Die psychophysisch messbare Frequenzselektivität - bzw. Fähigkeit der Tonhöhenwahrnehmung und -unterschiedung - beruht auf den Informationen, die als Nervenimpulse über den Hörnerv an das Gehirn übermittelt werden. In diesem neuronalen Code müssen also Informationen über die Frequenzen der anregenden Schallsignale enthalten sein. Die frequenzselektiven Mechanismen in der Cochlea lassen zwei Hypothesen zu:

Die Frequenz wird örtlich codiert (Ortstheorie, Ortsprinzip):
Der Wanderwellen-Mechanismus der Basilarmembran bewirkt eine Frequenz-Ortstransformation. Die Information über den Ort der maximalen Schwingung der Basilarmembran wird durch das gesamte Hörnervensystem bewahrt (tonotope bzw. cochleotope Organisation); der Ort der ursprünglichen Stimulation signalisiert daher die Frequenz.

Die Frequenz wird zeitlich codiert (Zeittheorie, Periodizitätstheorie):
Die Stereozilien der Haarzellen werden in einer bestimmten Schwingungsphase der Basilarmembran - und damit Abhängigkeit von der Phase der anregenden Schallsignale - ausgelenkt. Die Entladungen der Hörnervenfasern sind dadurch synchron mit der Phase (Phasenkopplung). Die zeitlichen Entladungsmuster der Neuronen signalisieren daher die Frequenz.

Sowohl die örtliche als auch die zeitliche Repräsentation können durch das gesamte Hörnervensystem hindurch nachgewiesen werden. Für ihre funktionale Bedeutung für die Frequenzanalyse durch das Gehör ist ihre Robustheit entscheidend: Die neuronale Frequenzcodierung muss zum einen unabhängig von den weiteren Eigenschaften des anregenden Schallsignals sein (z.B. Intensität), zum anderen muss die Information tatsächlich auf dem gesamten Signalweg zu den Zentren der auditiven Verarbeitung in geeigneter Form erhalten bleiben.

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