Das menschliche Ohr - Teil 1 - Hören (Animation)

[Musik] Das Ohr, ein Teil des Körpers, der sowohl als Sinnes als auch als Gleichgewichtsorgan dient. In diesem ersten Teil der Videoreihe zeigen wir, wie wir mit unseren Ohren hören können. Zur besseren Übersicht teilen Mediziner das Ohr in Bereiche ein. Die Ohrmuschel ist der sichtbare Teil des Außenohrs. Ein weiterer Teil des Außenohrs sowie das Mittelohr und das Innenohr befinden sich wohlbehütet in einem Knochen, der als Schläfenbein bezeichnet [Musik] wird. Auch die Ohrmuschel wird gemeinhin in verschiedene Bereiche eingeteilt, von denen wir hier nur einige darstellen. Mit Hilfe dieser unterschiedlichen Bereiche wird der Schall unterschiedlich gedämpft. wodurch wir erkennen können, wo sich eine Schallquelle befindet. Wir werden dies später genauer erörtern. Betrachten wir nun den äußeren Gehörgang, der ebenso zum Außenohr gehört. Am Eingang des äußeren Gehörgangs befinden sich besondere Borstenhaare, die das Innere des Ohrs vor Kleinstlebewesen schützen [Musik] sollen. Wie wir hier sehen, wandert die oberste Hautschicht unseres äußeren Gehörgangs zur Ohrmuschel. Drüsen, die sich unter den Borstenhaaren befinden, produzieren unseren Ohrenschmalz. Das klebrige Ohrenschmalz, worin sich Bakterien und Staub verfangen, wird durch das Wandern der oberen Hautschicht aus unserem Gehörgang befördert. Die Zeruminaldrüsen produzieren das Ohrenschmalz, welches mit dem Talk von den Talkdrüsen vermischt wird. Nähere Informationen hierzu finden sich auch in der Animation zum Immunsystem. Wie bereits erwähnt, werden bestimmte Teile des Ohrs durch das Schläfenbein geschützt. Das Schläfenbein besitzt verschiedene Bereiche, wie z.B. den Paukenteil, der den äußeren Gehörgang und das Mittelohr schützt. [Musik] Das Innenohr ist hingegen vom Felsenbein umgeben. Aufgrund seiner kompakten Struktur zählt das Felsenbein zu einem der härtesten Knochen des Menschen. Das Felsenbein besitzt zahlreiche Knochenkanäle. So können beispielsweise wichtige Nerven zum Innenohr gelangen. Auch Kanäle für Blutgefäße und die Verbindung zwischen Ohr und Nasenraum sind Bestandteil des Felsenbeins. Werfen wir nun einen Blick in das Schläfenbein, um die inneren Strukturen zu erkunden. Der äußere Gehörgang besitzt einen knorpeligen Anteil, der mit den Borstenhaaren und den Ohrenschmalzbildenden Drüsen ausgestattet ist, sowie einen knöchernen Anteil. Das Trommelfell bildet die Grenze zwischen dem äußeren Gehörgang und dem Mittelohr, in welchem sich die Gehörknöchelchen befinden. Außerdem erkennen wir die Hörschnecke, die zum Innenohr gehört. Die zum Mittelohr gehörende Paukenhöhle ist über eine Öffnung mit einer weiteren Höhle verbunden, die als Antrum Mastoideum bezeichnet wird. Diese Höhle ist wiederum mit weiteren Hohlräumen verbunden, die in einigen Menschen groß und in anderen klein sind oder überhaupt nicht vorhanden sind. Man bezeichnet diese Hohlräume als Paukennebenhöhlen, welche höchstwahrscheinlich den Druck innerhalb der Paukenhöhle regulieren sollen. Schauen wir uns nun die Gehörknöchelchen etwas genauer an. Der Mensch besitzt drei Gehörknöchelchen, die als Hammer, Ambos und Steigbügel bezeichnet werden. Der Steigbügel befindet sich am ovalen Fenster der Hörschnecke, welche wir später noch genauer kennenlernen werden. Die kleinsten Knochen des menschlichen Körpers sind mit Hilfe von Bändern innerhalb der Paukenhöhle aufgehängt. Der Hammer besitzt drei Bänder, der Amboss nur zwei. Sowohl zwischen Ambos und Steigbügel als auch zwischen Hammer und Ambos befindet sich ein Gelenk. welches mit Knorpel ausgestattet ist. Bänder halten die Knochen [Musik] zusammen. Der Hammer ist mit dem Trommelfell verbunden. Beim Trommelfell handelt es sich um eine dünne Membran, die Schallwellen in mechanische Schwingungen umwandeln kann. Sobald Schallwellen auf das dünne Trommelfeld treffen, beginnt es zu schwingen. Durch das Schwingen dreht sich der Hammer und mit ihm der Ambos, welcher den