Neuronale Erregungsmuster bieten ein Erklärungsmodell für die Gesamtlautstärkeempfindung von Signalen, die sich über eine größere Bandbreite erstrecken.

Die Gesamtlautheit komplexer Stimuli hängt nach diesem Modell von der Summation der neuronalen Aktivität über mehrere Frequenzkanäle hinweg ab. Es gibt verschiedene Modell, die die Lautheitssummation mittels neuronale Erregungsmuster zu erklären versuchen. Sie haben haben die gleiche Grundstruktur, die aus mehreren Stufen besteht.

[Abb. 5.11] Grundstruktur von Modellen der Lautheit

Die erste Stufe ist ein Filter, das der Übertragungsfunktion des äußeren Ohres entspricht. Die zweite Stufe ist eine Berechnung des neuronalen Erregungsmusters für die einzelnen Komponenten des Gesamtsignals auf der Basis eines Maßes der Anregung.

Die tatsächlichen Aktivität von Neuronen als Reaktion auf Stimuli bestimmter Intensität ist schwer abschätzbar, da sich sowohl die spontane als auch die maximalen Reaktionen von Neuron zu Neuron oft erheblich unterscheiden. Daher werden neuronale Erregungsmuster in Lautheitsmodellen oft durch das Maß der effektiven Anregung über eine bestimmten Abschnitt der Basilarmembran repräsentiert. Die Anregung wird aus der Intensität der Schallstimuli abgeleitet.

Auf der dritten Stufe erfolgt eine Umwandlung von der Anregung in eine spezifische Lautheit innerhalb einer kritischen Bandbreite. Die Lautheit des Gesamtsgnals wird auf der vierten Stufe aus den spezifischen Lautheiten errechnet.