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MedizinweltSprachtherapieAnatomie und PhysiologieBuchkapitelHör- und Gleichgewichtsorgan

B978-3-437-48073-7.00008-0

10.1016/B978-3-437-48073-7.00008-0

978-3-437-48073-7

Elsevier GmbH

Abb. 8.1

[L190]

Übersicht über die drei Abschnitte des Ohrs: äußeres Ohr, Mittelohr und Innenohr (vergrößert dargestellt). Die roten Pfeile markieren den Weg der Schallwellen. Die Schallwellen versetzen dann das Trommelfell in Schwingungen.

Abb. 8.2

a) [L190] b) [E347-09] c) [L190]

Entwicklung des äußeren Ohrs, Mittelohrs und Innenohrs

a) Links: Schnitt durch die Kopf- und obere Rumpfregion eines ca. 5 Wochen alten Embryos mit Ansicht der Schlundtaschen, rechts: Kopf- und Halsregion eines 4 Wochen alten Embryos mit Schlundbögen und Schlundfurchen von links außen gesehen

b) Schematische Darstellung der Entwicklung von Außen- und Mittelohr. Das Innenohr entsteht aus dem Ohrbläschen (A–C). A 4. Woche, B 5. Woche, C späteres Stadium, in dem die Paukenhöhle Kontakt zu den Gehörknöchelchen findet, D Endstadium

c) Entwicklungsschritte des Innenohrs während der Embryonalperiode; dargestellt ist die Differenzierung des häutigen Labyrinths (Kap. 8.7.1).

Abb. 8.3

[S007-3-23]

a) Wichtige Strukturen der rechten Ohrmuschel; b) Ansicht des rechten Trommelfells wie bei einer Ohrspiegelung; der Lichtreflex stammt von der Beleuchtungsquelle des Ohrspiegels und weist die typische Stellung wie bei einem gesunden Ohr auf.

Abb. 8.4

[L157]

Schalldruckpegel verschiedener Geräuschquellen und Auswirkungen auf den menschlichen Organismus

Abb. 8.5

a) [S007-3-23]; b) [L157]

a) Blick auf die Gehörknöchelchen und das Trommelfell, vom Innenohr aus gesehen; 1 Gelenk zwischen Hammer und Amboss, 2 Gelenk zwischen Amboss und Steigbügel; b) Auswirkung einer Kontraktion des M. stapedius (rechte Bildhälfte) auf die Position der Steigbügelplatte im ovalen Fenster (Stapediusreflex)

Abb. 8.6

[L157]

Ansicht der aufgeschnittenen Ohrtrompete zwischen Paukenhöhle und Nasenrachen mit Darstellung wichtiger umliegender Strukturen

Abb. 8.7

[L190]

Schematische Darstellung von Mittel- und Innenohr; die roten Pfeile stellen die Schallwellen auf ihrem Weg über das Trommelfell, die Gehörknöchelchen und dann durch den Perilymphraum des knöchernen Labyrinths dar. Die Perilymphe ist rotviolett, die Endolymphe türkisfarben dargestellt.

Abb. 8.8

[L190]

Schnitt durch die knöcherne Schnecke, den Vorhof und die Bogengänge und Darstellung des VII. und VIII. Hirnnerven

Abb. 8.9

[L157]

Schematische Darstellung der Ausbreitung der Schallwellen (Pfeile) im Perilymphraum der eröffneten Schnecke

Abb. 8.10

[L190]

Schnitt durch die Schnecke

Abb. 8.11

[L190]

Häutige Schnecke im Detail

Abb. 8.12

[L107]

Schnitt durch das Corti-Organ und seine direkte Umgebung, Nervenfasern sind gelb markiert.

Abb. 8.13

[L157]

Schematische Darstellung der Basilarmembran zwischen Schneckenbasis und Schneckenspitze mit Zuordnung der Tonhöhen in Hz

Abb. 8.14

[L123]

Schematische Darstellung der Hörbahn mit Stationen im Ganglion spirale cochleae, im Rautenhirn, im Mittelhirn, im Zwischenhirn und im Cortex

Abb. 8.15

[L106]

Sinnesfelder des Gleichgewichtsorgans: Dargestellt ist jeweils nur ein Sinnesfeld aus dem Sacculus-Utriculus-System bzw. aus den Ampullen der Bogengänge

N. VIII N. vestibulocochlearis, S Sacculus, U Utriculus

Abb. 8.16

[L190]

Darstellung der unterschiedlichen Wirkung der Schwerkraft auf die Statokonienmembran des Utriculus bzw. Sacculus; links beim aufrechten Stand, rechts beim Liegen

Abb. 8.17

[L190]

Wirkung von Drehbewegungen des Kopfes (rechte Bildhälfte) auf die Sinnesfelder in den Ampullen; zum Vergleich links die Situation in Ruhe. Die roten Pfeile zeigen an, dass sich die Endolymphe in den Bogengängen und Ampullen infolge ihrer Massenträgheit scheinbar in andere Richtung als die Ampullenwand bewegt. Tatsächlich folgt sie der Bewegung der Ampullenwand verzögert nach, wodurch sich die Ablenkung der Cupula ergibt.

Abb. 8.18

[S007-3-23]

Schematische Darstellung der Gleichgewichtsbahn: Abgebildet ist die Rückseite des Hirnstamms nach Durchtrennung der Kleinhirnstiele, Entfernung des Kleinhirns und Eröffnung der Rautengrube (Abb. 7.20); III, IV und VI: Kerngebiete der entsprechenden Hirnnerven (Augenmuskelnerven); Kerngebiet des N. XI nicht dargestellt

Hör- und Gleichgewichtsorgan

Lernziele Funktionen des Hör- und Gleichgewichtsorgans

  • •

    Funktionelle Gliederung des Hörorgans

  • •

    Schallreize (Schwingungen in bestimmter Frequenz und Intensität, Ton, Klang, Geräusch, Schwebung, Tonfrequenz, Grenzen, Amplitude, Wellenlänge)

  • •

    Schallstärke, Lautstärke (Hörschwellenkurven, dB-Skala, Schalldruck, Fühlgrenze, Hauptsprachbereich, Lautstärkepegel verschiedener Geräusche, Unterschiedsschwelle)

  • •

    Schallübertragung im Mittelohr (Schallleitungsapparat, Impedanzmessung, Verstärkung des Schalldrucks, Luftleitung, Knochenleitung, osseotympanale Leitung, Mittelohrmuskeln)

  • •

    Reizaufnahme im Innenohr (mechanische Vorgänge an der Reissner-Membran und an der Basilarmembran, Wanderwellen, Frequenzdispersion, Scherbewegung, Potenziale des Innenohrs, Adaptation)

  • •

    Erregungsleitung zur Hörrinde (Vergleichsmöglichkeiten für akustische Signale, Heschl-Querwindung)

  • •

    Richtungswahrnehmung, Entfernungswahrnehmung

  • •

    Funktionelle Gliederung des Gleichgewichtsorgans (Utriculus, Sacculus, Bogengänge)

  • •

    Funktionsweise der Maculaorgane

  • •

    Funktionsweise der Bogengangsorgane

  • •

    Erregungsleitung in vestibulären Bahnen

  • •

    Vestibulärer Nystagmus

Lernziele Anatomie Hör- und Gleichgewichtsorgan

  • •

    Embryonale Entwicklung des Hör- und Gleichgewichtsorgans

  • •

    Teile des peripheren und zentralen Hör- und Gleichgewichtsorgans

  • •

    Relief der Ohrmuschel, Form, Verlauf und Wände des äußeren Gehörgangs

  • •

    Aufbau, Teile, Einteilung und Befestigung des Trommelfells

  • •

    Einteilung des Mittelohrs

  • •

    Einteilung der Paukenhöhle, Wände und Inhalt

  • •

    Gehörknöchelchenkette mit Gelenken, Bändern, Achsen und Muskeln

  • •

    Wichtigste Zellen im Felsenbein

  • •

    Abschnitte, Öffnungen und Wandaufbau der Ohrtrompete

  • •

    Teile des Innenohrs mit knöchernem und häutigem Labyrinth sowie perilymphatischen Räumen

