Um zu unterscheiden, ob ein Auto von rechts oder von links kommt, brauchen wir gar nicht erst hinzusehen – unser Gehör ist in der Lage, Schallquellen recht genau zu lokalisieren. Auch die meisten Tiere haben einen guten Sinn für das Richtungshören, um Gefahren, Beute oder auch die Lockrufe ihrer Partner zu orten. Zur Lokalisation der Schallquelle vergleicht das Gehirn die Hörinformation der beiden Ohren. Es nutzt dazu prinzipiell zwei Mechanismen. Zum einen ermittelt es Unterschiede in der Lautstärke zwischen den beiden Ohren – ein von der Seite kommendes Signal wird durch den Kopf abgeschirmt und ist jenseits des Kopfes entsprechend leiser. Zum anderen vergleicht das Gehirn die zeitliche Verzögerung, mit der eine Schallwelle ein Ohr nach dem anderen erreicht. Das Gehirn erreicht dabei eine Zeitauflösung im Bereich weniger Mikrosekunden. Benedikt Grothe von der Ludwig-Maximilians-Universität München und seine Kollegen haben nun die neuronale Verschaltung, die dieser enormen Leistung des Gehirns von Säugetieren zu Grunde liegt, genauer untersucht und herausgefunden, wie Richtungshören durch akustische Erfahrung in neugeborenen Wüstenrennmäusen erlernt wird.

Im Jahre 1948 stellte Lloyd Jeffress ein Modell auf, nach dem durch eine definierte Verschaltung im Gehirn bestimmte Neurone auf Geräusche aus einer ganz bestimmten Richtung geeicht sind. Dieses Modell basiert ausschließlich auf der Verrechnung erregender neuronaler Signale. Im Jahre 2002 aber fanden Wissenschaftler um Grothe, dass zumindest bei Säugetieren nicht nur erregende, sondern auch hemmende neuronale Verschaltungen für die Lokalisation einer Schallquelle eine wesentliche Rolle spielen – also solche Signale, die die Aktivität der nachgeschalteten Neurone unterdrücken. Das Modell von Jeffress trifft in diesen Tieren demnach nicht zu.

Die Verarbeitung akustischer Signale im Säugerhirn durchläuft mehrere Stufen in verschiedenen nacheinander geschalteten Hirnarealen. In der untersten Verschaltungsebene, der „medial superior olive“ (MSO), sind die Neurone zu finden, die die zeitliche Differenz zwischen den beiden Ohren erfassen. Grothe und seine Kollegen haben nun Neurone in der nächst höheren Verschaltungsebene, dem „dorsal nucleus of the lateral lemniscus“ (DNLL) untersucht und fanden, dass diese auf einfache Tonsignale definierter Frequenz genau so reagieren, wie Zellen der MSO. Durch die neuronale Verschaltung mit anderen Gehirnarealen erlangen Zellen in der DNLL aber vermutlich speziellere Fähigkeiten, wie das Ausblenden von Echosignalen oder das Verfolgen bewegter Schallquellen.

Da Neurone im DNLL experimentell sehr viel leichter zugänglich sind als solche im MSO, konnten die Wissenschaftler mit ihren Messungen erstmals genügend Daten für vergleichende Studien zur Entwicklung des Richtungshörens erhalten und daraus Rückschlüsse auf die primäre Verschaltung in der MSO ziehen. Sie konnten zeigen, dass Neurone, die Signale aus beiden Ohren verarbeiten, in neugeborenen Wüstenrennmäusen noch nicht oder deutlich schlechter auf eine bestimmte Richtung abgestimmt sind. Ein Richtungshören entwickelt sich erst durch die Hörerfahrung – ein Prozess, der mit der strukturellen Veränderung der inhibitorischen Eingangssignale der MSO-Zellen einhergeht. Diese Fähigkeit entwickelt sich aber nur, wenn die Mäuse in einem definierten Zeitfenster lokalisierten Schallquellen ausgesetzt sind. Beschallten die Wissenschaftler die Wüstenrennmäuse mit unlokalisiertem Rauschen, entwickelten sie kein normales Richtungshören.