Einleitung
Das Gehör ist ein komplexer Sinn, der es uns ermöglicht, Schallwellen wahrzunehmen und zu interpretieren. Die Cochlea, oder Hörschnecke, spielt dabei eine zentrale Rolle bei der Reizweiterleitung. Sie wandelt mechanische Schallwellen in elektrische Signale um, die dann vom Gehirn verarbeitet werden. Störungen in diesem Prozess können zu Schwerhörigkeit und anderen Hörproblemen führen. Dieser Artikel beleuchtet die Reizweiterleitung in der Cochlea, die Ursachen und Folgen von Hörstörungen sowie aktuelle Forschungsansätze und therapeutische Optionen.
Anatomie und Funktion der Cochlea
Die Cochlea ist ein winziger, schneckenförmiger Hohlraum im Innenohr. Sie ist mit einer Membran ausgekleidet, die mit Haarsinneszellen bedeckt ist. Diese Sinneszellen sind für die Reizweiterleitung und damit für das Hören unerlässlich.
Aufbau des Innenohrs
Das Innenohr besteht aus der Cochlea, dem Gleichgewichtsorgan und dem Hörnerv. Die Cochlea ist ein komplexes Hohlraumsystem, das mit einer Flüssigkeit, der Perilymphe, gefüllt ist. Innerhalb der Cochlea befindet sich das häutige Labyrinth, das aus zarten Schläuchen und einer hauchdünnen Membran besteht.
Die Hörschnecke (Cochlea)
Die Cochlea befindet sich direkt hinter dem Mittelohr und ist durch ein ovales und ein rundes Fenster mit der Paukenhöhle im Mittelohr verbunden. Im ovalen Fenster ist der Steigbügel beweglich verankert. Hier werden die Schwingungen, die über die Gehörknöchelchenkette weitergeleitet werden, auf die Flüssigkeit in der Hörschnecke übertragen. Die Cochlea ist ein Gang, der sich zweieinhalb Mal um seine knöcherne Achse (Modiolus) windet. Der Schneckengang und die Paukentreppe sind durch die Basilarmembran voneinander getrennt, auf der die eigentliche Umwandlung der Schallreize erfolgt.
Das Corti-Organ
Auf der Basilarmembran befindet sich das Corti-Organ, das aus circa 25.000 Haarzellen besteht. Die Haarzellen greifen mit ihren Spitzen (Stereovilli) in die Tectorialmembran. Wird die Basilarmembran durch Schwingungen ausgelenkt, knicken die Spitzen der Haarzellen ab und es entsteht ein elektrischer Reiz.
Lesen Sie auch: Reizweiterleitung: Ein Überblick
Reizweiterleitung im Detail
Ein Ton trifft in Form einer Schallwelle auf das Ohr und leitet sie zum Trommelfell weiter, welches so in Schwingungen versetzt wird. Diese Schwingungen werden dann über die Gehörknöchelchen zum ovalen Fenster und somit zum Hörnerv geleitet. Diese Schwingungen lösen Wanderwellen aus, die sich über die Membranen des Innenohrs über die Basilarmembran zur Spitze der Hörschnecke hinbewegen. Bei jeder Frequenz gibt es in der Cochlea einen bestimmten Punkt, an dem die Wanderwelle ihren höchsten Ausschlag hat. Dann werden die äußeren Haarzellen am stärksten abgebogen, wodurch die Wanderwelle verstärkt wird und die inneren Haarzellen erregt. Diese Erregung erreicht letztlich den Hörnerv, der die Information an das Gehirn weiterleitet.
Die Rolle der Haarzellen
Entlang des inneren Gangs sind zwei Reihen von Hörzellen, die inneren und äußeren Haarzellen, positioniert. Diese wandeln die Wellenbewegung in elektrische Impulse um - vergleichbar mit einem feinen Tastschalter, der auf Druck Strom fließen lässt. Insgesamt sind ca. 20.000 Haarzellen an diesem Umwandlungsvorgang beteiligt. Dieser mechano-elektrische Umwandlungsvorgang kostet viel Energie und erfordert daher eine gute Durchblutung des Innenohres. Die elektrischen Impulse werden dann im Hörnerv - wie in einem Elektrokabel - dem Gehirn zugeleitet.