  • •

    Lage des Labyrinths im Felsenbein

  • •

    Sinnesflächen des häutigen Labyrinths

  • •

    Wände des Ductus cochlearis

  • •

    Aufbau des Corti-Organs mit Haarzellen, Tunneln, Stützzellen, Synapsen und Nervenfasern

  • •

    Lage und innerer Aufbau der Ganglien des VIII. Hirnnerven

  • •

    Zentrale Hör- und Gleichgewichtsbahnen

8.1

Übersicht

Im InnenohrInnenohr sind zwei Sinnesorgane lokalisiert, das Hörorgan und das Gleichgewichtsorgan, die in vielen Aspekten miteinander verwandt sind (z.B. bezüglich der Mechanismen der Sinneswahrnehmung oder der Entwicklung, Kap. 8.2).
HörorganNur das Hörorgan benötigt dabei über das äußere OhräußeresOhr und das MittelohrMittelohr eine direkte Verbindung zur Außenwelt, um die Schallwellen zu leiten. Dabei wirkt das äußere Ohr, bestehend aus Ohrmuschel und äußerem Gehörgang, als Schalltrichter.
Das Mittelohr hat die Funktion eines Verstärkerapparats für die Schallwellen und umfasst die Paukenhöhle, das Trommelfell und die Gehörknöchelchen. Über die OhrtrompeteOhrtrompete erfolgt der notwendige Druckausgleich zum Nasenrachen (Abb. 8.1).
GleichgewichtsorganDas Gleichgewichtsorgan misst Dreh- und Linearbeschleunigungen; damit registriert es die Stellung des Kopfes, bezogen auf den Erdmittelpunkt („Schwerkraft“), sowie Drehbewegungen des Kopfes. Dazu sind keine anatomischen Verbindungen zur Außenwelt erforderlich.

8.2

Entwicklung

HörorganEntwicklungDie Entstehung des äußeren Ohrs, des Trommelfells, der Paukenhöhle und der Ohrtrompete sind eng mit der Entstehung der SchlundbögenSchlundbögen verbunden (Kap. 5.1), die eine frühe Differenzierungsstruktur der seitlichen Halsregion darstellen. Der äußere GehörgangGehörgangäußerer entwickelt sich aus der Vertiefung, die außen zwischen dem 1. und 2. Schlundbogen sichtbar ist und als 1. SchlundfurchenSchlundfurche bezeichnet wird (Abb. 8.2a, b). Aus dem Gewebe, das die 1. Schlundfurche außen umgibt, entwickelt sich die OhrmuschelEntwicklungOhrmuschel.
Die von innen sichtbaren, aus dem späteren Rachen abgehenden Vertiefungen zwischen den Schlundbögen werden als SchlundtaschenSchlundtaschen bezeichnet. Die OhrtrompeteOhrtrompeteEntwicklung, die den Nasenrachen mit der Paukenhöhle im Sinne eines Druckausgleichs- und Belüftungskanals verbindet, entsteht aus der 1. Schlundtasche. Das Ende dieser 1. Schlundtasche erweitert sich zur PaukenhöhleEntwicklungPaukenhöhle.
Aus den Schnittbildern (Abb. 8.2b) ist ersichtlich, dass die 1. Schlundfurche und die 1. Schlundtasche aufeinander zu wachsen. Aus den Gewebeanteilen, die sich dann von innen und außen gesehen berühren, entsteht das TrommelfellEntwicklungTrommelfell (Abb. 8.1).
Aus dem Knorpelmaterial der ersten beiden Schlundbögen entwickeln sich die drei GehörknöchelchenEntwicklungGehörknöchelchen Hammer, Amboss und Steigbügel (Abb. 5.1 im Kap. 5.1 „Kehlkopf“).

Fachbegriffe

Plakode (griech. plakos): Platte

Die beiden Sinnesorgane des Innenohrs bilden sich aus einer Verdickung der äußeren Haut, die als OhrplakodeOhrplakode bezeichnet wird (Abb. 8.2c). Dieses Gebilde löst sich von der Körperoberfläche und wandert in das Innere des Kopfes; dabei entsteht ein kompliziertes System aus Hohlräumen, das als häutiges Labyrinth bezeichnet wird und in dessen Wandung sich die Sinnesfelder entwickeln. Die Sinneszellen des Hörorgans bilden sich im dritten Schwangerschaftsmonat aus und sind ab dem 5. Schwangerschaftsmonat funktionsfähig.

8.3

Aufbau und Funktion des äußeren Ohrs

8.3.1

Ohrmuschel

Das äußere OhräußeresOhr hat die Funktion eines Trichters für Schallwellen (Abb. 8.1) und besteht aus der OhrmuschelOhrmuschel und dem äußeren GehörgangäußererGehörgang. Abgesehen vom Ohrläppchen, das nur Binde- und Fettgewebe enthält, ist die Ohrmuschel aus einem elastischen Knorpelskelett aufgebaut. Die mimischen Muskeln des Ohrs sind weitgehend degeneriert und funktionslos. Einige charakteristische Strukturen der Ohrmuschel werden als HelixHelix, AntihelixAntihelix und TragusTragus (Abb. 8.3a) bezeichnet. Der Tragus verdeckt teilweise den Eingang zum äußeren Gehörgang.

Fachbegriffe

Äußeres Ohr

Ohrmuschel: auricula (lat.)
äußerer Gehörgang: Meatus acusticus externusMeatusacusticus (lat.), meatus (lat.): Gang
Antihelix (lat.): „Gegen“-Windung (auch als Anthelix bezeichnet)
Helix (lat.): Schnecke, Windung, Spirale
Tragus (griech. tragos): Ziegenbock, hier Knorpelvorsprung
Bei der durchschnittlichen Größe einer menschlichen Ohrmuschel werden bevorzugt Schallwellen mit höheren Frequenzen („hohe Töne“) wahrgenommen. In der Regel nehmen die beiden Ohren von links und rechts unterschiedliche Klangmuster auf. Dadurch und durch unterschiedliche Laufzeiten der Nervensignale von beiden Ohren sind nach entsprechender Verarbeitung durch das Gehirn Lokalisation der Schallquelle und räumliches Hören möglich.

8.3.2

Äußerer Gehörgang; Cerumen

Der äußere Gehörgang stellt die Verbindung zwischen der Ohrmuschel und dem Trommelfell dar (Abb. 8.1). Der äußere Gehörgang ist leicht schraubenartig gekrümmt, von äußerer Haut ausgekleidet und hat durchschnittlich eine Gesamtlänge von ca. 3–4 cm. Seine Wand ist im äußeren Bereich knorpelig; hier finden sich auch Haare und Drüsen. In Richtung zum Trommelfell sind keine Haare und Drüsen mehr zu finden; hier ist die Gehörgangswand knöchern.
Die Drüsen im knorpeligen Abschnitt des Gehörgangs produzieren das fettreiche Ohrenschmalz (CerumenCerumen), das abgestorbene Hautschüppchen und eingedrungene Verunreinigungen festhält. Dieses Cerumen wird durch einen speziellen Transportmechanismus des äußeren Gehörgangs, unterstützt durch Kaubewegungen, nach außen transportiert.

Fachbegriffe

Cerumen, auch ZerumenZerumen, cera (lat.): Wachs

Klinik

Otoskopie

Die OhrspiegelungOhrspiegelung (OtoskopieOtoskopie) erlaubt die Inspektion des äußeren Gehörgangs, des Trommelfells und teilweise auch der Paukenhöhle mithilfe eines Ohrspiegels (Otoskop). Beim Erwachsenen ist die Ohrspiegelung wegen des längeren und stärker gekrümmten äußeren Gehörgangs i.d.R. erst dann möglich, wenn die Ohrmuschel nach hinten oben gezogen wird, um die Krümmung auszugleichen. Bei Kindern ist dies meist noch nicht erforderlich.
Otoskopie: aus ous (griech.): Ohr und -skopie (griech. skopein): betrachten

Klinik

Zeruminalpfröpfe

Größere Ansammlungen von Ohrenschmalz Siehe CerumenOhrenschmalz (ZeruminalpfröpfeZeruminalpfröpfe) beeinträchtigen die Durchleitung der Schallwellen durch den äußeren Gehörgang und führen zu einer Schallleitungs-Schwerhörigkeit. Diese wird durch den
HNO-Arzt festgestellt und beseitigt, indem mit speziellen Instrumenten oder mit Hilfe von Spülungen das überschüssige Zerumen entfernt wird.
Eine Reinigung des äußeren Ohrs durch den Laien sollte auf keinen Fall weiter reichen als bis zu der Stelle, die mit dem kleinen Finger erreicht werden kann. Das Einführen von Wattestäbchen oder anderen Gegenständen in den Gehörgang kann zu schmerzhaften Entzündungen, zu Verletzungen des Trommelfells oder zur Ausbildung von Zeruminalpfröpfen führen und sollte deshalb unterbleiben.

