Willkommen beim Institut für Theoretische Elektrotechnik

In einem gemeinsamen Forschungsprojekt des TET-Instituts mit Prof. Dr. Ruedi Stoop vom Institut für Neuroinformatik der ETH Zürich hat sich Marco Reit mit der biophysikalischen Modellierung einer menschlichen Cochlea (Hörschnecke) befasst.

Im Jahr 2000 wurde erkannt, dass sich die wesentlichen Eigenschaften des Ohres, wie beispielsweise seine extreme Empfindlichkeit, mit Hilfe eines nichtlinearen Modells erklären lassen, welches eine Hopf-Bifurkation besitzt. Kurze Zeit später konnte die Arbeitsgruppe von Prof. Stoop zeigen, dass sich ein solches Hopf-Zellen-Modell aus einem hydrodynamischen Cochlea-Modell ableiten lässt.

Das TET-Institut befasst sich seit vielen Jahren mit der Anwendung des Bifurkationstheorems von Andronov und Hopf beim Entwurf elektronischer Oszillatoren, deren Basis eine solche Hopf-Zelle bildet.

Herr Reit hat in seiner Diplomarbeit ein außerordentlich flexibles Cochlea-Modell mit skalierbaren Hopf-Zellen entwickelt, welches auf einem digitalen Signalprozessor implementiert wurde. Die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems konnte anhand eines Vergleichs mit biologischen Messergebnissen sowie Simulationsergebnissen des an der ETH Zürich vorhandenen analogen Cochlea-Modells eindrucksvoll bestätigt werden. Damit ist ein Simulationssystem für eine menschliche Cochlea entstanden, mit dem sehr komplexe audioakustische Effekte, wie der Cocktailparty-Effekt oder die Erkennung von akustischen Mustern, studiert werden können. Möglicherweise ist hiermit ein Weg geebnet worden, der zu neuen Erkenntnissen über die Eigenschaften und Mechanismen im menschlichen Ohr führen kann.