Как мозг человека различает тембр музыкальных звуков?

Основываясь на знании физики и с помощью интернета, естественно, попытаюсь ответить на Ваш вопрос, Константин.
Звук распространяется в воздухе волнообразно. От звучащего предмета во все стороны расходятся звуковые волны. Колебания, передаваемые через воздух, заставляют вибрировать наши барабанные перепонки, в результате чего мы и улавливаем звук.
Когда звуковая волна бежит от источника звука, частицы воздуха толкают друг друга, при этом воздух попеременно сжимается и разрежается, то есть происходит его вибрация.
При звучании музыки мы слышим определённую ноту, когда серия сжатий и разрежений сменяется в регулярной последовательности. Если же последовательность таких вибраций лишена регулярности, до нас доносится шум.
Высота звука - одно из его основных свойств. Она зависит от частоты колебаний в секунду. Чем больше колебаний в единицу времени, тем выше звук. Частота колебаний зависит от степени упругости, длины и толщины колеблющегося тела: струны, металлической пластинки, столба воздуха.. .Человек хорошо различает высокие и низкие звуки.
Как известно, тембр - это субъективная характеристика качества (окраски) звука, свойственная данному музыкальному инструменту или голосу, благодаря которой звуки одной и той же высоты и громкости можно отличить друг от друга.
Как сообщили недавно, буквально на днях, научные журналы нейрофизиологи изучили-таки "центр музыки" в мозге человека и разработали компьютерную программу, способную "опознать" практически любой музыкальный инструмент по нескольким нотам.
"Нам еще предстоит многое изучить в том, как человеческий мозг обрабатывает столь сложную информацию как тембр музыкальных звуков. Впоследствии мы сможет трансформировать это знание в продвинутые системы распознавания речи и приборы, возвращающие слух инвалидам", - заявила руководитель группы ученых Мунья Элхиали из университета Джона Гопкинса в Балтиморе (США) .
Как объясняют ученые, тембром музыкальных звуков считается все те их характеристики, которые не относятся к их высоте, долготе или громкости. По этим свойствам мы можем практически мгновенно определить музыкальные инструменты, к примеру, фортепьяно или виолончель, по нескольким нотам из мелодии.
Элхиали и ее коллеги выяснили, как мозг человека выполняет этот магический "трюк", проследив за активностью нервных клеток в слуховой коре во время прослушивания звуков различных музыкальных инструментов.
Нервные импульсы, возникающие при определенных звуках, имеют такую же частоту, как и сами эти звуки. Мозг распознает высоту звуков не только на основании того, какие нервные волокна приносят импульсы, но и по частоте самих импульсов. Нервные волокна от каждого отдельного участка улитки соединены с определенными участками слуховой зоны коры мозга, так что одни клетки головного мозга ответственны за восприятие высоких тонов, а другие - за восприятие низких.
Различия в окраске звука, которые позволяют различить одну и ту же ноту, взятую на разных музыкальных инструментах, зависят от числа и характера обертонов, которые раздражают различные волосковые клетки в дополнение к основному раздражению, общему для всех инструментов.
Таким образом, различия в тембре распознаются по взаиморасположению нескольких раздражаемых волосковых клеток.
Вот так, с помощью науки, получился ответ на Ваш вопрос.
Подробнее можно посмотреть здесь http://fdstar.com/2007/06/20/muzyka_v_jizni_cheloveka.html