8.4

Aufbau und Funktion des Trommelfells

Das Trommelfell (TrommelfellMembrana tympani) Membranatympani(ca) Siehe Trommelfellstellt die Grenzstruktur zwischen äußerem Gehörgang und Paukenhöhle dar. Traditionell wird es jedoch meist zum Mittelohr gezählt, obwohl es embryologisch auch aus Material des äußeren Ohrs gebildet wird.
Das Trommelfell ist nach innen-unten-vorn um einen Winkel von 45° gekippt und wie der Trichter eines Grammofons etwas in die Paukenhöhle vorgewölbt; es hat einen Durchmesser von bis zu 10 mm und eine Dicke von 0,1 mm. Die vom äußeren Ohr aus gesehen tiefste Stelle des Trommelfells wird als Nabel (Nabel (Trommelfell)Umbo) Umbobezeichnet. In seiner knöchernen Umgebung ist das Trommelfell mithilfe eines faserknorpeligen Rings verankert (Abb. 8.3b).

Fachbegriffe

Membrana (lat.): Membran, Häutchen

tympani Genitiv von tympanon (griech.): Handtrommel

(für das Trommelfell wird auch noch der ähnliche Fachbegriff Membrana tympanica verwendet)

Das Trommelfell besteht von außen nach innen aus äußerer Haut (allerdings ohne Anhangsorgane wie Drüsen und Haare), einer dünnen Bindegewebsschicht und dann innen aus der Schleimhaut, die auch die Paukenhöhle auskleidet. Die genannten Schichten sind jedoch so dünn, dass das Trommelfell bei der Ohrspiegelung etwas durchsichtig erscheint.
Auf der Innenseite ist das Trommelfell mit dem Hammer aus der Kette der Gehörknöchelchen verwachsen (genauer gesagt mit dem Handgriff des Hammers), der teilweise, wie auch bestimmte Abschnitte der anderen Gehörknöchelchen, bei der Ohrspiegelung durchschimmern kann (Abb. 8.3b).

Fachbegriffe

Pars (lat.): Anteil, tensa: Femininform von tensus (lat.): straff, flaccida: Femininform von flaccidus (lat.): schlaff

Shrapnell Eigenname (britischer Anatom)

umbo umbilicus (lat.): Nabel

Klinik

Mittelohrentzündung (Otitis media)

Das Vorliegen z.B. einer eitrigen Otitis mediaMittelohrentzündungMittelohrentzündung kann gut über eine Ohrspiegelung festgestellt werden; das Trommelfell ist gerötet und nach außen vorgewölbt; dabei sind einzelne Blutgefäße sichtbar. Ebenso können Menge und Art des Sekrets im Mittelohr durch das teilweise durchsichtige Trommelfell hindurch beurteilt werden.
Die Shrapnell-Membran gilt auch als „Sollbruchstelle“ des Trommelfells, die bei übermäßigem Druck aus dem Mittelohr, z.B. wegen einer eitrigen Mittelohrentzündung reißt, sodass der Eiter in das äußere Ohr abfließen kann.
Otitis (lat.): Ohrentzündung, media (lat.): Mittel(ohr)
Der Hauptanteil des Trommelfells ist straff gespannt; er wird als Pars tensa Parstensa (Trommelfell)bezeichnet. Ein kleiner Teil im oberen Bereich ist jedoch mechanisch weniger belastbar; dieser Bereich wird als Pars flaccida Parsflaccida (Trommelfell)oder Shrapnell-Membran Shrapnell-Membranunterschieden und kann sich – sichtbar bei der Ohrspiegelung – je nach den Druckverhältnissen zwischen Mittelohr und äußerem Ohr nach innen oder außen vorwölben (Abb. 8.3b).

8.5

Physikalische Grundlagen der Schallleitung

8.5.1

Schallwellen, Frequenzen

Wegen seiner geringen Dicke wird das Trommelfell von Schallwellen Schallwellenaus dem äußeren Gehörgang (Abb. 8.1) in Schwingungen versetzt. Schallwellen sind Druckschwankungen der Luft, die sich mit einer Geschwindigkeit von rund 330 Metern/s ausbreiten (in vertrautere Größenordnungen „übersetzt“ entspricht dies knapp 1200 Stundenkilometern).
Wie jedem Hörenden vertraut ist, gibt es unterschiedlich „tiefe“ und „hohe“ Töne. Sie werden durch ihre Frequenz, Frequenzalso die Zahl der Schwingungen pro Sekunde, unterschieden, die in Hertz (Hz) Hertz (Hz)angegeben wird.

Fachbegriffe

Frequenz (lat. frequentia): Häufigkeit, hier Zahl der Schwingungen pro Sekunde

Hertz Eigenname (deutscher Physiker), daraus ist die Abkürzung „Hz“ abgeleitet

Hz = 1 Schwingung pro Sekunde (gesprochen: Hertz)

kHz = Kilohertz: Tausend Schwingungen pro Sekunde

MHz = Megahertz: 1 Million Schwingungen pro Sekunde

Je geringer die Zahl der Schwingungen pro Sekunde ist, desto „tiefer“ erscheint uns der gehörte Ton, je größer die Zahl der Schwingungen pro Sekunde, desto „höher“ der Ton. Ein gesundes, jugendliches Ohr kann Schallwellen in einem Frequenzbereich von 16–20 Hz (tiefste Töne) bis 20 000 Hz (= 20 kHz, höchste Töne) hören. Die obere Grenze sinkt mit zunehmendem Alter ab und liegt für einen 70-Jährigen bei ca. 13 000 Hz.
Schallwellen mit einer Frequenz über dem oberen Grenzwert (20 kHz) des Frequenzbereichs sind für das menschliche Ohr nicht hörbar; dieser Bereich wird als Ultraschall Ultraschallbezeichnet. Genauso sind auch Schallwellen unterhalb des unteren Grenzwerts des Frequenzbereichs für den Menschen nicht wahrnehmbar (Infraschall).Infraschall
Der Frequenzbereich, in dem Sprache „stattfindet“, bewegt sich von rund 250 bis 5000 Hz.
Mit Kenntnis der Schallgeschwindigkeit und der Frequenz lässt sich die Wellenlänge Wellenlängeeiner Schallwelle nach folgender Formel berechnen:
Wellenlänge = Geschwindigkeit/Frequenz
Am unteren Ende des Frequenzbereichs des menschlichen Ohrs, also bei 16 Hz, beträgt die Wellenlänge nach dieser Formel dann gut 20 m, am oberen Ende, also bei 20 kHz, liegt sie bei unter 2 cm.

Fachbegriffe

Amplitude (lat. amplitudo): Größe, Umfang, Weite; hier bezogen auf eine Schwingung

Impedanz impedire (lat.): hemmen

ultra- (lat.): oberhalb; infra- (lat.): unterhalb

Im für das menschliche Ohr optimalen Bereich um 1000 Hz lassen sich noch Töne unterscheiden, die sich nur um 3 Hz in der Frequenz unterscheiden; dies bezeichnet man als Frequenzunterschiedsschwelle.
Eine weitere Eigenschaft einer Schallwelle ist die Amplitude. Amplitude (Schallwellen)Darunter versteht man die Differenz zwischen der höchsten Stelle des Wellenbauchs und der tiefsten Stelle des Wellentals.
Als Impedanz Impedanz(messung)bezeichnet man den Widerstand, der der Ausbreitung einer Schallwelle entgegenwirkt, z.B. bei der Übertragung der Schallwelle über das Trommelfell auf die Gehörknöchelchen und dann auf das Innenohr.

