Quando un’onda sonora entra nell’orecchio, viaggia attraverso il condotto uditivo e fa vibrare il timpano. Il timpano trasmette queste vibrazioni all'orecchio medio, dove il martello, l'incudine e la staffa amplificano il suono e lo inviano all'orecchio interno.
Nell'orecchio interno, le onde sonore entrano in una struttura a spirale chiamata coclea, che è piena di fluido. La coclea è rivestita da cellule ciliate che agiscono come recettori del suono. Queste cellule ciliate sono sintonizzate su frequenze diverse, con alcune cellule che rispondono alle basse frequenze e altre che rispondono alle alte frequenze.
Quando le onde sonore entrano nella coclea, fanno vibrare il fluido, che a sua volta fa muovere le cellule ciliate. Le cellule ciliate convertono quindi queste vibrazioni meccaniche in segnali elettrici che vengono inviati al cervello attraverso il nervo uditivo.
Il cervello interpreta la frequenza dell'onda sonora in base allo schema dei segnali elettrici che riceve dal nervo uditivo. I suoni con frequenze basse producono uno schema di segnali elettrici più lento, mentre i suoni con frequenze alte producono uno schema di segnali elettrici più veloce. Ciò consente al cervello di distinguere tra suoni bassi e acuti.
Oltre alla frequenza, il cervello utilizza anche altri fattori come il timbro, il volume e la durata per distinguere i diversi suoni.