Steigbügel nach vorn stößt. Am Steigbügelhals befindet sich der kleinste Muskel, den es im menschlichen Körper gibt. Der Steigbügelmuskel. Bei zu hoher Lautstärke und damit zu starker Bewegung des Steigbügels spannt er an und zieht den Steigbügel zu sich hin. So wird der Steigbügel in seiner Bewegung eingeschränkt. Ein weiterer Muskel, der bei zu hoher Lautstärke anspannt, ist der Trommelfellspanner. Er zieht den Hammer zurück und spannt somit das Trommelfell, sodass es weniger Schallenergie aufnehmen kann und damit weniger schwingt. Beide Muskeln schränken bei zu hoher Lautstärke die Bewegung der Gehörknöchelchen ein. dass die Hörschnecke vor zu hohen Schalldrücken geschützt wird. Hier sehen wir zum Vergleich die Bewegungen bei entspannter und kontrahierter Muskulatur bei identischer Lautstärke. Werfen wir nun einen Blick auf diejenigen Bereiche, die der Steigbügel mit seinen Bewegungen in Schwingung versetzt. Der Steigbügel ist mit der Hörschnecke über das ovale Fenster verbunden. Hörschnecke, Vorhof und Bogengänge sind Teil des Labyrinths. Für unser Gleichgewicht sind die drei Bogengänge verantwortlich, die wir im zweiten Teil genauer kennenlernen werden. Hören können wir mit Hilfe der Hörschnecke. Das knöcherne Labyrinth besitzt im Inneren Hohlräume die Flüssigkeiten enthalten. Wenn sich der Steigbügel bewegt, überträgt er seine Energie auf die Flüssigkeit. Diese Energie schreitet innerhalb der Flüssigkeit als eine Druckwelle voran. Als Skala Vestiboli und Skala Tympani bezeichnen wir diese mit Flüssigkeit gefüllten Hohlräume. Sie gehen am höchsten Punkt der Hörschnecke ineinander über. Bei einem Schnitt durch die Hörschnecke können wir die beiden Hohlräume gut erkennen. Ein weiterer Hohlraum mit der Bezeichnung Skala Media befindet sich zwischen diesen beiden Gangsystemen und ist ebenso mit einer Flüssigkeit gefüllt. Zwischen Skala Media und Skala Tympani befindet sich die Basilarmembran, die uns das Hören ermöglicht und wichtige Eigenschaften besitzt. In der Nähe des Steigbügels und damit des ovalen Fensters ist sie dick und schmal. Mit zunehmender Höhe wird sie dünn und breit. Der Grund hierfür ist einfach zu erklären. Wir sehen hier zwei Membranen, wobei die eine breit und die andere schmal ist. Wirkt nun die gleiche Kraft von oben auf beide ein, sehen wir deutlich das unterschiedliche Schwingungsverhalten. Die schmale Membran schwingt schnell, die Breite langsam. Wenn nun eine Kraft mit einer bestimmten Wiederholungsrate auf beide Membranen einwirkt, sehen wir, dass die Schwingungen der schmalen Membran verstärkt werden und die Schwingungen der breiten Membran abgeschwächt werden. Da die schmale Membran in Resonanz mit der einwirkenden Kraft ist, schwingt sie stärker als die breite Membran. Analog gilt dies für die Basilarmembran. Sobald der Steigbügel eine Druckwelle in der Skala Vestibuli auslöst, wird die Reißnermembran in Richtung Skala Media gedrückt, wodurch die Basilarmembran schwingt. Allerdings schwingt die Basilarmembran an einer bestimmten Position der Hörschnecke besonders stark, da es zur Resonanz kommt. Nach diesem hohen Ausschlag der Basilarmembran verliert die Druckwelle schnell ihre Energie, wodurch es zu keinen hohen Ausschlägen mehr kommt. Bei tiefen Tönen bewegt sich der Steigbügel langsamer, wodurch es dann zu einer Resonanz und damit zu einem hohen Ausschlag an einer anderen Stelle der Basilarmembran kommt. So ist es uns möglich, Frequenzen zu unterscheiden, da unterschiedliche Frequenzen ganz bestimmte Stellen der Basilarmembran stark ausschlagen lassen. Unser Ohr deckt einen Bereich von 20.000 bis 200 Hz ab. Bei 20.000 Hz führt der Steigbügel 20.000 Bewegungen in einer Sekunde aus. Wie stark die Basilammembran schwingt, wird durch die inneren Haarzellen gemessen, die Teil des Cortiorgans sind. Wir wollen dies an dieser Stelle in einer sehr vereinfachten Art und Weise darstellen. Neben den inneren Haarzellen gibt es die äußeren Haarzellen, welche in drei Reihen angeordnet