Klinik

Impedanzmessungen

Der Sinn einer Impedanzmessung in der HNO-Heilkunde/Audiologie besteht darin, Ursachen für eine Schallleitungsschwerhörigkeit festzustellen.
Die wichtigste Messmethode in diesem Zusammenhang ist die TympanometrieTympanometrie. Dabei wird ein Ton einer bestimmten Frequenz über den äußeren Gehörgang zum Trommelfell geleitet und dann die Reflexion dieses Tons durch das Trommelfell gemessen. Behinderungen der Schwingungsfähigkeit des Trommelfells durch Probleme z.B. im Mittelohr (Erguss, Entzündung, Schädigungen der Gehörknöchelchen u.a.) können dabei festgestellt werden.
tympanon (griech.): Handtrommel
-metrie aus metron (griech.): Maß, Messgerät
Wenn ein Schallereignis nur aus einer einzigen Frequenz besteht, bezeichnet man dieses als Ton. Klänge als Grundlage der Musik bestehen aus mehreren Tönen, die gleichzeitig wahrgenommen werden. Der Klang setzt sich meist zusammen aus einem Grundton und mehreren Obertönen, deren Frequenzen in einem ganzzahligen Verhältnis zum Grundton stehen. Geräusche hingegen enthalten einen mehr oder weniger großen Ausschnitt aller Frequenzen des Hörbereichs.
Wenn zwei Schallquellen Schallwellen aussenden, deren Frequenzen ganz nahe beieinanderliegen, so hört man diese Töne nicht getrennt, sondern als einen einzigen Ton, dessen Lautstärke zu- und abnimmt; dies wird als Schwebung bezeichnet.

8.5.2

Hörschwelle, Schalldruck

Da es sich bei Schallwellen um Druckwellen (Druckschwankungen der Luft) handelt, lässt sich als weiteres wichtiges Charakteristikum von Schallwellen außer der Frequenz auch die Schallintensität, gemessen als Schalldruck Schalldruckund empfunden als unterschiedliche Lautstärke der Töne, Klänge und Geräusche, beschreiben.
Der Druck einer Schallwelle wird wie jeder andere Druck auch in der Messeinheit Pascal (Pa) Pascal (Pa)bestimmt. Der Druck wird berechnet aus Kraft pro Fläche; dabei ist ein Pascal definiert als 1 Newton (N) Newton (N)pro Quadratmeter. Newton ist dabei die Einheit der Kraft.

Fachbegriffe

Newton Eigenname (englischer Physiker)

Einheit: N (1 N = Kraft, die eine Masse von 1 kg auf 1 m/s2 beschleunigt)

Pascal Eigenname (französischer Physiker)

Einheit: Pa = 1 N/m2 (Druck)

Der Schalldruck entspricht der Druckamplitude der Schallwelle (s.o.) und lässt sich mit speziellen Mikrophonen messen.
Man kann sich leicht vorstellen, dass es bei Schallwellen einen so geringen Druck geben kann, dass er vom menschlichen Ohr nicht mehr wahrgenommen wird. Der Schwellenwert, ab dem gerade eben ein Schallereignis wahrgenommen werden kann, wird als absolute Hörschwelle Hörschwelle, absoluteoder Schwellenintensität Schwellenintensitätbezeichnet. Sie liegt für die Frequenz von 1000 Hz bei einem gesunden Ohr bei 2 × 10–5 Pa.
Diese Hörschwelle verändert sich deutlich, wenn sie über den gesamten Bereich des Hörspektrums untersucht wird (Intensitätsschwellenkurve);Intensitätsschwellenkurve sie ist am niedrigsten im Bereich von 2000–5000 Hz, also im oberen Sprachbereich, und steigt zu niedrigeren und höheren Frequenzen stark an. Man hört deshalb am besten im oberen Sprachbereich.

Klinik

Audiometrie

Bei der AudiometrieAudiometrie (meist als TonaudiometrieTonaudiometrie oder SchwellenaudiometrieSchwellenaudiometrie durchgeführt) wird mit einem Audiometer gearbeitet, bei dem reine Töne unterschiedlichster Frequenzen erzeugt werden. Fast ausschließlich wird damit die Hörschwelle von Probanden bei Tönen aus verschiedensten Bereichen des Hörspektrums untersucht.
Der Proband gibt dabei den Schalldruck an, ab dem er einen bestimmten Ton hört. In der Regel werden dabei in einem Tonaudiogramm die Abweichungen zum Durchschnitt der Hörfähigkeit gesunder Jugendlicher bestimmt. Bei SchwerhörigkeitSchwerhörigkeit des Probanden in bestimmten Frequenzen steigt dann die Hörschwelle, verglichen mit dem Durchschnittswert, an. Dieser Unterschied zum Normalwert wird als Hörverlust bezeichnet.

8.5.3

Schalldruckpegel, Dezibel

Wie schon in Kap. 7.10.2 (Weber-Fechner-Gesetz oder psychophysisches Grundgesetz) besprochen, nimmt die Empfindung eines Reizes, hier also des Schalldrucks, nicht linear mit steigender Reizstärke zu, sondern nur proportional zum Logarithmus der Reizstärke.
Aus diesem Grund wird im medizinischen Bereich selten mit dem Schalldruck direkt, sondern meist mit einem abgeleiteten Wert, dem Schalldruckpegel, Schalldruckpegelgearbeitet, der dem Weber-Fechner-Gesetz Weber-(Fechner-)GesetzRechnung trägt. Dieser Schalldruckpegel wird in Dezibel (dB) Dezibel (dB)gemessen.

Fachbegriffe

Dezibel (abgekürzt: dB): abgeleitet aus dezi- (lat.): ein Zehntel und Bel (Abkürzung aus Bell, Eigenname: amerikanischer Erfinder u.a. des Telefons)

Das Bel Belist eine dimensionslose Größe, die auf die menschliche Hörschwelle für einen Ton mit einer Frequenz von 1000 Hz bezogen ist. Der Schalldruckpegel an der Hörschwelle entspricht 0 dB. Bei jeder Erhöhung des Schalldrucks um den Faktor 10 erhöht sich der Schalldruckpegel um 20 dB. Dies beruht auf folgender Formel:
Schalldruckpegel (meist als „L“ angegeben) = 20 × log Px/P0
Dabei ist Px der gerade gemessene Schalldruck und P0 der Schalldruck an der Hörschwelle. Entspricht der gemessene Schalldruck dem Schalldruck der Hörschwelle, wird der Quotient der Formel = 1; der Logarithmus von 1 ist gleich null, 20 multipliziert mit null bleibt null, also ist der Schalldruckpegel an der Hörschwelle 0 dB.
Erhöht sich der gemessene Schalldruck um den Faktor 10, dann ergibt der Quotient ebenfalls als 10, der Logarithmus von 10 ist gleich 1, 20 × 1 = 20, also beträgt der Schalldruckpegel 20 dB. Bei einem gegenüber der Hörschwelle hundertfach erhöhten Schalldruck ist der Schalldruckpegel 40 dB, tausendfach erhöht 60 dB etc.
Die Schmerzgrenze liegt bei ca. 120 dB, bedeutet also einen um 106 erhöhten Schalldruck gegenüber der Hörschwelle. Bei einer Dauerbeschallung ab 85–90 dB treten Hörschäden auf. Die Schalldruckpegel verschiedener Geräuschquellen sind in der Abb. 8.4 zusammengestellt.
Um den Unterschied in der Lautstärke von zwei Tönen wahrnehmen zu können, müssen sich diese bezüglich des Schalldruckpegels um durchschnittlich 1 dB unterscheiden – die bezeichnet man auch als Unterschiedsschwelle.
UnterschiedsschwelleHat ein Patient bei einer tonaudiometrischen Messung gegenüber dem Normalwert einen „Hörverlust“ von beispielsweise 60 dB, dann bedeutet das, dass er einen tausendfach erhöhten Schalldruck zur Wahrnehmung eines bestimmten Tons benötigt, verglichen mit einem Normalhörigen (das bedeutet dann z.B. die Notwendigkeit eines Hörgeräts).
In der Praxis sind noch einige kleinere Korrekturen bei der Messung der Schalldruckpegel erforderlich, auf die hier nicht näher eingegangen werden kann (vergleiche Lehrbücher der Audiologie).

