Das menschliche Ohr ist ein bemerkenswertes Organ, das weit mehr leistet, als man auf den ersten Blick vermuten mag. Es ermöglicht uns nicht nur zu hören, sondern spielt auch eine entscheidende Rolle für unseren Gleichgewichtssinn. Tatsächlich beherbergt das Ohr zwei Sinnesorgane in einem: das Hörorgan und das Gleichgewichtsorgan. Obwohl diese beiden Funktionen unterschiedliche Aufgaben erfüllen, bilden sie anatomisch eine Einheit, insbesondere im Innenohr.
Aufbau des Ohrs
Das Ohr lässt sich in drei Hauptbereiche unterteilen:
- Äußeres Ohr: Es besteht aus der Ohrmuschel und dem äußeren Gehörgang. Die Ohrmuschel, die hauptsächlich aus elastischem Knorpel besteht, dient als Schalltrichter, der Schallwellen auffängt und in den Gehörgang leitet. Der Gehörgang, der etwa 3 bis 3,5 Zentimeter lang ist, besteht aus einem knorpeligen und einem knöchernen Teil. Im knorpeligen Teil befinden sich Talgdrüsen, Ohrenschmalzdrüsen und Haarfollikel, die Ohrenschmalz produzieren, um den Gehörgang vor dem Eindringen von Fremdkörpern zu schützen. Am Ende des Gehörgangs befindet sich das Trommelfell, eine dünne Membran, die das äußere Ohr vom Mittelohr trennt.
- Mittelohr: Hinter dem Trommelfell befindet sich das Mittelohr, das die Paukenhöhle und die drei Gehörknöchelchen - Hammer, Amboss und Steigbügel - umfasst. Diese Knöchelchen, die zu den kleinsten im menschlichen Körper gehören, sind mit Schleimhaut überzogen und bilden eine Kette, die die Schwingungen des Trommelfells verstärkt und an das Innenohr weiterleitet. Das Mittelohr ist über die Ohrtrompete (Eustachische Röhre) mit dem Nasenrachenraum verbunden, was den Druckausgleich ermöglicht.
- Innenohr: Das Innenohr, eingebettet im Felsenbein, beherbergt sowohl das Hörorgan (die Cochlea oder Hörschnecke) als auch das Gleichgewichtsorgan. Es ist mit einer Flüssigkeit, der Perilymphe, gefüllt.
Das Innenohr im Detail
Das Innenohr ist ein komplexes Hohlraumsystem, das knöcherne Labyrinth, das mit einer Flüssigkeit (Perilymphe) gefüllt ist, die in ihrer Zusammensetzung dem Liquor (Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit) ähnelt. Außerdem befindet sich im knöchernen Labyrinth das häutige Labyrinth - zarte Schläuche mit einer hauchdünnen Membran, die mit Endolymphe gefüllt sind. Diese ist reich an Eiweiß und Kalium und ähnelt in ihrer Zusammensetzung der Zellflüssigkeit.
Die knöcherne Hörschnecke (Cochlea), das eigentliche Hörorgan, liegt direkt hinter dem Mittelohr; sie ist durch zwei Membranen (ovales und rundes Fenster) vom Mittelohr getrennt. Im ovalen Fenster ist die Fußplatte des kleinsten Gehörknöchelchens, des Steigbügels, beweglich verankert. Dadurch werden die Schwingungen, die über die Gehörknöchelchenkette weiter geleitet werden, auf die Flüssigkeit in der Schnecke übertragen.
Die Schnecke ist ein Gang, der sich zweieinhalb Mal um seine knöcherne Achse (Modiolus) windet. Er ist in seiner ganzen Länge in drei Schläuche unterteilt: In der Mitte liegt der Schneckengang (Ductus cochlearis), gefüllt mit Endolymphe. Darunter befindet sich die Paukentreppe (Scala tympani) und darüber die Vorhoftreppe (Scala vestibuli) - beide mit Perilymphe gefüllt.
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Schneckengang und Paukentreppe sind durch die Basilarmembran voneinander getrennt, auf der sich das eigentliche Hörorgan befindet - das Corti-Organ, bestehend aus rund 25.000 Sinneszellen beziehungsweise Haarzellen.
Funktion des Ohrs
Der Hörvorgang
- Schallaufnahme: Die Ohrmuschel fängt Schallwellen auf und leitet sie durch den Gehörgang zum Trommelfell.
- Schwingungsübertragung: Die Schallwellen versetzen das Trommelfell in Schwingung, die durch die Gehörknöchelchen (Hammer, Amboss und Steigbügel) im Mittelohr verstärkt wird.
- Weiterleitung ins Innenohr: Der Steigbügel überträgt die verstärkten Schwingungen auf das ovale Fenster, eine Membran, die zum Innenohr führt.
- Umwandlung in Nervensignale: Im Innenohr gelangen die Schwingungen in die Hörschnecke (Cochlea), die mit Flüssigkeit und feinen Haarzellen ausgekleidet ist. Die Schwingungen versetzen die Flüssigkeit in Bewegung, wodurch die Haarzellen stimuliert werden.
- Signalübertragung zum Gehirn: Die Haarzellen wandeln die mechanischen Schwingungen in elektrische Nervensignale um, die über den Hörnerv zum Gehirn geleitet werden, wo sie als Töne interpretiert werden.
So gelangt der Reiz vom Mittelohr zum Hörnerv: Die Schwingungen des Steigbügels im Mittelohr lösen Schwingungen der Membranen des Innenohrs aus, die sich wellenförmig (Wanderwelle) über die Basilarmembran zur Spitze der Hörschnecke hin bewegen. Für jede Frequenz gibt es in der Schnecke einen bestimmten Punkt, an dem die Wanderwelle ihren höchsten Ausschlag hat.
