Leonard Nimoy als Spock und Kim Cattrall als Lt. Valeris, 1991
Die Forscher nutzten für ihre Versuche Materialien, wie sie die Maskenbildner auch bei Leonard Nimoy/Spock verwendeten. Bildrechte: IMAGO

Hörforschung aus Leipzig Große, schiefe Ohren sind die besten

Die sonderbaren Formen der Ohrmuschel helfen uns Menschen offenbar dabei, Geräusche im Raum zu lokalisieren. Forscher der Universitäten Leipzig und Montreal haben dafür die Ohren der Versuchsteilnehmer manipuliert.

von Clemens Haug

Leonard Nimoy als Spock und Kim Cattrall als Lt. Valeris, 1991
Die Forscher nutzten für ihre Versuche Materialien, wie sie die Maskenbildner auch bei Leonard Nimoy/Spock verwendeten. Bildrechte: IMAGO

Erfühlen Sie einmal mit einem Finger die seltsamen Formen in Ihrer Ohrmuschel. Haben Sie sich schon mal gefragt, wozu diese knorpeligen Vertiefungen, Ausstülpungen oder kleinen Wände dienen? Diese kleinen Strukturen helfen Ihnen dabei herauszufinden, ob ein Geräusch von unten oder oben kommt.

Links und rechts sind kein Problem. Dafür haben Sie zwei Ohren. Aus den kleinen Zeitunterschieden, mit denen der Schall erst das eine und dann das andere Ohr erreicht, kann ihr Gehirn ableiten, wo sich die Quelle des Geräuschs auf einer horizontalen Ebene befindet. Aber vertikal, also zwischen oben und unten, hilft ihnen dieser Mechanismus nicht weiter. Für dieses Problem ist ihre Ohrmuschel zuständig.

Schallwellen, etwa vom Brummen eines Flugzeugmotors über ihrem Kopf oder dem Summen ihrer Handys, das Ihnen unter das Sofa gerutscht ist, treffen auf Ihr Ohr. Dort wird das Geräusch von den Knorpeln reflektiert, wodurch winzige Unterschiede entstehen, je nachdem, wo der Klang hergekommen ist. So kann ihr Gehirn oben und unten unterschieden.

Spock-Ohren

Dieser Mechanismus lässt sich allerdings leicht irritieren, wie Wissenschaftler der Universitäten in Leipzig und Montreal jetzt zu Forschungszwecken demonstriert haben. Im Fachmagazin "Journal of Neuroscience" haben sie die Ergebnisse eines Experiments vorgestellt, bei dem 15 Versuchspersonen kleine Silikonteile in die Ohrmuschel eingesetzt wurden. Sie veränderten die Form der Ohrmuschel und machten es den Teilnehmern teilweise unmöglich, zu bestimmen, aus welcher Höhe ein Geräusch kam. Biologe Marc Schönwiesner, Professor an der Universität Leipzig, erklärt das Experiment.

 Ein Mann mit dunklen Locken im Anzug, es ist Professor Marc Schönwiesner von der Universität Leipzig.
Bildrechte: Universität Leipzig

Wir verwenden ein Material von Filmeffektfirmen, mit dem man eigentlich Spock-Ohren macht oder Zombies. Wir setzen ganz kleine Silikonstückchen in die Ohrmuschel ein, mit denen die Versuchspersonen dann ein paar Tage herumlaufen. Dann messen wir die Lokalisationsleistung der Person, die ist aber erstmal verschwunden. Alle Geräusche hören sich so an, als ob sie von geradeaus kommen. Verschiedene Höhen in der Schallrichtung kann man dann nicht mehr auseinanderhalten. Aber nach ein bisschen Training und nach ein paar Wochen öffnet sich der Raum für die Leute wieder und sie können wieder die verschiedenen Schallrichtungen unterscheiden.

Prof. Marc Schönwiesner, Universität Leipzig

In der Echo-freien Kammer

Bemerkt haben die Versuchsteilnehmer den Unterschied vor allem im sogenannten Freifeld-Labor. "Die meisten Leute merken gar nicht, dass da was anders ist, wenn sie rumlaufen mit diesen Silikonformen. Wenn sie ein Flugzeug hören, wissen sie ja, dass das von oben kommt. Man braucht diese Schalleigenschaften gar nicht immer", sagt Schönwiesner.