8.6

Aufbau und Funktion der Paukenhöhle

8.6.1

Lokalisation und Etagenbau

Die Paukenhöhle (PaukenhöhleCavum tympani) Cavumtympaniist der Hauptraum des Mittelohrs; sie ist wie die Nebenräume, v.a. im Warzenfortsatz, und die Ohrtrompete, die die Verbindung zum Rachen darstellt, luftgefüllt (pneumatisiert) pneumatisiertund von respiratorischer Schleimhaut ausgekleidet (Abb. 8.1). Die Paukenhöhle befindet sich im Schläfenbein (SchläfenbeinOs temporale).Ostemporale

Fachbegriffe

Cavum tympani (lat. Cavum) Höhle, tympani: Genitiv von tympanum (lat.): Pauke, abgeleitet aus dem griechischen Begriff tympanon

Os temporale (lat.): Schläfenbein

pneumatisiert luftgefüllt (auch: pneumatisch), aus pneuma (griech.): Luft

Man kann die Paukenhöhle mit einem schmalen und sehr hohen sanduhrähnlichen Zimmer vergleichen, das in der Mitte, an seiner schmalsten Stelle, nur einen Durchmesser von rund 2 mm aufweist. Der gesamte Innenraum der Paukenhöhle umfasst nicht mehr als 1 ml Volumen.
Ähnlich wie beim Rachen (Kap. 4.6) wird die Paukenhöhle in drei übereinanderliegende Abschnitte eingeteilt:

  • •

    Epitympanon: Epitympanonoberhalb des Trommelfells; von hier geht es in die Nebenräume im Warzenfortsatz

  • •

    Mesotympanon: Mesotympanonschmalste Stelle der Paukenhöhle zwischen dem lateral gelegenen Trommelfell und einer medial gelegenen Knochenvorwölbung des Innenohrs

  • •

    Hypotympanon: Hypotympanonunterhalb des Trommelfells und des Abgangs der Ohrtrompete gelegen

Fachbegriffe

epi- (griech.): darauf, darüber; meso- (griech.): in der Mitte, hypo- (griech.): unten, darunter

lateral (lat.): nach außen, medial (lat.): zur Mitte (Mittelebene) hin gerichtet

tympanon (griech.): Pauke

In der Paukenhöhle finden sich als „Bewohner“ drei Gehörknöchelchen (Kap. 8.6.3) und zwei kleine Skelettmuskeln (Kap. 8.6.4).
Man unterscheidet an der Paukenhöhle Paukenhöhlenwändesechs Wände: Dach, Boden, vordere und hintere sowie laterale und mediale Wand:

  • •

    Dach: eine dünne Knochenplatte, die an die mittlere Schädelgrube mit Hirnhäuten und Gehirn grenzt

  • •

    Boden: eine Knochenplatte, unterhalb derer die innere Drosselvene (V. jugularis interna) verläuft, die das venöse Blut aus dem Gehirn transportiert (Abb. 8.6)

  • •

    Vordere Wand: ein Knochenabschnitt, in dem sich der Kanal für die innere Kopfschlagader, A. carotis interna, befindet; von hier geht auch die Ohrtrompete zum Nasenrachen ab.

  • •

    Hintere Wand: Hier sind die Öffnungen enthalten, die zu den pneumatisierten Hohlräumen des Warzenfortsatzes führen.

  • •

    Laterale Wand: enthält das Trommelfell (Abb. 8.5)

  • •

    Mediale Wand: vorgewölbt durch das sog. Promontorium, Promontoriumeinen Knochenvorsprung, der durch die unterste Windung der Schnecke des Hörorgans hervorgerufen wird; hier befinden sich auch das ovale und das runde Fenster; hinter der medialen Wand der Paukenhöhle liegt das Innenohr (Abb. 8.7).

Fachbegriffe

Paukenhöhlenwände

Dach: Paries Pariestegmentalis (Paukenhöhle)tegmentalis (tegmentum, lat.: Dach)
Boden: Paries Pariesjugularis (Paukenhöhle)jugularis (jugularis: aus iugulare (lat.): erdrosseln, bezogen auf die Drosselvene)
Vordere Wand: Pariescaroticus (Paukenhöhle)Paries caroticus (caroticus: dem Knochenkanal der A. carotis interna, innere Kopfschlagader, benachbart)
Hintere Wand: Pariesmastoideus (Paukenhöhle)Paries mastoideus (mastoideus: zum Warzenfortsatz, Processus mastoideus, zugehörig)
Laterale Wand: Pariesmembranaceus (Paukenhöhle)Paries membranaceus (membranaceus: häutig, membranartig)
Mediale Wand: Parieslabyrinthicus (Paukenhöhle)Paries labyrinthicus (dem Labyrinth des Innenohrs benachbart)
Paries (lat.): Abschnitt
Promontorium (lat.): Vorsprung

8.6.2

Nachbarstrukturen der Paukenhöhle

In der Nachbarschaft der Wände der Paukenhöhle, v.a. im hinteren Bereich, finden sich zahlreiche pneumatisierte Hohlräume, die auch als „Zellen“ bezeichnet werden. Von besonderer Bedeutung sind dabei die Warzenfortsatzzellen (WarzenfortsatzzellenCellulae mastoideae), Cellulaemastoideaedie sich in dem hinter dem Ohr gut tastbaren Warzenfortsatz (Processus mastoideus) Processusmastoideusbefinden (Abb. 6.3a).
In der Wand der Paukenhöhle bzw. in der weiteren Nachbarschaft verlaufen wichtige Leitungsbahnen wie die oben genannten Blutgefäße (A. carotis interna, V. jugularis interna, Abb. 7.29, Abb. 8.6) und einige Hirnnerven (v.a. der N. facialis verläuft über eine gewisse Strecke unter der Schleimhaut der Paukenhöhle). Ebenso gibt es enge Nachbarbeziehungen der Paukenhöhlenwände zu bestimmten Abschnitten der Hirnhäute und der darin verlaufenden venösen Blutleiter (Sinus).

Fachbegriffe

Cellulae Plural von cellula (lat.): Kämmerchen

mastoideae Plural der Femininform von mastoideus (lat.): warzenartig

Processus (lat.): Fortsatz

Klinik

Ausbreitung von Eiterungen der Paukenhöhle

PaukenhöhleEiterungenDie Warzenfortsatzzellen können genauso wie die meisten anderen hinter den Paukenhöhlenwänden liegenden Nachbarstrukturen bei einer eitrigen MittelohrentzündungMittelohrentzündungeitrige mit einbezogen werden. Problematisch ist dabei nicht nur, dass der Übergriff der Eiterungen schlecht behandelt werden kann, sondern dass Eitererreger auf Blutgefäße, Nerven und Hirnhäute übergreifen können, die sich in der Nachbarschaft der Paukenhöhle befinden. Ebenso besteht das Risiko einer MeningitisMeningitis, einer SinusthromboseSinusthrombose oder eines HirnabszessHirnabszesses.
Meningitis (lat.): Hirnhautentzündung
Sinusthrombose Bildung eines Pfropfes in einem venösen Blutleiter (Sinus) der harten Hirnhaut
Hirnabszess Eiteransammlung (Abszess) im Gehirn
Als WarzenfortsatzentzündungWarzenfortsatzentzündung (MastoiditisMastoiditis) bezeichnet man das Übergreifen einer eitrigen Mittelohrentzündung auf die Warzenfortsatzzellen. Eine solche Entzündung ist nur schwer zu behandeln, häufig ist ein operativer Eingriff erforderlich.

