New User Special Price Expires in

Let's log you in.

Sign in with Facebook


Don't have a StudySoup account? Create one here!


Create a StudySoup account

Be part of our community, it's free to join!

Sign up with Facebook


Create your account
By creating an account you agree to StudySoup's terms and conditions and privacy policy

Already have a StudySoup account? Login here

Lecture 14: Hearing

by: Rachael Couch

Lecture 14: Hearing NSC 3361

Rachael Couch
GPA 3.9

Preview These Notes for FREE

Get a free preview of these Notes, just enter your email below.

Unlock Preview
Unlock Preview

Preview these materials now for free

Why put in your email? Get access to more of this material and other relevant free materials for your school

View Preview

About this Document

In-class notes and powerpoint slides in organized word format
Behavioral Neuroscience
Van S Miller
Class Notes
Neuro, nsc, behavioral neuro, 3361, van miller, Miller, UTD
25 ?




Popular in Behavioral Neuroscience

Popular in Neuroscience

This 7 page Class Notes was uploaded by Rachael Couch on Thursday March 3, 2016. The Class Notes belongs to NSC 3361 at University of Texas at Dallas taught by Van S Miller in Summer 2015. Since its upload, it has received 33 views. For similar materials see Behavioral Neuroscience in Neuroscience at University of Texas at Dallas.

Similar to NSC 3361 at UTD

Popular in Neuroscience


Reviews for Lecture 14: Hearing


Report this Material


What is Karma?


Karma is the currency of StudySoup.

You can buy or earn more Karma at anytime and redeem it for class notes, study guides, flashcards, and more!

