzeugte der Klick im Abstand von 0,2 Millisekunden ein zweites Schallmaximum in der Ohrmuschel, was die Existenz von zwei Schallwegen bestätigte.

Bei drei Viertel der Ohren entdeckten wir ein drittes Signal, dem eine Schallwegsdifferenz von ungefähr 9,4 Zentimetern zur ersten und von rund 3 Zentimetern zur zweiten Welle entsprach. Um seinen Ursprung aufzuklären, fertigten wir zum einen ein Computertomogramm eines Ohres an, erstellten daraus im Rechner ein dreidimensionales Modell und nahmen an diesem Hohlraumanalysen vor (Bild auf Seite 23). Zum anderen führten wir mit solchen menschlichen Ohren, die nur zwei Klick-Antworten produzierten, sowie mit insgesamt elf Ohrmuscheln von Orang-Utans, Schimpansen und einem Gorilla Vergleichsuntersuchungen durch; die Tiere wurden uns freundlicherweise vom Zoo Hannover zur Verfügung gestellt.

Auch bei den Menschenaffen fand sich eine zweite Klick-Antwort, während die dritte durchweg fehlte. Dafür entsprach die Schallwegsdifferenz von etwa zehn Zentimetern (9,7, 9,9 und 10,5 für Orang-Utan, Gorilla und Schimpanse) derjenigen zwischen der ersten und dritten Schallwelle beim Menschen. Die Laufstrecke der zweiten Welle bei den Affen scheint also mit derjenigen der dritten beim Menschen übereinzustimmen.

Den Grund dafür zeigt der anatomische Vergleich der Hörmuscheln. Während beim Menschenaffen die Einrollung des Ohrrandes glatt bis unten durchgeht, tritt beim Menschen nach den oberen zwei Dritteln ein deutlicher Knick auf, von dem ab im allgemeinen nur noch eine schmale Rille weiter abwärts bis zum Ansatz des Ohrläppchens verläuft. Interessanterweise fehlt diese Rinne bei den menschlichen Ohrmuscheln, die nur zwei Klickantworten produzieren.

Anhand dieser Befunde und der Hohlraumanalysen ließ sich die Laufstrecke der verschiedenen Schallwellen klären. Die zweite Welle beim Menschen entspringt offenbar an besagtem Knick und läuft dann an der eingerollten Ohrkrempe entlang im Bogen zur Öffnung des Gehörgangs. Die dritte Welle geht dagegen vom unteren Ende der schmalen Rille unterhalb des Knicks aus; sie hat somit einen entsprechend längeren Weg und fehlt bei den Ohren ohne diese Rille. Bei den Menschaffen schließlich läuft die zweite Welle vom unteren Krempenrand (dem Ursprungsort der dritten Welle beim Menschen) glatt durch bis zum Gehörgang. Im Einklang mit diesem Modell ergaben unsere Analysen hochsignifikante Korrelationen zwischen den anatomisch ermittelten Laufstrecken der Signale und den akustisch gemessenen Schallwegsdifferenzen beim Menschen.

Der Knick in der unteren Hälfte der Ohrkrempe kann somit als entscheidende evolutionäre Neuerung bei der Gattung Homo gelten. Er sorgt dafür, daß die erste zusätzliche Schallwelle eine kürzere Verzögerung hat als bei den Menschenaffen und daß in den meisten Fällen noch ein schwächeres drittes Schallmaximum auftritt. Über die Bedeutung dieses Sachverhalts läßt sich vorerst nur spekulieren. Es liegt jedoch nahe, einen Zusammenhang mit der menschlichen Sprache zu sehen, weil sie mit ihrem höheren Informationsgehalt einer genauen Aufschlüsselung bedarf und damit große Anforderungen an das Gehör stellt; die Versechsfachung jeder akustischen Welle könnte diese Aufgabe erleichtern.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 4 / 1997, Seite 23
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH

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