İşitme siteminin organı kulaktır. İnsan kulağı dış, orta ve iç kulak olmak üzere üç kısma ayrılmaktadır. İşitmenin uyaranı olan ses bir titreşim kaynağının havadaki molekülleri hareket ettirmesi sonucunda oluşmaktadır. Ses havada sabit hızla ve saniyede 33,5 metre hızla hareket eder. Bir ses dalgası sinüs dalgası özelliği taşımakta ve frekans, genlik ve faz olarak üç unsur ile tanımlanır. Ses dalgaları öncelikle işitme sisteminin görünen kısmı olan dış kulağa ulaşmaktadır. Dış kulak işitme sisteminin megafon şeklindeki görünen kısmı olup megafonunun aksine ses dalgalarını dışa doğru değil içeriye doğru iletir. Buradan anlaşılacağı gibi dış kulağın temel fonksiyonu dış dünyadan sesi yakalayıp kulaktaki ileriki kısımlara iletmektir. Dış kulaktaki ses dalgası tüp ya da boru şeklindeki işitme kanalı vasıtasıyla kulak zarına ulaşır. Kulak zarı bir davulun derisine tokmak ile vurulduğunda titreşmesi gibi ses dalgası ile temasa geçtiğinde titreşim meydana getirmektedir. Bunun sonucunda da meydana gelen titreşim orta kulağa ulaştırılır. Orta kulağın içinde örs, üzengi ve çekiç adlı üç küçük kemik bulunur. Bunlar bir yandan hareket ederek titreşim meydana getirmekte ve ses dalgasını oval pencere vasıtasıyla iç kulağa iletmekle birlikte aynı zamanda amplifikatör görevi yaparak ses dalgasının zayıflamasını önlemektedir. İç kulağa ulaşan ses dalgası öncelikle içinde sıvı barındıran, helezon şeklinde ve salyangoz kabuğuna benzeyen koklea yapısına ulaşır. Kokleanın içindeki sıvı, ses dalgası sonucunda titreşir. Ayrıca kokleanın içinde ve merkezine doğru basilar zarı olarak isimlendirilen bir kısım vardır ve bu kısım saç hücresi denilen işitme nöronlarını barındırmaktadır. Koklea içine gelen ses dalgası bu işitme nöronlarını bükerek sinirsel iletilerin meydana gelmesine neden olmaktadır.
Bu sinirsel iletiler buradan işitme siniri vasıtasıyla öncelikli olarak işitme merkezine (bkz. Resim 4.1) ve oradan da beyindeki işitme ilintili alanlara aktarılmaktadır. İşitme korteksinde bazı nöronlar seçici bir şekilde belirli ses özelliklerine (örn. korna sesi, davul sesi gibi) tepki verirken bazı nöronlar ise seslerin örüntü- süne (örn. sesin tonu) tepki vermektedirler. Ayrıca bazı nöronlar verdikleri tepkinin örüntüsüne göre sesin yeri ile ilgili bilgi sağlamaktadırlar.
İşitme Algısı
İnsan kulağı 20 ile 20,000 Hz arasındaki sesleri duyabilmektedir. Sesi oluşturan dalga boyunun frekansı sesin perdesini belirler. Perde ses bilgisi açısından önemlidir çünkü insanların konuşma sırasında seslerini ve seslerindeki duygularını ayırt etmede önemli rol oynar. Yüksek frekanslı ses dalgası yüksek perde düşük frekanslı ses düşük perde olarak algılanmaktadır. Yüksek perdeden sesler basilar zarın salyangozun oval penceresine yakın olan kısmının titreşmesine neden olurken düşük perdeden sesler ise geneli uyarmaktadır. Perde algısını açıklayan kuramlardan biri yer kuramıdır. Yer kuramı, farklı perdeden olan seslerin farklı nöron setlerinde sinirsel ileti oluşturduğunu ve bunun sonucunda da işitme siniri içinde farklı fiberleri uyardığını ileri sürmektedir. Bu kuram basilar zarının genelini uyaran ve çok düşük perdeden olan seslerin algılanmasını açıklamakta yetersiz kalır çünkü düşük perdeden sesler düşük frekans formunda olduğundan işitme siniri ses dalgasının tepe yaptığı durumlarda senkronize bir şekilde tepki verir. Sıklık (frequency) veya zamansal (temporal) perde algısı kuramı algılanan düşük perdeden seslerin işitme sinirinin uyarılma sıklığının analiz edilmesiyle gerçekleştiğini iddia etmektedir. Bu iki kuramın işaret ettiği mekanizmalar birlikle işitsel uyaranların taşıdığı bilgiyi kodlamaktadır.