8.6.3

Gehörknöchelchen

Von großer Bedeutung für die Übertragung der Schallwellen vom Trommelfell auf das Innenohr sind die Gehörknöchelchen (Abb. 8.5a, b):

  • •

    Hammer (HammerMalleus), Malleusbestehend aus Kopf und Handgriff (letzterer mit dem Trommelfell verwachsen

  • •

    Amboss (AmbossIncus), Incusaufgebaut wie ein Mahlzahn mit zwei unterschiedlich langen „Wurzeln“ (Fortsätze, Schenkel)

  • •

    Steigbügel (SteigbügelStapes), Stapesaufgebaut aus Kopf, vorderem u. hinterem Schenkel sowie Steigbügelplatte

Dabei bilden Hammerkörper und Ambosskörper ein Gelenk, ebenso der lange Fortsatz des Ambosses mit dem Steigbügelkopf. Hammer und Amboss sind durch verschiedene Bänder mit der Wand der Paukenhöhle verbunden. Im Prinzip bilden die drei Gehörknöchelchen eine Knochenkette, die federnd aufgehängt und untereinander befestigt ist. Die Bewegungsmöglichkeiten in den beiden Gelenken sind nur sehr gering.
Die Schwingungen des Trommelfells werden auf den mit ihm verwachsenen Hammerhandgriff übertragen; wegen der geringen Beweglichkeit in den Gehörknöchelchen-Gelenken überträgt sich diese Schwingung unter leichter Verstärkung des Schalldrucks durch Hebelkräfte direkt auf die Steigbügelplatte (Abb. 8.7). Die Bewegungen, die der Hammer ausführt, sind dabei als Drehschwingungen zu charakterisieren, die über den Amboss auf den Steigbügel übertragen werden. Die Drehachse des Hammers befindet sich am Übergang des Hammerhandgriffs zum Hammerkopf.
Das Innenohr ist ein labyrinthartiger, mit Flüssigkeit gefüllter Knochenhohlraum. Es weist zur Paukenhöhle zwei Öffnungen auf, die sich in der medialen Wand der Paukenhöhle befinden. Diese Öffnungen werden als Fenster (Fenestra)ovales (ovalis)ovales und rundes Fenster bezeichnet (Abb. 8.7). Das runde Fenster Fenster (Fenestra)rundes (rotunda)ist durch eine dem Trommelfell vergleichbare, nur wesentlich kleinere Membran verschlossen.
Die Steigbügelplatte Steigbügelplatteverschließt das ovale Fenster; sie ist von Knorpel überzogen, der auch den äußeren Rand umschließt. Ebenso weist auch die Wand des ovalen Fensters einen Knorpelüberzug auf. Zwischen der Steigbügelplatte und der Wand des ovalen Fensters befindet sich ein Ringbandsystem aus überwiegend elastischen Fasern (Ligamentum anulare stapedis, Abb. 8.5a).

Fachbegriffe

anulare Neutrum von anularis (lat.): ringartig

Ligamentum (lat.): Band (abgekürzt: Lig.)

stapedis Genitiv von stapes (lat.): Steigbügel

Bei Übertragungen von Schallwellen über das Trommelfell auf die Steigbügelplatte führt diese Kippbewegungen aus, bei hohen Schalldrücken sind auch kolbenartige Bewegungen im ovalen Fenster zu beobachten, wodurch die Schallwellen auf die Flüssigkeit des Innenohrs weitergeleitet werden.

8.6.4

Muskeln der Paukenhöhle

Im PaukenhöhleMuskelnMittelohr befinden sich als „Bewohner“ neben den Gehörknöchelchen auch zwei winzige, quergestreifte Skelettmuskeln:

  • •

    Trommelfellspanner (M. tensor tympaniMusculus/Musculitensor)Trommelfellspanner

  • •

    Steigbügelmuskel (MSteigbügelmuskel. stapedius)Musculus/Musculistapedius

Fachbegriffe

M. tensor tympani M.: Abkürzung für Musculus (lat.): Muskel, tensor (lat.): Anspanner, tympani, Genitiv von tympanum (lat.): Pauke (bezogen auf das Trommelfell)

stapedius (lat.): zum Steigbügel (stapes) gehörig

Die Aufgabe dieser Muskeln ist es, u.a. die Gehörknöchelchenkette so in Spannung zu halten, dass sie die Schallwellen optimal übertragen kann.
Der Trommelfellspanner zieht von der Wand der Paukenhöhle in der Nähe des Abgangs der Ohrtrompete zum Hammerhandgriff (Abb. 8.1, Abb. 8.5a, Abb. 8.6). Wie der Name erkennen lässt, besteht die Funktion dieses Muskels darin, das Trommelfell aktiv anzuspannen. Vermutlich soll damit ein Schutz der Gehörknöchelchen und des Innenohrs vor zu hohen Schalldruckpegeln, speziell im oberen Frequenzbereich, bewirkt werden.
Der nur 7 mm lange Steigbügelmuskel ist der kleinste Skelettmuskel des Körpers; er zieht von der Hinterwand der Paukenhöhle zum Steigbügelkopf (Abb. 8.5a). Bei Anspannung des Muskels wird die Steigbügelplatte im ovalen Fenster so gekippt, dass eine Dämpfung der Steigbügelbewegungen in Richtung auf die Flüssigkeit des Innenohrs erfolgt (Abb. 8.5b). Auch damit soll ein Schutz des Innenohrs vor zu hohem Schalldruck erreicht werden.
Kurz vor Beginn und während des eigenen Sprechens oder Singens kontrahieren sich die beiden Mittelohrmuskeln, um die Übertragung der eigenen Stimme abzuschwächen.

Klinik

Stapediusreflex, Hyperakusis

Die Kippbewegung der Steigbügelplatte bei einem akustischen Reiz wird als StapediusreflexStapediusreflex bezeichnet; dieser dient als Selbstschutz des Ohrs vor zu hoher Lärmbelastung.
Bei einer Lähmung des Stapediusmuskels kommt es zur sog. HyperakusisHyperakusis, einer krankhaften „Feinhörigkeit“, die sich als Lärmempfindlichkeit, besonders gegenüber hohen Frequenzen, zeigt, die als unangenehm und evtl. sogar als schmerzhaft wahrgenommen wird.
Hyperakusis: aus Hyper- (griech.): über(mäßig), akusis (griech. akousis): hören

8.6.5

Funktionelle Betrachtungen

Die Gehörknöchelchenkette hat die Funktion eines Verstärkerapparats; eine solche Verstärkung des Schalldrucks ist notwendig, da es bei der Übertragung der Schallwellen von Luft auf Flüssigkeit des Innenohrs zu einem erheblichen Schalldruckverlust durch Reflexion der Schallwellen kommt.
Die Hebelwirkung der Gehörknöchelchen erhöht dabei den Schalldruck um rund 30 %; viel entscheidender ist jedoch der Flächenunterschied zwischen Trommelfell (ca. 55 mm2) und Steigbügelplatte (3 mm2). Da sich der Schalldruck aus Kraft pro Fläche (Kap. 8.5.2) errechnet, wird er alleine durch die Verringerung der Fläche um den Faktor 17 erhöht. Zusammen mit der Hebelwirkung der Gehörknöchelchen erreicht der Verstärkerapparat des Mittelohrs damit eine Druckerhöhung um den Faktor 22, der in etwa dem Schalldruckverlust bei Übertragung auf die Innenohrflüssigkeit entspricht.

Klinik

Otosklerose

Als OtoskleroseOtosklerose („Ohrverhärtung“) beschreibt man eine degenerative, chronisch fortschreitende Erkrankung des Aufhängeapparats des Steigbügels, des ovalen Fensters und der weiteren Umgebung. Diese Erkrankung hat eine erbliche Komponente und tritt bevorzugt bei Frauen ab dem 4.–5. Lebensjahrzehnt auf. Es kommt zu einer meist beidseitigen zunehmenden Schallleitungsschwerhörigkeit, evtl. mit Ohrgeräuschen (TinnitusTinnitus). Die degenerative Erkrankung, bei der die Steigbügelplatte unbeweglich wird, kann auch auf das Innenohr und den Hörnerven übergreifen, sodass auch eine Schallempfindungsschwerhörigkeit hinzukommen kann.
Therapeutisch kann z.B. der Steigbügel entfernt (StapedektomieStapedektomie) und durch geeignetes Ersatzmaterial (StapesplastikStapesplastik) ersetzt werden, um die Schallleitungskette wieder herzustellen. Meist erfolgt jedoch eine StapedotomieStapedotomie, bei der ein Teil des Steigbügels entfernt wird. Ein sog. StapespistonStapespiston wird am Amboss befestigt und durch ein meist mit einem Laser erzeugtes Loch in der Steigbügelplatte geführt.
Außer der Schallleitung Schallleitungüber die Luft, das Trommelfell und die Gehörknöchelchenkette zum Innenohr („Luftleitung“) Luftleitung (Schall)unterscheidet man auch noch die sog. Knochenleitung, Knochenleitung (Schall)die über den Schädelknochen direkt zum Innenohr verläuft, sowie die sog. osseotympanale Leitung, osseotympanale Schallleitungdie vom Unterkiefer zum äußeren Gehörgang bzw. zum Trommelfell führt. Die Knochenleitung wird bei bestimmten klinischen Untersuchungen des Hörvermögens (Rinne-Versuch, Weber-Versuch, s. Lehrbücher der HNO-Heilkunde oder Audiologie) eingesetzt.

