La coclea è una struttura a bobina nell'orecchio interno che contiene le cellule ciliate, i recettori sensoriali del sistema uditivo. Le onde sonore vengono trasmesse alla coclea da piccole ossa attaccate al timpano chiamati ossicini, che fanno vibrare la finestra ovale che conduce all'orecchio interno. Questo fa sì che il fluido nelle camere della coclea si muova, facendo vibrare la membrana basilare.

La membrana basilare si estende dall'estremità basale della coclea vicino alla finestra ovale fino all'estremità apicale sulla punta. Anche se la coclea si restringe verso l'estremità apicale, la membrana basilare ha la geometria opposta, diventando più ampia e flessibile verso l'estremità apicale.

Principalmente a causa di queste caratteristiche fisiche, l'estremità apicale della membrana basilare vibra al massimo quando è esposta a suoni a bassa frequenza, mentre l'estremità basale più stretta e rigida vibra al massimo quando è esposta alle alte frequenze. Questa sfumatura di risposta di frequenza crea tonotopia, una mappa topografica di passo, nella coclea.

Le cellule ciliate sono stimolate dalla forza di taglio creata dalla vibrazione della membrana basilare sotto di esse, rispetto alla membrana tetisistemale più rigida sopra di loro. A causa della tonotopia della membrana basilare, le cellule ciliate sono stimolate al massimo da frequenze diverse a seconda di dove si trovano nella coclea. Quelli all'estremità basale rispondono meglio alle alte frequenze, e quelli all'estremità apicale rispondono meglio alle basse frequenze. Di conseguenza, le loro cellule post-sinaptiche, le cellule nervose uditive, hanno lo stesso modello di risposte tonotopiche.

Questa tonotopia viene mantenuta per tutto il percorso uditivo, con informazioni provenienti da diverse regioni della coclea che viaggiano in percorsi organizzati e paralleli attraverso il cervello. In definitiva, la corteccia uditiva primaria contiene una "mappa" di input dal basale all'estremità apicale della coclea. I neuroni che vengono stimolati all'interno di questa mappa correlano con le frequenze che sono state ascoltate, aiutando nella discriminazione del tono.

Pertanto, la coclea svolge un ruolo vitale sia nella trasduzione delle informazioni sonore in segnali neurali e nella codifica iniziale del passo.