Im Bereich des Maximums der Wanderwelle werden die äußeren Haarzellen am stärksten abgebogen, wodurch hier Rezeptorpotentiale entstehen, welche die Wanderwelle verstärken. Darauf folgt eine Erregung der inneren Haarzellen, was wiederum zu Rezeptorpotentialen führt, die an den inneren Haarzellen eine Transmitterausschüttung auslösen, die letztlich den Hörnerv erregt. Er leitet die eingelangte Information an das Gehirn weiter.
Die Rolle der Haarzellen
Im Corti-Organ sind die Haarzellen von wesentlicher Bedeutung. Sie ändern ihre elektrische Ladung, sobald die Basilarmembran vibriert. Dadurch entsteht im Hirn ein Höreindruck. Dieses Signal wird zu verschiedenen Bereichen im Hirnstamm geleitet: Die Fasern des Hörnervs führen über den Nervus vestibulocochlearis zu den zwei Hörkernen, den Nucleus cochlearis ventralis und den Nucleus cochlearis dorsalis. Diese Kerne bilden eine Art Verteilerstation, von der zahlreiche parallele Signalwege ausgehen.
Die Haarzellen im Innenohr sind für die Umwandlung von mechanischen Reizen (Schallwellen) in elektrische Signale verantwortlich, die das Gehirn interpretieren kann. Es gibt zwei Arten von Haarzellen:
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- Innere Haarzellen: Sie sind die eigentlichen Hörsinneszellen und wandeln die Auslenkung in Strom um.
- Äußere Haarzellen: Sie sind elektromotil, d.h. sie ändern ihre Zelllänge in Abhängigkeit vom elektrischen Potential über ihre Zellwand und tragen zur Verstärkung der Schwingungen in der Cochlea bei.
Der Gleichgewichtssinn
Das Gleichgewichtsorgan im Innenohr besteht aus drei Bogengängen und zwei Vorhofsäckchen. Die Bogengänge sind für die Wahrnehmung von Drehbewegungen zuständig, während die Vorhofsäckchen lineare Beschleunigungen erfassen. Die Sinneszellen in diesen Strukturen senden Informationen an das Gehirn, die uns helfen, unser Gleichgewicht zu halten.
- Wahrnehmung von Drehbewegungen: Die Sinneszellen der Bogengänge informieren das Gehirn darüber, wenn man sich dreht.
- Wahrnehmung von linearer Geschwindigkeit: An den Vorhofsäckchen befinden sich Sinneshärchen, die lineare Beschleunigungen wahrnehmen.
Das Nervensystem und die Hörbahn
Das neuronale Signal aus dem Innenohr wird zu verschiedenen Kernen im Hirnstamm weitergeleitet. Der Output der Kerne wird über das Mittelhirn (genauer: über die Colliculi inferiores) zu einer Schaltstation des Thalamus, dem Corpus geniculatum mediale, weitergeleitet. Das Corpus geniculatum mediale projiziert zur primären Hörrinde im Schläfenlappen.
Bedeutung für den Menschen
Ein funktionierendes Ohr ist für unsere Kommunikation, unser Wohlbefinden und unsere Lebensqualität unerlässlich. Gutes Hören ermöglicht uns nicht nur, Gespräche zu führen und Musik zu genießen, sondern ist auch wichtig für das Erkennen von Gefahren in unserer Umgebung. Ein intakter Gleichgewichtssinn ist entscheidend für unsere räumliche Orientierung und Bewegungskoordination.
Mögliche Probleme und Erkrankungen des Innenohrs
Das Innenohr kann von verschiedenen Problemen und Erkrankungen betroffen sein, die das Hörvermögen und den Gleichgewichtssinn beeinträchtigen können:
- Innenohr-Schwerhörigkeit (Schallempfindungs-Schwerhörigkeit): Die Schallsignale werden im Innenohr verändert wahrgenommen, weil Frequenzen verloren gehen. Mögliche Ursachen sind bestimmte Medikamente, Hörsturz, Innenohrerkrankungen sowie Infektionen.
- Hörsturz: Eine plötzlich auftretende Innenohr-Schwerhörigkeit, meist verursacht durch Durchblutungsstörungen.
- Schwindel: Kann durch Erkrankungen des Gleichgewichtsorgans im Innenohr entstehen.
- Tinnitus (Ohrensausen): Kann nach einem Hörsturz oder bei Durchblutungsstörungen und Gefäßverengungen auftreten.
- Morbus Menière: Eine Erkrankung des Innenohres, die mit Drehschwindel, Tinnitus und Schallempfindungsschwerhörigkeit einhergeht.
- Tumoren: Im Innenohr-Bereich sind Tumoren möglich.
Die Rolle von Botenstoffen beim Hören
Auch beim Prozess des Hörens spielen Botenstoffe bei der Übertragung der Schallinformation eine grundlegende Rolle und können ursächlich für Störungen des Hörsinns sein. Die elementaren Prozesse des Hörens zu verstehen, ist eine wichtige Voraussetzung, um zukünftig bessere Methoden zur Behandlung von Schwerhörigkeit zu entwickeln.
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An der Synapse aktiviert der eintreffende Schall Kalzium-Kanäle, die in der Folge Kalzium-Ionen in die Zelle eindringen lassen. Botenstoffe wie Glutamat werden in den Sinneszellen in Vesikeln zur Synapse transportiert. Das in der Zelle befindliche Kalzium bewirkt wiederum eine Freisetzung von Glutamat aus den Vesikeln in den Spalt zwischen Haarsinnes- und Nervenzelle. Das Glutamat kann jetzt die gegenüberliegenden Nervenfasern des Hörnervs aktivieren, wodurch die Schallinformationen als Nervenimpulse zum Gehirn weitergeleitet werden.
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