8.6.6

Ohrtrompete

Die Ohrtrompete (OhrtrompeteTuba auditiva, TubaauditivaEustachi-Röhre) Eustachi-Röhreist ein Belüftungskanal, der die Paukenhöhle mit dem Nasenrachen verbindet, um Druckunterschiede zwischen beiden Räumen zu vermeiden, die ein Taubheitsgefühl auslösen. Das Trommelfell kann nur optimal schwingen, wenn der Druck in der Paukenhöhle dem des äußeren Ohrs und damit der Außenwelt entspricht.

Fachbegriffe

Eustachi Eigenname, eigentlich Eustachio (italienischer Anatom)

Tuba auditiva (lat. tuba): Trompete, Röhre und auditiva, Femininform von auditivus (lat.): zum Ohr gehörig

Die Ohrtrompete hat beim Erwachsenen eine Länge von ca. 3,5–4 cm; ihre Wand ist von der Paukenhöhle aus gesehen (Abb. 8.6) zunächst knöchern (etwa ein Drittel der Gesamtlänge), beim Übergang zum Nasenrachen besteht sie aus einem hakenförmigen elastischen Knorpel und Bindegewebe. Die Tube von Kindern ist kürzer und weiter, was die Ausbreitung von Erregern aus dem Nasenrachen in die Paukenhöhle erleichtert. An der Mündung der Tube im Nasenrachenraum befindet sich die Tubenmandel (TubenmandelTonsilla tubaria, Kap. 4.6.4).
Wenn relativ schnell große Höhen- und damit Druckunterschiede überwunden werden (Aufzug in Hochhäusern, Passfahrten im Gebirge, Flugzeug), wird das Trommelfell entweder in die Paukenhöhle oder den äußeren Gehörgang hineingedrückt. Der dann zwischen äußerem Ohr OhrDruckund Mittelohr bestehende Druckunterschied wird als „Druck auf dem Ohr“, Druckauf dem Ohrverbunden mit Schwerhörigkeit, empfunden. Da einige der beim Schluckakt beteiligten Muskeln (Gaumensegelmuskeln, Schlundheber) eine Verbindung zum elastischen Knorpel der Tubenwand aufweisen (Abb. 8.1, Abb. 8.6), kann der Druckunterschied durch mehrfaches Schlucken beseitigt werden. Die Tube wird dabei erweitert, sodass der Druckausgleich zur Paukenhöhle erfolgen kann.

8.7

Aufbau und Funktion des Innenohrs

8.7.1

Knöchernes und häutiges Labyrinth

Knöchernes Labyrinth
Das Innenohr Innenohrmit dem Hör- und Gleichgewichtsorgan befindet sich in einer labyrinthartigen Knochenhöhle im sog. Felsenbein (Abb. 8.7), das einen Abschnitt des Schläfenbeins darstellt und als härtester Knochen des Körpers gilt.
Dieses als knöchernes Labyrinth Labyrinthknöchernesbezeichnete Hohlraumsystem wird vollständig von einer Perilymphe Perilymphegenannten Flüssigkeit ausgefüllt.
Das knöcherne Labyrinth besteht aus zwei Abschnitten: im Schneckenlabyrinth Schneckenlabyrinthbefindet sich das Hörorgan, im Vorhoflabyrinth Vorhoflabyrinthmit seinen zusätzlichen Kanälen („Bogengänge“) BogengängeBogengängedas Gleichgewichtsorgan (Abb. 8.7, Abb. 8.8). Zur medialen Wand der Paukenhöhle finden sich die Öffnungen des knöchernen Labyrinths (ovales Fenster: Fenestra ovalis, rundes Fenster: Fenestra rotunda).

Fachbegriffe

Fenestra ovalis (lat.): ovales Fenster, auch als Fenestra vestibuli bezeichnet, weil es in Verbindung mit dem Vorhof (vestibuli, Genitiv von vestibulum, lat.: Vorhof) des Gleichgewichtsorgans steht

Fenestra rotunda fenestra (lat.): Fenster und rotunda (lat.), Femininform von rotundus (lat.): rund, auch als Fenestra cochleae bezeichnet, weil es in Verbindung mit der Schnecke (cochleae, Genitiv von cochlea, lat.: Schnecke) steht

Perilymphe peri (griech.): um-…, herum, damit ist gemeint, dass die Perilymphe das häutige Labyrinth (s.u.) umgibt; -lymphe: serumähnliche Flüssigkeit.

Das knöcherne SchneckenlabyrinthSchneckenlabyrinthknöchernes weist die Form einer Schnecke (Cochlea) Cochleaauf, die beim Menschen 2½ Windungen besitzt, die sich um eine zentrale Achse (Modiolus) Modiolusdrehen (Abb. 8.9). Der Hohlraum der Schnecke entspricht einem etwa 30–37 mm langen Kanal, der in der Schneckenkuppel endet. Von der zentralen Achse (Modiolus) geht eine etwa 1 mm breite Knochenleiste aus, die als knöcherne Spiralleiste (Spiralleiste, knöcherneLamina spiralis ossea) Laminaspiralis osseabezeichnet wird und sich spiralig bis nach oben zur Schneckenkuppel zieht.

Fachbegriffe

Canales Plural von canalis (lat.): Kanal

Cochlea (lat.): Schnecke, Muschel

Lamina spiralis ossea Lamina (lat.): Platte, spiralis (lat.): spiralförmig, ossea, Femininform von osseus (lat.): knöchern

Meatus (lat.): Gang, acusticus (lat.): zum Hörorgan gehörig, internus (lat.): der innere

Modiolus (lat.): Radnabe, Spindel

semicirculares Plural von semicircularis (lat.): halbkreisförmig

Vestibulum (lat.): Vorhof

Das knöcherne VorhoflabyrinthVorhoflabyrinthknöchernes, in dem sich das Gleichgewichtsorgan befindet, besteht aus einem großen Hohlraum, der als Vorhof (Vestibulum) Vestibulumbezeichnet wird (Abb. 8.7). Daraus und aus der Bezeichnung für die Schnecke (Cochlea) leitet sich der Begriff „Organum vestibulocochleare“ abOrganumvestibulocochleare, der für das Hör- und Gleichgewichtsorgan zusammen verwendet wird. Von diesem Vorhof gehen drei halbkreisförmige Knochenkanäle (Canales semicirculares) abCanales semicirculares, die den Vorhof auch jeweils wieder erreichen.
Zum knöchernen Labyrinth wird auch der etwa 10 mm lange innere Gehörgang (GehörganginnererMeatus acusticus internusMeatusacusticus) gerechnet, in dem der N. facialis, der N. vestibulocochlearis sowie Blutgefäße verlaufen (Abb. 8.1).
Häutiges Labyrinth
Man kann das knöcherne Labyrinth grob mit einer Wanne vergleichen, die vollständig mit Wasser („Perilymphe“) gefüllt und mit einem Deckel verschlossen ist. In diesem Deckel befinden sich in diesem Vergleich zwei Öffnungen, das ovale und das runde Fenster. Über die Steigbügelplatte im ovalen Fenster werden die Schallwellen auf die Flüssigkeit übertragen, wobei der Druckausgleich über die Membran des zweiten Trommelfells erfolgt, das das runde Fenster verschließt. Wand und Deckel dieser Wanne stellen die Wände des knöchernen Labyrinths dar.
In dieser „Wanne“ befindet sich nun ein mit einer etwas anders zusammengesetzten Flüssigkeit (Endolymphe) Endolymphegefülltes, komplex gestaltetes Schlauchsystem, das von Perilymphe umgeben und an einigen Stellen an der Wand des knöchernen Labyrinths befestigt ist. Dieses Schlauchsystem wird als häutiges Labyrinth Labyrinthhäutigesbezeichnet (Abb. 8.7, Abb. 8.8).

