Je leest:

Richting horen

Richting horen

Auteur: | 4 mei 2004

Hoe slagen onze oren erin om de richting te bepalen van waaruit geluid komt? Een van de gelegenheden waarbij dit “richting horen” van belang is, is de situatie waarin veel gesprekken tegelijk worden gevoerd, terwijl we maar één gesprek tegelijk willen volgen. En we slagen daar meestal nog vrij goed in ook. Dit verschijnsel dat we één gesprek kunnen selecteren uit een zee van achtergrondgeluiden, wordt wel het “Cocktail party effect” genoemd. De vraag is nu: hoe werkt dat?

Natuurlijk speelt hier niet alleen het geluid zelf een rol. Ook liplezen is belangrijk. Het is experimenteel aangetoond dat blinden extra veel moeite hebben om dat éne gesprek te volgen. Ook mensen die maar met één oor horen blijken in dit opzicht gehandicapt. Het blijkt namelijk dat de richtingsgevoeligheid hier een grote rol speelt, en daarvoor zijn twee oren nodig. Door hun verschillende posities vangen onze oren immers het aangeboden geluid op iets verschillende manieren op. Twee mechanismen spelen hier een rol: Intensiteitsverschil (vooral voor de hoge tonen) en tijdsverschil (vooral voor de lage). Ze staan symbolisch in bijgaand figuurtje aangegeven.

Intensiteitsverschil en verschil in aankomsttijd zorgen dat we geluid uit één richting van achtergrondlawaai kunnen scheiden.

Allereerst het tijdsverschil. Als geluid van opzij (of schuin van opzij) komt zal het ene oor dat geluid iets eerder horen dan het andere, en onze hersenen kunnen dat heel gevoelig waarnemen. Dit mechanisme werkt alleen goed voor lage tonen, dus lange golflengten. Om dat in te zien moeten we even kijken naar de grootte van die golflengte. Die volgt weer uit de geluidssnelheid, ruim 300 m/s, en de toonhoogte. Neem bijv. een vrij lage toon van 100 Hz. Daarvoor is de golflengte dan ruim 3 m. Dit is veel groter dan de afstand tussen onze oren, zodat de oren één en dezelfde golf (in een iets andere fase) zullen waarnemen. Kiezen we daarentegen een toon uit het middengebied waarvan de golflengte zo’n 20 cm is – ruwweg de afstand tussen de oren – dan zullen geluidsgolven van opzij de twee oren in precies dezelfde fase treffen, ook al zit er dan een golflengte verschil tussen. Daarmee is dit geluid niet te onderscheiden van geluid dat precies van voren of precies van achteren komt. De informatie is dus niet meer eenduidig. Onze oren raken in de war. Dat geldt evenzo voor nog kleinere golflengten. Het is duidelijk dat het tijdsverschil als mechanisme om de richting te bepalen voor dit soort korte golven faalt.

Gelukkig hebben we voor de korte golven een tweede mechanisme: het intensiteitsverschil. Juist die korte golven, die kleiner zijn dan ons hoofd, zullen zo’n intensiteitsverschil vertonen tussen links en rechts. Neem bijv. een honderd maal zo hoge toon dan zojuist (10.000 Hz i.p.v. 100 Hz). Dan zal de golflengte geen 3 m zijn, maar 3 cm, een stuk kleiner dan ons hoofd. Als het geluid van pal opzij komt heeft het verre oor last van het feit dat het hoofd in de weg zit. Metingen laten dan ook zien dat die verschillen gemakkelijk tot 35 dB kunnen oplopen. Zulke grote verschillen zijn natuurlijk uitstekend te horen.

Het gehoorverlies met toenemende leeftijd bron: dr. J.A.P.M de Laat, Audiologisch Centrum, LUMC, 2002 Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

De grote richtingsgevoeligheid die wij blijken te bezitten is nog niet in alle finesses begrepen. Duidelijk is wèl dat de hoge tonen een heel belangrijke rol spelen. Nu wordt het ook begrijpelijk waarom we, als we ouder worden, met dat “Cocktail party effect” wat meer moeite krijgen, terwijl we verder toch prima horen: Juist voor die hoge tonen gaat de gevoeligheid van onze oren sterk achteruit. Dat begint al op vrij jonge leeftijd: zo rond je 65e is de gevoeligheid voor die 10.000 Hz al meer dan 40 dB verslechterd, terwijl er voor lage tonen nauwelijks achteruitgang is (zie het plaatje hieronder). Overigens spelen hier ook andere factoren mee naast de richtingsgevoeligheid. Zo bevatten bijvoorbeeld stemloze medeklinkers, zoals p, t, k, f, s, vooral hoge-tonen-“informatie”, en worden daardoor vaak verwisseld en gemakkelijk gemaskeerd. Dat gaat uiteraard ten koste van de verstaanbaarheid.

Nu zal de kritische lezer denken: dat verhaal over die richtingsgevoeligheid is wel mooi, maar geen van de twee besproken mechanismen verklaart hoe we erin slagen om vast te stellen of geluid van voren of van achteren komt. Daar zal de vorm van de oorschelp vast mee te maken hebben, want die heeft geen voor-achter-symmetrie. Dat is inderdaad correct. Als je de oorschelp met een kunstmatig voorzetstuk wél symmetrisch maakt, blijkt het veel moeilijker om dat onderscheid tussen voor en achter vast te stellen. De vorm van de oorschelp helpt ons dus met het onderscheid tussen voor en achter. Maar daarnaast is er nog een hulpmiddeltje: we draaien ons hoofd, als we niet zeker weten of het geluid van voor of van achter komt. En door het draaien van het hoofd wordt het voor-achter-onderscheid omgezet in een links-rechts-onderscheid, en daar weten onze oren wel raad mee.

Dit artikel is een publicatie van Leids Instituut voor Onderzoek in de Natuurkunde (LION).
© Leids Instituut voor Onderzoek in de Natuurkunde (LION), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 04 mei 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.