Ursachen und Folgen von Hörstörungen
Hörstörungen können verschiedene Ursachen haben, darunter Lärmbelästigung, genetische Faktoren, Infektionen, Medikamente und Alterungsprozesse. Eine Schädigung der Haarsinneszellen ist eine häufige Ursache für Schwerhörigkeit.
Lärmbelästigung
Starke und akute Lärmbelästigungen können die Haarsinneszellen der Hörschnecke beeinträchtigen. Dies gilt als Hauptursache für kurzfristige Hörstörungen. Etwa 20 % der deutschen Bevölkerung ist von einem entsprechend eingeschränkten Hörvermögen betroffen. Die Lärmbelästigung hat auch eine langfristige Auswirkung auf die Aktivität der Nervenzellen im Gehirn, die sich auch Wochen später noch zusätzlich verstärkt. Sie könnte damit eine weitere wichtige Ursache für einen im Alter zunehmenden Tinnitus und dauerhafte Hörschäden sein.
Ototoxische Medikamente
Bestimmte Medikamente, insbesondere platinhaltige Zytostatika wie Cisplatin und Carboplatin, können das Gehör schädigen. Diese Medikamente können bei manchen Patienten dazu führen, dass Sinneszellen im Innenohr nachhaltig geschädigt werden. Die Betroffenen leiden dann an einer Schwerhörigkeit. Da zunächst jene Sinneszellen Schaden erleiden, die für die Empfindung sehr hoher Töne zuständig sind (sie befinden sich an der Basis der Gehörschnecke), betrifft die Schwerhörigkeit vor allem das Wahrnehmen hoher Töne (Hochtonschwerhörigkeit).
Lesen Sie auch: Sehen verstehen: Reizweiterleitung
Alterungsprozesse
Das Gehör altert, v. a. die Innenohr-Haarzellen lassen in ihrer Funktion nach. Umwelteinflüsse wie Lärm, infektiöse Erkrankungen, Genussmittelmissbrauch und Herz-Kreislauf-Erkrankungen stören die Zellfunktion.
Folgen von Hörstörungen
Schwerhörigkeit und ein beeinträchtigtes Sprachverständnis können schwerwiegende Auswirkungen auf Lebensqualität, psychische Gesundheit, Bildungsniveau und berufliche Aussichten der Betroffenen haben. Ein gesundes Gehör ist bei Kindern, besonders in den ersten Lebensjahren, jedoch entscheidend für eine normale Sprach- und Verhaltensentwicklung.
Diagnostische Verfahren
Es gibt verschiedene Methoden, um das Hörvermögen zu testen und Hörstörungen zu diagnostizieren. Dazu gehören Hörscreenings bei Neugeborenen, Audiometrie, Messung otoakustischer Emissionen (OAE) und Hirnstammaudiometrie (BERA).
Hörscreening bei Neugeborenen
Die meisten geburtshilflichen Kliniken oder Abteilungen führen in den ersten Lebenstagen ein Hörscreening durch. Dabei werden in einer minutenschnellen Messung die otoakustischen Emissionen (OAE) abgeleitet. Bei nicht erfolgter Messung, bei unklarem Befund oder unsicherem Messergebnis sollte die Höruntersuchung mit besserer Messtechnik unbedingt in der HNO-Praxis erfolgen. Dabei kommen auch andere Messmethoden, wie z. B. die Hirnstamm-Audiometrie (BERA) zur Anwendung.