Im Freifeld-Labor aber ist das anders. Es ist eine Echo-freie Kammer in der keilförmige Elemente an der Wand jeden Schall verschlucken. Dort mussten die Teilnehmer auf einem Stuhl Platz nehmen, der von einer Gitterkugel mit Lautsprechern umgeben war. Die Wissenschaftler löschten dann das Licht und spielten den Teilnehmern über die Lautsprecher Klänge vor, die ihre Position im Raum veränderten. Hier konnten sie die Schallquelle nicht mit den Augen verfolgen und waren folglich zunächst ratlos, wo ein Geräusch herkam.

Auch Blinde können Schallquellen orten

Ein Stuhl in der Mitte ist von einem Gitter an mit Schaumstoff bezogenen Stangen umgeben, Die Stangen bilden eine Art Gitterkugel um den Stuhl herum, an ihnen hängen viele kleine, runde Lautsprecher. Der Aufbau dient Experimenten, bei denen die auf dem Stuhl sitzenden Versuchsteilnehmer beurteilen sollen, aus welcher Richtung der Schall genau kommt.
Bildrechte: Professor Marc Schönwiesner / Universität Leipzig

Wir haben dazu jede Menge Experimente gemacht, unter anderem eines, wo wir die Laufzeitunterschiede zwischen den beiden Ohren gestört haben. Da haben Leute kleine, programmierbare Stopfen im Ohr getragen und über die haben wir auf einer Seite eine extra Verzögerung eingebaut. Wenn man dann die Augen zu gemacht hat, merkte man plötzlich, dass die Stimmen um etwa 30 bis 40 Grad im Raum verschoben worden waren. Wir haben den Raum also quasi gedreht vor dem Ohr. Wenn man aber die Augen wieder aufgemacht hat und den Sprecher sah, dann hörte man diese Verschiebung überhaupt nicht mehr. Das Sehen hat also die Verschiebung wieder korrigiert. Und nach einer Weile dreht das Hirn dann diesen Raum auch wieder zurück.

Professor Marc Schönwiesner, Universität Leipzig

Über die Versuchsdauer zeigte sich: Die Gehirne der Teilnehmer stellten sich von selbst auf die veränderte Form ihrer Ohren ein und konnten am Ende den Schall wieder richtig verorten. Wie genau das Gehirn das macht, ist für die Forscher aber ein Rätsel. Das Sehen scheint dabei keine Rolle zu spielen. "Man kann zeigen, dass man diese Raumzuordnung auch lernt bei Schallquellen, die sich hinter einem befinden, die man also nicht sehen kann. Meine Vermutung ist, dass wir das auch mit geschlossenen Augen könnten, da auch eine blinde Person das kann", sagt Schönwiesner. Träger von Ohrringen und Piercings müssen sich deshalb keine Gedanken machen. Kleine Veränderungen der Ohrmuschel gleicht das Gehirn nach kurzer Zeit von selbst wieder aus.

Große, unsymetrische Ohren sind perfekt

Hörgerät im Ohr
Bildrechte: IMAGO

Wichtig ist diese Forschung unter anderem für die Hersteller und Träger von Hörgeräten. Die meisten Geräte schicken den künstlich verstärkten Schall über einen kleinen Schlauch direkt in den Hörgang. Die Leistung der Ohrmuschel geht dabei aber verloren. Die Folge: Ein Hörgerät-Träger kann ein einem Raum voller Stimmen – etwa auf einer Party – nur sehr schwer einen bestimmten Sprecher verorten. Alles verschwimmt zu einem Brei.

Schönwiesner hofft, dass mit Hilfe seiner Arbeit Trainings für Hörgeräte-Träger entwickelt werden können, damit diese besser mit ihren Hilfen zurechtkommen.

Die optimale Ohrmuschel für den perfekten Raumklang haben die Forscher auch gefunden. "Bei manchen Leuten ist die Ohrform einfach so, dass sich Schalle aus verschiedenen Richtungen noch verschiedener anhören. Ein unsymetrisches, großes Ohr ist perfekt. Das ist vielleicht nicht so hübsch anzusehen aber für die Schall-Lokalisation besonders gut", sagt Marc Schönwiesner und lacht.

Dieses Thema im Programm: MDR AKTUELL Radio | 04. April 2018 | 07:22 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 04. April 2018, 09:06 Uhr