Haarzellen

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Die Haarzellen oder Haarsinneszellen können Schallwellen in Nervenimpulse umwandeln. Sie leiten über den Hörnerv unsere gehörten Töne an das Gehirn weiter. Sie sitzen in der Hörschnecke (Cochlea), die gerade mal so gross wie eine Kaffeebohne ist, hat die Aufgabe diese Frequenzen zu erfassen (Ortsprinzip). Innerhalb der Cochlea ist unser effektives Hörorgan, das Corti-Organ angesiedelt und zieht sich durch die ganze Cochlea. Unser mit Flüssigkeit gefülltes Innenohr kann Schallwellen von 20 Hz bis ca. 18´000 Hz analysieren.

Der Boden des Corti-Organs bildet die Basilarmembran. Sie spielt eine entscheidende Rolle bei der Entstehung und Ausführung einer sogenannten Wanderwelle. Durch die über die Basilarmembran wandernde Welle (Schallsignal), können wir Frequenzen analysieren, da jedem Ort auf der Basilarmembran eine bestimmte Frequenz zugeordnet ist. Die Welle bzw. die Basilarmembran schlägt also an dem Ort maximal aus, an dem eine bestimmte Frequenz angeregt wurde und reizt so die Haarsinneszellen.

 

Wo sind die Haarzellen im Ohr?

Das Corti-Organ liegt im Innenohr und beherbergt rund 15’000 Haarzellen, wobei wir hier zwischen zwei Sorten von Haarzellen unterscheiden. Es existiert eine Reihe mit rund 3’000 inneren und drei Reihen mit ungefähr 12’000 äusseren Haarzellen.

Das Corti-Organ liegt im Innenohr und beherbergt rund 15’000 Haarzellen

Das Corti-Organ liegt im Innenohr und beherbergt rund 15’000 Haarzellen.

Die inneren Haarsinneszellen haben eine bauchige Form und sind an afferente (zum Gehirn führende) Nervenfasern angeschlossen. Die äusseren hingegen haben eine zylindrische Form und sind an efferente (vom Gehirn kommende) Nerven angebracht.

 

Funktion der Haarzellen

Äussere Haarzellen:
Die äusseren Haarzellen besitzen die Fähigkeit, ihre Länge aktiv zu verändern. Sie können dadurch die Schwingungen der Basilarmembran im Corti-Organ abschwächen oder aber vor allem verstärken.

Die äusseren Haarzellen wirken also vor allem als aktiver, cochleärer Verstärker. Das heisst, die Verstärkung der Basilarmembran-Schwingung und somit einer Schallinformation findet vor allem bei niedrigen Schalldruckpegeln statt. Die Verstärkungswirkung ist nicht linear, also abhängig vom eingehenden Pegel.

Ab einem bestimmten Pegel (50dB) wird das Signal nicht über die äusseren Haarsinneszellen verstärkt, sondern wird direkt an die inneren Haarsinneszellen weitergeleitet, die für das effektive Umwandeln in Nervenimpulse verantwortlich sind.

Innere Haarzellen:
Die inneren Haarzellen erhalten von den äusseren also entweder bereits vorverstärkte Signale (<50 dB) oder erhalten direkte Signale unverstärkt (>50 dB), die sie dann in Nervenimpulse umwandeln. Danach übermitteln die inneren Haarzellen das Schallsignal über den Hörnerv (nervus cochlearis) an das aufsteigende auditorische System, wie Hörbahn und Gehirn.

 

Krankheiten & Hörstörungen der Haarzellen

Innenohrschwerhörigkeit:
Bei der gängigsten Schwerhörigkeit, darunter auch die Altersschwerhörigkeit oder z.B. die Lärmschwerhörigkeit, sitzt der Schaden im Innenohr. Es tritt also hier typischerweise zuerst eine Schädigung der äusseren Haarzellen in einem Bereich der Basilarmembran ein. Das bedeutet, dass in einem gewissen Frequenzbereich die Signale durch den Ausfall der äusseren Haarzellen nicht mehr (genügend) verstärkt und somit leiser wahrgenommen werden.

Links: Gesunde Haarzellen Rechts: Geschädigte Haarzellen

Links: Gesunde Haarzellen Rechts: Geschädigte Haarzellen
(Foto: medcell.med.yale.edu)

Recruitment:
Das Recruitment (Lautheitsausgleich) betrifft ebenfalls Menschen mit einer Innenohrschwerhörigkeit und ist eine Folge dieser Hörstörung. Es beschreibt das Phänomen, dass Menschen mit einer Innenohrschwerhörigkeit hohe Schallpegel gleich laut oder gar lauter wahrnehmen als Normalhörende.

Auch hier liegt die Ursache bei der Schädigung oder gar Ausfall der äusseren Haarsinneszellen. Pegel über 50 dB werden wie bereits beschrieben sowieso nicht verstärkt aber eben auch nicht gedämpft bei einem Ausfall, was bedeutet, dass die Unbehaglichkeitsschwelle bei gleichen Pegeln liegt wie bei Normalhörenden. Dies hat dann auch zur Folge, dass unser Dynamikbereich des Hörens stark eingeschränkt wird durch einerseits die Verschiebung unserer Hörkurve zu lauteren Pegeln und andererseits der gleichbleibenden Unbehaglichkeitsschwelle, die uns eine Grenze setzt.

Inaktive cochleäre Region:
Ein noch nicht gründlich erforschtes Phänomen ist die «inaktiven cochleären Region». Sie beschreiben einen kompletten Ausfall der äusseren aber insbesondere auch der inneren Haarzellen im Ohr. Es fehlt also hier vor allem an der Reizweiterleitung durch die inneren Haarzellen zum Hörnerv und zum Hirn. Wohingegen man bei Schädigungen der äusseren Haarzellen mit einem Hörgerät versucht, die Frequenzen, die von der Schädigung betroffen sind, zu verstärken und die Funktion der äusseren Haarzellen versucht nachzuahmen ist bei toten Regionen das Gegenteil der Fall. Eine Verstärkung führt hier eher zu einer Verschlechterung des Sprachverstehens. Es ist also wichtig mit Frequenzverschiebung zu arbeiten und somit zu versuchen, die nicht hörbaren Frequenzen mit Hilfe eines Hörgeräts in tiefere noch hörbare zu verschieben.

 

Können sich Haarzellen regenerieren?

Haarzellen sich eigentlich nicht zur Regeneration fähig und anfällig für mechanische und chemische Beschädigung - so können Lärm und Medikamente die Haarzellen zerstören. Ein Team des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge ist es gelungen, dass sich im Corti-Organ von Mäusen Zellen vermehren und zu Haarzellen heranreifen. Die Haarzellen reiften von 200 auf 11'500 heran und regenerierten sich. Jedoch ist noch nicht belegt, ob die Haarzellen Ihre Funktion auch übernehmen.