Otoakustische Emissionen (OAE)
Das Ohr wandelt beim Hörvorgang nicht nur Schallschwingungen in elektrische Energie um, sondern sendet auch (sehr leise) Schallwellen aus. Diese entstehen als Folge der Zellaktivität der äußeren Haarzellen im Innenohr, quasi als Abfallprodukt des Hörvorganges. Mit einem hochempfindlichen Mikrophon können wir diese Emissionen messen. Gut ableitbare Emissionen sprechen mit einer Genauigkeit von ca. 97 % für ein Gehör, das eine normale sprachliche und soziale Entwicklung erlaubt.
Lesen Sie auch: Einführung in die Reizweiterleitung
Hirnstammaudiometrie (BERA)
Hier wird die Reizweiterleitung des elektrischen Impulses über den Hörnerven und den Hirnstamm gemessen. Diese elektrische Aktivität kann mit hochempfindlichen Elektroden auf der Kopfhaut abgeleitet werden. Bei Neugeborenen mit Risikofaktoren für eine Hörstörung (u. a. Frühgeburt vor der 32. SSW, Geburtsgewicht unter 1500g, familiäre Hörstörungen, Sauerstoffmangel während der Geburt, kritische Hyperbilirubinämie) soll die BERA in automatisierter Messtechnik (AABR) in die Hördiagnostik einbezogen werden.
Audiometrie
Bei der Erstellung eines Tonschwellen-Audiogramms werden dem Patienten, zum Beispiel über einen Kopfhörer, einzelne, verschieden hohe Töne vorgespielt. Dabei wird die Lautstärke des Tons verändert und der Patient erklärt jeweils, ob er den Ton hört oder nicht. Die ermittelte Lautstärke, bei der der jeweilige Ton gerade noch hörbar ist, wird als Hörschwelle bezeichnet. Die Ergebnisse der Untersuchung werden in einem Diagramm festgehalten.
Therapeutische Optionen
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Hörstörungen zu behandeln und die Lebensqualität von Betroffenen zu verbessern. Dazu gehören Hörgeräte, Cochlea-Implantate und medikamentöse Therapien.
Hörgeräte
Ein Hörgerät leitet Töne und Geräusche, die es in Ohrnähe auffängt, verstärkt an das Ohr weiter. Dabei können Höreinschränkungen in bestimmten Bereichen zum Teil ausgeglichen werden. Das Gerät verstärkt leise Töne stärker als laute, die maximale Lautstärke ist beschränkt. Gleichzeitig können diffuse Hintergrundgeräusche unterdrückt werden.
Cochlea-Implantate (CI)
Das Cochlea-Implantat (CI) ist eine elektronische Innenohrprothese, die die ausgefallene Funktion der Gehörschnecke ersetzen kann. In Deutschland sind ca. 40.000 Menschen mit einem CI versorgt. Die primäre Zielsetzung der Cochleaimplantation ist es, die Hörfähigkeit und somit die Lebensqualität von Personen mit schweren Hörstörungen signifikant zu verbessern. Durch die direkte elektrische Stimulation des Hörnervs ermöglicht das CI den Betroffenen, Klänge und Sprache zu erkennen und zu verstehen, was oft zu einer erheblichen Verbesserung der kommunikativen Fähigkeiten führt.
Funktionsweise eines Cochlea-Implantats
Der Sprachprozessor fängt Schallwellen auf und wandelt sie in elektrische Signale um. Diese Signale werden dann über eine Induktionsspule, die magnetisch an der Kopfhaut haftet, zum Implantat übertragen. Der Elektrodenträger des Cochlea-Implantats wird dann in die Cochlea eingeführt.
Medikamentöse Therapien
Für viele Formen der Schwerhörigkeit gibt es noch keine anerkannte medikamentöse Therapie. Die Acousia Therapeutics GmbH forscht an neuen Medikamenten zur Behandlung von Hörstörungen und konnte kürzlich eine Folgefinanzierung von zehn Millionen Euro abschließen. Die neuen Mittel ermöglichen, erste Testungen der Arzneimittelkandidaten am Patienten in den nächsten Jahren voranzutreiben.