sind. Die äußeren Haarzellen sind über winzige Härchen mit der Tektorialmembran verbunden. Wenn die Basilarmembran zu schwingen beginnt, entsteht eine Strömung zwischen Tekcttorialmembran und Kortiorgan. Das Aus und Einströmen führt dazu, daß sich die Hirchen der inneren Haarzellen mit der Strömung bewegen und über Nerven entsprechende Signale an das Gehirn weiterleiten. Da die äußeren Harzellen an der Tektorialmembran befestigt sind, bewegen sie sich ebenfalls. Wenn die Härchen der äußeren Haarzellen nach links abgeknickt werden, verlängern sich die Haarzellen. Bei Rechtsknick verkürzen sie sich. So verstärken sie das Schwingen der Basilarmembran und damit den Flüssigkeitsstrom, wodurch die Härchen der inneren Harzellen stärker in Bewegung versetzt werden. Auf diese Weise ist es uns möglich, auch leise Geräusche zu hören, da durch diesen Mechanismus der Schall in der Hörschnecke verstärkt wird. Außerdem können wir hier besser Tonhöhen, also Frequenzen unterscheiden. Sofern sich die äußeren Haarzellen bei leisen Geräuschen nicht verkürzen oder verlängern, können wir von Schwerhörigkeit [Musik] sprechen. Funktionieren hingegen die inneren Haarzellen nicht korrekt, ist Taubheit die Folge. Innere und äußere Haarzellen arbeiten nach einem unglaublich genialen Prinzip. Die Härchen besitzen untereinander kleine Bänder, die als Tips bezeichnet werden. Diese Bänder sind an einer kleinen dehnbaren Öffnung befestigt. Sobald eine Zugkraft auf diese Öffnungen einwirkt, vergrößern sie sich und lassen dann mehr K+ Ionen, die sich in der umliegenden Flüssigkeit befinden, einströmen. Die einströmenden Kaliumionen führen zu einer Reaktion innerhalb der äußeren Harzelle, wodurch sich diese zusammenzieht oder entspannt. Wie bereits erwähnt, zieht dies eine Schwingungsverstärkung der Basilarmembran nach sich. Hier sehen wir noch einmal die äußeren und inneren Haarzellen. Die Tektorialmembran, an welcher die äußeren Haarzellen angebracht sind, ist zur besseren Sichtbarkeit entfernt. Die inneren Haarzellen bewegen sich durch den Flüssigkeitsstrom. Es ist außerdem wichtig zu erwähnen, dass die Flüssigkeit im Gangsystem kaum zusammengedrückt werden kann. Aus diesem Grund befindet sich am anderen Ende des Gangsystems das runde Fenster mit einer verformbaren [Musik] Membran. Wie wir gesehen haben, sind die inneren Haarzellen mit Nervenfasern verbunden. Wenn sich die kleinen Härchen der inneren Haarzellen verbiegen, kommt es zur Weiterleitung von elektrischen Strömen in diesen Nervenfasern. Auch die äußeren Haarzellen besitzen Verbindungen zu Nervenfasern. Allerdings stellen wir der Einfachheit halber nur die Nervenfasern der inneren Harzellen dar und hier auch nur die Nervenfasern, die Signale zum Gehirn senden. In Wirklichkeit besitzen sowohl innere als auch äußere Haarzellen Nervenfasern, die Signale vom Gehirn erhalten und zum Gehirn senden. Die elektrischen Signale erreichen mit Hilfe des Nervus Kochliares den Hirnstamm, in welchem sich Nervenzellen befinden, die die elektrischen Signale [Musik] verarbeiten. Über verschiedene Stationen gelangen die verarbeiteten Signale zum Talamus, der nochmals eine Verarbeitung und die Signale schließlich zum Hörzentrum leitet. Hier werden die elektrischen Signale bewusst von uns verarbeitet. Die Nervenzellen in unserem Gehirn sind in der Lage, eine Schallquelle zu ordnen. Bei einer Schallquelle von oben treffen die reflektierten Schallwellen kurz nach denjenigen Schallwellen ein, die direkt zum Gehörgang gelangen. Befindet sich die Schallquelle unten, benötigt der reflektierte Schall länger, um zum Gehörgang zu gelangen. So können wir Schallquellen in der vertikalen orten. Schallquellen in der horizontalen orten wir hingegen mit Hilfe beider Ohren. Einmal durch die Laufzeitdifferenz des Schalls, zum anderen durch die unterschiedliche Lautstärke zwischen beiden Ohren. Der zweite Teil dieser Reihe befasst sich mit weiteren Strukturen des Ohrs und mit dem Gleichgewichtssinn. เ