Lorsque la pression acoustique est transmise aux liquides de l’oreille interne par l’intermédiaire de l’étrier, l’onde de pression va déformer la membrane portant les cellules ciliées en un lieu qui dépend de la fréquence. Les fréquences aigües agissent à la base de la cochlée et les fréquences graves à l’apex. C’est ce qu’on appelle la tonotopie cochléaire. 

A gauche : Quelques fréquences caractéristiques (en kHz) sont indiquées en bleu. Noter le gradient d'élargissement de la membrane basilaire depuis la base (20 kHz) jusqu'à l'apex (20 Hz). 

La tonotopie cochléaire s'explique en partie par le fait que différentes segments de la membrane basilaire ont des fréquences propres différentes. On peut faire l'analogie entre la membrane et un xylophone