Baumhoff, Peter (2014)
Periodizitätsverarbeitung und Schallintensitätscodierung im Colliculus inferior der mongolischen Wüstenrennmaus (Meriones unguiculatus).
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Schallsignale mit einer periodischen zeitlichen Struktur werden in der Natur häufig zur Kommunikation genutzt. Entsprechend sind bei vielen Tierarten Verarbeitungsmechanismen angelegt, die auf periodische Schallsignale ausgerichtet sind. Bei Wirbeltieren zerlegt das Innenohr den Schall in seine Frequenzbestandteile. Zugleich kann eine synchrone Übertragung von periodischen Schwankungen der Schallintensität (der „Signalumhüllenden“) durch die neuronale Antwort erfolgen. Eine solche synchrone neuronale Aktivität ist die Voraussetzung für die Umwandlung der Periodizitätsinformation in eine räumlich organisierte Ratencodierung. Zu dieser Umwandlung tragen periodizitätsabgestimmte Neurone des Colliculus inferior (IC) im auditorischen Mittelhirn bei. Ziel dieser Arbeit war es, festzustellen, ob es einen Zusammenhang zwischen Schallintensitätscodierung und Periodizitätsverarbeitung gibt. Dazu diente eine Untersuchung dieser Verarbeitungsparameter im auditorischen Mittelhirn der mongolischen Wüstenrennmaus (Meriones unguiculatus). Mit Hilfe von extrazellulären Wachableitungen im IC wurde das neuronale Antwortverhalten untersucht. Bei insgesamt 732 Einheiten wurden charakteristische Frequenzen zwischen 180 Hz und 30 kHz abgeleitet. Anhand des Antwortverhaltens bei Stimulation mit sinusförmig amplitudenmodulierten Signalen konnten 332 Einheiten in Bandpass- (Rate: 33%; Synchronisation: 34%), Tiefpass- (R.: 19%; S.: 52%) oder Allpass-Filter (R.: 13%; S.: 2%), sowie nicht abgestimmte Einheiten (R.: 30%; S.: 10%) oder komplexe Filtertypen (R.: 5%; S.: 2%) unterteilt werden. Bei 150 dieser Einheiten wurde die Änderung der neuronalen Rate mit Erhöhung der Schallintensität untersucht. Die so bestimmten dynamischen Bereiche konnten drei Klassen zugeordnet werden. 49% der Einheiten hatten einen breiten dynamischen Bereich, 43% der Einheiten hatten einen schmalen dynamischen Bereich und 8% zeigten einen Ratenverlauf mit einem Schallintensitätsoptimum. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass Einheiten mit breitem Dynamikbereich vorwiegend Bandpass-abgestimmt waren (R.: 84%; S.: 77%), während Einheiten mit schmalem Dynamikbereich vorwiegend Tiefpass-Filter waren (R.: 79%; S.: 63%). Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten darauf hin, dass auf Ebene des Mittelhirns bei Säugern sowohl eine spektrale als auch eine temporale Verarbeitung der Signalumhüllenden stattfindet. Die Verarbeitungswege sind dabei offenbar getrennt. Im IC wird die Periodizitätsinformation jeweils aus ihnen rekonstruiert. Aus den Befunden ergibt sich eine mögliche Erklärung dafür, dass bei Menschen entweder die Grundfrequenz (temporale Information) oder die Obertöne (spektrale Information) eines periodischen Klanges zur Beurteilung der Tonhöhe herangezogen werden können.

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