Date Created: 03/03/16
Lecture 14: Hearing Basics of sound ­ Sound is vibrating air that the brain can detect   ­ Amplitude (valley to peak) o = Intensity/loudness o Measured in decibels (dB) ­ Frequency = pitch o Cycles per second o Measured in hertz (Hz) o Measured peak to peak o Increased wavelength = decreased frequency  ­ Pure tone ­ tone of a single frequencyof vibration o Not interesting to the brain because they don’t occur in nature – electronic only  ­ Musical tone – modulated pure tones with repetition (rhythm); involves a pattern  ­ Noise – random sounds; unpatterned o Most sounds are just noise Fourier analysis ­ Any complex sound is a collection of simple sine waves added together ­ The brain breaks down the sound into individual sine waves  ­ Distinguishes whether something is just noise or not by the number of sine waves o “Cat” has about 10 patterns/waves   The brain processes this as more than just noise – it has repetition  o More waves (hundreds) = probably noise  Different frequencies ­ Cats hear higher frequencies than humans  o Useful because mice (prey) emit high frequency sounds ­ Elephants can hear very low pitch sounds o Elephants have large ears to hear lower frequencies o Useful because they can hear other elephants footsteps half a mile away  ­ Mothers can hear frequencies no one else can hear Human hearing  ­ Broad range (about 20 Hz – 20K Hz) ­ Small range that is very good – can hear sounds at a low volume ­ Conversation range is less than 2000 Hz o Hearing evolved first – speech was tweaked to be in the best hearing mode  Ears ­ Each part of the ear has a function ­ Many steps involved because this makes the process less likely to break down ­ Outer ear: The external ear and ear canal collect low frequency sound waves ­ Middle ear: Up to tympanic membrane  ­ Inner ear: cochlea  ­ 1) Air molecules vibrate ­ 2) Come in via external ear then through the ear canal ­ 3) Vibrate the ear drum (= tympanic membrane)  ­ 4) Ear drum vibrates bones  ­ 5) Cause the oval window to vibrate o Oval window is in the “membrane” of the cochlea    ­ 6) Basilar membrane in the cochlea vibrates  ­ 7) This causes the stereocilia on hair cells to bend  o Hair cells are stuck in the tectorial membrane so that when the basilar membrane  moves, they bend  ­ 8) Stereocilia bending causes ion channels to open o Thin fibers called tip links connect the stereocilia on a hair cell to one another o When the stereocilia bend – the ion gates are pulled open by the tip links  (mechanically opened) ­ 9) The hair cell depolarizes (ions come in), and calcium influx at the base of the cell  causes glutamate release ­ Two muscles in the middle ear protect hearing o When activated too much, these muscles stiffen to dampen loud sounds o When you can’t hear temporarily after hearing loud sounds it’s because these  muscle retract so that they don’t vibrate the oval window even when sound is  coming in to the eardrums  o Protection because loud sounds kill hair cells which cannot be repaired  ­ Auditory hair cells o 2 kinds  Inner   Involved in understanding speech   Transducers  Die over time with age  Outer  Hearing support – not as important  Amplifiers o Adjust the volume (sensitivity to sound) by increasing the  volume of the signal and the noise  o Compensate inner hair cell loss by turning everything up –  makes it difficult to distinguish sounds  o Neurons run to the ear from the brain and back (feedback)  Unsure what the neurons running from brain  ear do   o Hair cells do not have axons so therefore do not generate action potentials  Cause graded potentials and EPSPs but not action potentials   Don’t need an action potential because they don’t have an axon – don’t  have to communicate over long distances  Auditory pathway ­    Auditory nerve  cochlea   cochlear nucleus   superior olivary (SO) nuclei   inferior  colliculus  medial geniculate nucleus (in the thalamus)  auditory cortex o SO is very close in proximity to the cochlear nucleus  o SO nuclei is the first place with bilateral input (receives input from both ears) o Most right ear sounds are processed by the left hemisphere but the process is  bilateral  Auditory cortex ­ Processes sounds o 1 – Distinguish noise from patterned sound   Looks for patterns/repetitions o 2 – Break down patterned sound into individual sine waves (fourier analysis)  ­ Auditory cortex cells each have a ‘preferred frequency’ (receptive field)  o Cells specialize in what frequency they fire to o Some cells are less picky than others – larger receptive field   Trying to pick up any sound   Good at detecting whether sounds are changing ­ Auditory neurons have tonotopic organization (arranged by tone) o Cells that detect high frequency are on the inside, in the back  Well protected – most important  o CQ: Low frequency sounds are processed by the anterior auditory cortex  Anterior = front  o Neurons next to each other are similar frequencies  Two ways that we hear pitch (frequency) ­ 1) Frequency coding o Encodes pitch by the firing rate of auditory neurons o 50 Hz sound causes an auditory cell to fire 50 times a sec (max)  o Only works for lower pitches because the cell cannot fire 20,000 times/sec  o Volley principle  Each fiber only fires at a certain point in the cycle but does not respond to  each cycle  Each fiber fires in a different cycle, when all pooled together in the  auditory cortex it’s a “complete transcript”  combined is neurons firing at the same point in every cycle just like it did in the case of lower  frequencies   Ex: One neuron gets all the odd cycle; the other neuron gets the  even cycles – combined output = complete  ­ 2)  Place coding o The cochlear apex is shaped like a triangle  o In the basilar membrane, all the “strings” are skinny at the close end and thick at  the other end o Each place on the basilar membrane has a resonant frequency (based on the  thickness of the string)  o High pitch sounds vibrate the thin parts of the strings o The brain knows frequency by knowing which part of the basilar membrane  vibrated  o Not as accurate as frequency coding  ­ Place and volley mechanisms act together to code frequency o 1.  Low frequencies use frequency coding o 2.  High frequencies use place coding o 3.  Intermediate frequencies (1000­5000 Hz) use a combination of volley & place  mechanisms Detecting sound location ­ Binaural cues detect sound location ­ Compare the ears o Intensity differences – louder in closer ear  o Latency differences – arrives at closer ear first  o Processing includes both for accurate localization ­ Superior olive (SO) is our main sound localization nucleus ­ For high frequency sounds, location is coded by intensity differences in the SO o Uses lateral SO (lateral SO compares loudness) o High frequencies travel too fast – not enough difference in arrival times  ­ For low frequency sounds, location is coded by latency differences in the SO o Uses medial SO (medial SO compares meeting times) o Notes where the input from the left ear and right ear meet in the MSO  o If the sound is from the far right side, the right ear is much farther along in  processing – sounds end up meeting closer to left  Right makes it farther because it gets a headstart o If the sound is right in the middle, they will meet in the middle of the MSO  Analyzing sounds ­ Auditory cortex analyzes complex sounds in two streams ­ Dorsal stream is in the frontoparietal lobe o Where is it? ­ Involved in sound location ­ Ventral stream is in the temporal lobe o What is it? ­ Analyzes components of sound ­ Speech is analyzed much more than random noise o There is more activity in the brain when hearing speech than environmental noises ­ Left hemisphere processes sounds that you do know ­ Right hemisphere processes sounds you don’t know Trained shift of an auditory cell’s receptive field ­ If a cell is normally tuned to 1K Hz, it can be recruited to a more important frequency o Plasticity ­ the tonotopic map can be reorganized as needed  Unconscious hearing ­ Involves three systems: sleep, limbic system, and hypothalamus ­ Separate pathway than conscious hearing  Hearing loss ­ There are 3 categories of deafness: central, conduction, and sensorineural  Central deafness  ­ Rare; hardest to treat ­ Caused by problems (lesions, injuries) in the brain  ­ Associated with neurologic disorders (multiple sclerosis, tumors) ­ Involves CNS (cortex, brainstem, or ascending auditory pathways) ­ 2 types: o Cortical deafness  Pure word deafness  Can speak normally   Can’t understand speech  Can identify nonverbal sounds o San hear a car starting and know it’s a car  Auditory agnosia  Can only hear pure tones  Inability to recognize verbal or nonverbal sounds o Auditory hallucinations  Hearing things (music or speech) that isn’t there  Common in schizophrenia; injury to secondary auditory cortex; or during  a temporal lobe seizure  Auditory hallucinations are more common than visual  hallucinations in schizophrenia   Usually auditory hallucinations are negative towards themselves  o Hearing danger/warnings or negativity (insults)   Damage to brainstem structures such as the superior olive can  sometimes cause auditory hallucination Conduction deafness  ­ Disorders of outer or middle ear (pinna up to but not including cochlea) that prevent  sounds from reaching the cochlea  ­ Causes o Otitis Media – swelling of the eardrum o TM Perforation­ torn tympanic membrane o Ossicular arthritis­ affects the small bones in the ear­ they have trouble  moving/conducting properly  Sensorineural deafness  ­ = SNHL (sensorineural hearing loss) ­ Problem with cochlea or auditory nerve ­ Dysfunction of the hair cells or auditory nerve ­ Characteristics o Inappropriately loud voice   They can’t hear themselves so they don’t know they’re raising their voice o High frequency loss common o Speech sounds distorted  Because speech tends to be at higher frequencies  o Background noise makes listening more difficult ­ Can be caused by viral infections (measles and CMV) that kill developing auditory hair  cells NIHL (noise induced hearing loss) ­ Loss can be sudden (explosion) or gradual (working with power tools) that goes  unnoticed as there is accumulated damage over time  ­ The #1 preventable cause of deafness Presbycusis ­ Gradual onset hearing loss  ­ Starts at age 30  ­ As age increases, higher frequencies have to be louder to be able to hear them  Tinnitus ­ 15% of the population ­ Can be moderate and people live with it or can be so severe that people become suicidal  ­ Although damage to the cochlea causes hearing loss and often initiates tinnitus, CNS  maintains chronic tinnitus   ­ Not much is known and is difficult to treat  ­ Brain problem, not a hearing problem o Brain makes a maladaptive memory and replays it repeatedly  o = an auditory hallucination  ­ Example:  o Outer hair cells ‘turn up the volume’ via efferent connections in response to loss  of hearing (from death of inner hair cells) o Auditory cortex, inferior colliculus, cochlear nucleus all contribute Case Studies Kulesha ­ Infant girl born underweight and with a left eye cataract ­ Newborn otoacoustic emission test found severe bilateral hearing loss (deaf) ­ Also born with microcephaly  ­ Development since has been delayed ­ Mom was carrying a virus that was transmitted to the womb and affected the babies  developing hair cells  Auditory hallucinations ­ 25 year old man admitted for psychiatric evaluation ­ After breakup, had auditory hallucinations consisted in hearing voices of people who  were not present, or who had died ­ They were short sentences of insults directed to him:  ­ ‘Get lost’, ‘You’re mad’, ‘You’re an idiot’, ‘Drop dead’