Aktuelle Forschung
Die Forschung im Bereich der Hörwissenschaften konzentriert sich auf das Verständnis der grundlegenden Mechanismen des Hörens und die Entwicklung neuer Therapien zur Behandlung von Hörstörungen. Ein wichtiger Forschungsbereich ist die Untersuchung der Synapsen zwischen den Haarsinneszellen und den Nervenzellen des Hörnervs.
Untersuchung der Glutamatfreisetzung
Wissenschaftler haben die Synapsen zwischen den Haarsinneszellen im Innenohr und den Nervenzellen des Hörnervs untersucht. Dabei ging es vor allem um die Frage, wie die Synapsen die Freisetzung des Botenstoffs Glutamat an den Schallreiz koppeln. Glutamat ist eine Aminosäure, die unter anderem an der Reizweiterleitung zwischen Sinnes- und Nervenzellen beteiligt ist. Die Ergebnisse zeigen, wie die Glutamat-Freisetzung dabei mit der Stärke des Reizes zunimmt, wie also ein „Schallsignal“ in ein „Glutamatsignal“ umgewandelt wird.
Die Rolle von Kalzium-Kanälen
Die Hauptdarsteller bei diesem Prozess sind die Kalzium-Kanäle, die Kalzium-Ionen und die synaptischen Vesikel, die offenbar nur wenige millionstel Millimeter von den Kanälen entfernt liegen. Die Wissenschaftler konnten erstmals die Kopplung von Kalzium-Kanälen und Botenstoff-Freisetzung an einzelnen Haarsinneszell-Synapsen mit höchster zeitlicher Auflösung untersuchen.
Prävention von Hörstörungen
Es gibt verschiedene Maßnahmen, um Hörstörungen vorzubeugen. Dazu gehören der Schutz vor Lärmbelästigung, die Vermeidung ototoxischer Medikamente und regelmäßige Hörtests.
Schutz vor Lärmbelästigung
Nicht nur ein einmaliges, sehr lautes Schallereignis (zum Beispiel ein lauter Knall), sondern auch die längere Belastung mit vergleichsweise geringerem Lärm kann zur Schwerhörigkeit führen, zum Beispiel das ständige Hören von lauter Musik über einen Kopfhörer oder häufige und längere Aufenthalte in Diskotheken, in denen der Geräuschpegel meist sehr hoch ist.
Vermeidung ototoxischer Medikamente
Das Behandlungsteam wird versuchen, während einer Therapie mit platinhaltigen Zytostatika, Methotrexat und/oder Vincristin möglichst Medikamente oder Medikamentendosierungen zu vermeiden, die ebenfalls das Gehör schädigen können.
Regelmäßige Hörtests
Experten empfehlen in diesen Fällen in den ersten zwei Jahren nach Ende der Chemotherapie alle sechs Monate einen Hörtest und über mindestens drei weitere Jahre einen jährlichen Hörtest. Wenn die Untersuchungen während und nach Abschluss der Behandlung keine Hinweise auf eine Schwerhörigkeit ergeben, so empfiehlt sich dennoch eine Kontrolle nach einem oder nach zwei Jahren. Denn eine Hörstörung kann sich, trotz eines normalen Hörvermögens nach Ende der Behandlung, auch noch zu einem späteren Zeitpunkt entwickeln.
Psychische Aspekte des Hörens
Das Hören ist nicht nur ein mechanischer Prozess, sondern auch eng mit unserer Psyche verbunden. Das Hören ist Grundvoraussetzung für die zwischenmenschliche Kommunikation. Nur ein funktionierendes Gehör erlaubt den normalen Erwerb der Sprache und auch sprachverbundener Fähigkeiten wie Lesen und Schreiben. Das Hören ist sehr viel komplexer aufgebaut als das Sehen, nimmt mehr Raum und Leistung im Gehirn in Anspruch. Bereits im Mutterleib beginnt das bewusste Hören. Ab der 22. Schwangerschafts-Woche reagiert der Fötus auf akustische Reize.
tags: #reizweiterleitung #in #der #shcuke