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Wie Geckos Geräusche orten

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Münchner Forscher fanden heraus: Geckoohren sind durch einen Tunnel verbunden, in dem akustische Signale verstärkt und Geräusche geortet werden können. Quelle: Wikimedia Commons / CC-BY-SA 4.0

26.02.2016  - 

Wo versteckt sich die Beute? Von woher droht Gefahr? Ein Geräusch richtig zu orten ist für Mensch und Tier gleichermaßen lebenswichtig. Die meisten Wirbeltiere nutzen dafür den Zeitunterschied, mit dem ein Schallsignal an beiden Ohren ankommt. Aus der zeitlichen Verzögerung errechnet das Gehirn, aus welcher Richtung das Geräusch kommt. Diese Art der Richtungsbestimmung setzt jedoch einen gewissen Abstand zwischen den Ohren voraus. Bei Reptilien wie dem Gecko, aber auch Fröschen und Vögeln, ist die Distanz dafür zu gering. Stattdessen verfügen sie über ein einfaches aber sehr effizientes Hörsystem, wie Forscher der Universität München jetzt im Fachjournal Physical Review Letter (2016, Online-Veröffentlichung) berichten.

Dabei handelt es sich um eine Art Tunnel – einen luftgefüllten Hohlraum, der die Trommelfelle beider Ohren verbindet und Signale verstärkt, die eine Ortung der Geräusche möglich machen. Dieser quer durch den Schädel verlaufende Hohlraum sorgt für eine Kopplung der beiden Trommelfelle, weshalb die Wissenschaftler auch von „intern gekoppelten Ohren“ sprechen. Beim Gecko ist dieser „Tunnel im Kopf“ besonders gut zu sehen. Wird das eine Ohr des Tieres beleuchtet, tritt der Lichtstrahl auf der anderen Seite wieder aus.

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Der Studie zufolge nehmen die Tiere über das innere Ohr –anders als der Mensch­–­ nicht nur die von außen auftreffenden Signale wahr, sondern auch jene, die im Inneren des Verbindungsganges durch die Kopplung mit der anderen Seite entstehen. Dass die Tiere dieses Signal zur Richtungsbestimmung nutzen, war bereits bekannt. Leo van Hemmen und sein Team haben nun aber erstmals klären können, wie sich die Schallwellen im „Tunnel“ ausbreiten und welche Hinweise auf die Richtung des Signals gegeben werden.

Kopplung innerer und äußerer Signale

Mit Hilfe eines neu entwickelten universellen mathematischen Modells fanden sie heraus,  dass sich die Tiere zwei verschiedener Hör-Methoden bedienen. Diese treten nicht nur in unterschiedlichen Frequenzbereichen auf, sondern ergänzen sich auch gegenseitig. Bei Tönen mit einer Frequenz unterhalb der Grundfrequenz des Trommelfells wird der Zeitunterschied, der durch die Überlagerung der äußeren und der inneren Signale entsteht, um das Fünffache verstärkt. So kann das Geräusch geortet werden. Bei höheren Frequenzen greift dagegen der Unterschied in der Amplitude, also der Lautstärkepegel, mit dem das Signal an beiden Ohren wahrgenommen wird. „Diese Amplitudendifferenz entsteht allein durch die Kopplung der beiden Ohren“, erklärt van Hemmen.

Hörmodell für Roboter geeignet

Die Wissenschaftler sind überzeugt, dass dieses System später einmal auch Robotern das Hören ermöglichen könnte, weil die Signalverstärkung keine Energie kostet. Als nächstes wollen van Hemmen und sein Team  das mathematische Modell aber noch verfeinern. „Unser Modell lässt sich auf alle Tiere mit diesem Hörsystem anwenden, auch wenn die Hohlräume zwischen den Trommelfellen bei den unterschiedlichen Spezies sehr verschieden aussehen“, betont der Forscher.

© biotechnologie.de/bb
 

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