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

25 Karma

Buy Material

BOOM! Enjoy Your Free Notes!

We've added these Notes to your profile, click here to view them now.


You're already Subscribed!

Looks like you've already subscribed to StudySoup, you won't need to purchase another subscription to get this material. To access this material simply click 'View Full Document'

Why people love StudySoup

Jim McGreen Ohio University

"Knowing I can count on the Elite Notetaker in my class allows me to focus on what the professor is saying instead of just scribbling notes the whole time and falling behind."

Anthony Lee UC Santa Barbara

"I bought an awesome study guide, which helped me get an A in my Math 34B class this quarter!"

Steve Martinelli UC Los Angeles

"There's no way I would have passed my Organic Chemistry class this semester without the notes and study guides I got from StudySoup."

Parker Thompson 500 Startups

"It's a great way for students to improve their educational experience and it seemed like a product that everybody wants, so all the people participating are winning."

Become an Elite Notetaker and start selling your notes online!

Refund Policy


All subscriptions to StudySoup are paid in full at the time of subscribing. To change your credit card information or to cancel your subscription, go to "Edit Settings". All credit card information will be available there. If you should decide to cancel your subscription, it will continue to be valid until the next payment period, as all payments for the current period were made in advance. For special circumstances, please email


StudySoup has more than 1 million course-specific study resources to help students study smarter. If you’re having trouble finding what you’re looking for, our customer support team can help you find what you need! Feel free to contact them here:

Recurring Subscriptions: If you have canceled your recurring subscription on the day of renewal and have not downloaded any documents, you may request a refund by submitting an email to

Satisfaction Guarantee: If you’re not satisfied with your subscription, you can contact us for further help. Contact must be made within 3 business days of your subscription purchase and your refund request will be subject for review.

Please Note: Refunds can never be provided more than 30 days after the initial purchase date regardless of your activity on the site.