Fachbegriffe

Endolymphe (griech. endo-): innerhalb, damit ist die Flüssigkeit gemeint, die sich im häutigen Labyrinth befindet; -lymphe: serumähnliche Flüssigkeit

Wie schon das knöcherne Labyrinth besteht auch das häutige Labyrinth aus einem Abschnitt, der dem Hörorgan zugeordnet ist („Schneckengang“ inSchneckengangAbb. 8.7, Abb. 8.8), und einem Abschnitt, in dem die Sinnesfelder des Gleichgewichtsorgans lokalisiert sind.
Beide Teile hängen miteinander zusammen und haben einen durchgehenden Hohlraum, der mit Endolymphe gefüllt ist.

8.7.2

Hörorgan

Ductus cochlearis
Der dem Hörorgan Hörorganzuzurechnende Teil des häutigen Labyrinths schließt sich über einen kleinen Verbindungsgang an den Abschnitt an, der zum Gleichgewichtsorgan gehört (Abb. 8.7, Abb. 8.8), und bildet den häutigen SchneckengangSchneckenganghäutiger (Ductus cochlearis), Ductuscochlearisder mit Endolymphe gefüllt ist.

Fachbegriffe

Ductus cochlearis (lat. ductus): Gang und cochlearis (lat.): zur Schnecke (lat. cochlea) gehörig

Lamina spiralis ossea (lat. lamina): Platte, spiralis

(lat.): spiralförmig, ossea Femininform von osseus (lat.): knöchern

Modiolus (lat.): Radnabe, Spindel

Der häutige Schneckengang folgt den Windungen des knöchernen Schneckengangs, nimmt aber nur einen recht kleinen Teil des mit Perilymphe gefüllten übrigen Schneckenvolumens ein. Dabei wird der Perilymphraum der knöchernen Schnecke durch die von der zentralen Achse (Modiolus) ausgehende Spiralwendel (Lamina spiralis ossea) und den sich anschließenden Schneckengang in zwei Abteilungen unterteilt, die nur im Bereich der Schneckenkuppel miteinander in Verbindung stehen, da hier der Schneckengang blind endet (Abb. 8.7, Abb. 8.9).
Die obere Abteilung des Perilymphraums wird als Vorhoftreppe (VorhoftreppeScala vestibuli), Scalavestibulidie untere als Paukentreppe (Scala tympani) Scalatympaniund die Verbindung zwischen beiden in der Schneckenspitze als Helicotrema Helicotremabezeichnet (Abb. 8.9, Abb. 8.10).
Die Bezeichnung der beiden Skalen rührt daher, dass die Schallwelle von der Steigbügelplatte auf die Perilymphe im Vestibulum übertragen wird. Von dort pflanzt sie sich durch die Scala vestibuli bis zur Schneckenspitze fort und folgt von da an der Scala tympani bis zu deren Ende. Dieses Ende ist das durch das sog. 2. Trommelfell verschlossene runde Fenster in der medialen Paukenhöhlenwand, wodurch der Druckausgleich der sich in der Perilymphe fortbewegenden Schallwelle erfolgt. Der Haupthohlraum des Schneckengangs (Ductus cochlearis) wird in Analogie zu den beiden genannten Skalen auch manchmal als Scala media Scalamediabezeichnet.

Fachbegriffe

Helicotrema (griech.): Schneckenloch

media (lat.): die mittlere

Scala (lat.): Treppe

tympani Genitiv von tympanum (lat.): Pauke

vestibuli Genitiv von vestibulum (lat.): Vorhof

Der im Querschnitt dreieckige häutige Schneckengang (Abb. 8.9 bis Abb. 8.11) weist folgende Wände auf:

  • •

    Vorhofmembran (Membrana vestibularis), Membranavestibularismeist als Reissner-Membran Reissner-Membranbezeichnet: Grenze zur Scala vestibuli

  • •

    Basilarmembran (BasilarmembranLamina basilaris): LaminabasilarisGrenze zur Scala tympani

Außenwand (Spiralband, SpiralbandLigamentum spirale): LigamentumspiraleVerankerung an der Wand der knöchernen Schnecke

Fachbegriffe

Corti Eigenname (italienischer Anatom)

Lamina (lat.): Häutchen, Schicht; basilaris (lat.): an der Basis gelegen

Ligamentum (lat.): Band; spirale, Neutrum von spiralis (lat.): spiralartig

Membrana (lat.): Häutchen, Membran

Organum (lat.): Organ

Reissner Eigenname (deutscher Anatom)

vestibularis (lat.): zum Vorhof (vestibulum) gehörig

Corti-Organ
Das Epithel der Basilarmembran, das zum Schneckengang orientiert ist, hat sich teilweise zu einem Sinnesepithel umgewandelt, das die Hörempfindungen vermittelt. Dieses ebenfalls spiralig gewundene Sinnesepithel mit seinen speziellen Differenzierungen wird als Corti-Organ oderCorti-Organ Spiralorgan (SpiralorganOrganum spirale) Organumspiralebezeichnet (Abb. 8.11). Die hier enthaltenen Sinneszellen entsprechen in etwa denen des Gleichgewichtsorgans und werden als Haarzellen bezeichnet. Das Corti-Organ weist zusätzlich verschiedene sog. Stützzellen und Stützzellentunnelartige Hohlräume auf, die wie der Rest des Schneckengangs mit Endolymphe gefüllt sind (Abb. 8.12), deren chemische Zusammensetzung aber teilweise Besonderheiten aufweist. Über dem Sinnesepithel befindet sich die gallertige Deckmembran (Membrana tectoria), Membranatectoriadie mit den entsprechenden Strukturen des Gleichgewichtsorgans (Cupula, Statokonienmembran; Kap. 8.7.4) vergleichbar ist.

Fachbegriffe

Dispersion (lat. dispersio): Spreizung, Verteilung, Streuung

tectoria (lat.): bedeckend

Innere und äußere Haarzellen, Transduktion und Transformation
Bei den Sinneszellen lässt sich die spiralig angeordnete Reihe aus einzelnen sog. inneren HaarzellenHaarzelleninnere/äußere von der spiralig angeordneten Reihe aus je 3–4 sog. äußeren Haarzellen unterscheiden (Abb. 8.12).
Die Haarzellen sind sekundäre Sinneszellen und enthalten hochempfindliche Sinneshärchen, die charakteristisch angeordnet sind. Die längsten Sinneshärchen der äußeren Haarzellen stecken in der gallertigen Deckmembran und werden durch Resonanzvorgänge, die die eintreffenden Schallwellen ausgelöst haben, mechanisch ausgelenkt.
Die Scherbewegungen der Sinneshärchen der inneren Haarzellen erfolgen jedoch durch Flüssigkeitsströmungen zwischen ihnen und der knapp darüber liegenden Deckmembran. Dadurch wird der TransduktionTransduktionsprozess (Kap. 7.10.2) ausgelöst, der zur Entstehung eines Rezeptorpotenzials der inneren Haarzellen führt. Die dabei entstehende „Erregung“ wird in einem TransformationTransformationsprozess auf dendritische Nervenfasern übertragen, die mit den inneren Haarzellen verbunden sind (Abb. 8.12). Die Übertragung erfolgt durch den Botenstoff Glutamat.
NurGlutamat die inneren Haarzellen sind zur Transformation des Rezeptorpotenzials auf den Hörnerven in der Lage. Die äußeren Haarzellen wirken als eine Art Verstärker der inneren Haarzellen (s.u.).
Die mechanischen Vorgänge bei der „Registrierung“ der Schallereignisse durch die inneren Haarzellen (Transduktionsprozess) sind mit komplizierten elektrischen Vorgängen an diesen Zellen verbunden, die sich aus unterschiedlichen Konzentrationen an Kaliumionen in der Nachbarschaft der Haarzellen bzw. aus Veränderungen dieser Konzentrationen als Folge der mechanischen Auslenkung der Sinneshärchen ergeben.
Frequenzdispersion
Die Steigbügelplatte überträgt die Schallwellen auf die Perilymphe; dabei entstehen in dieser Flüssigkeit Wellenbewegungen (Wanderwellen) vonWanderwellen der Schneckenbasis zur Schneckenspitze. Abhängig von der Frequenz der Schallwellen gerät die Basilarmembran (und mit ihr natürlich der gesamte Ductus cochlearis) am jeweiligen Amplitudenmaximum der Welle in unterschiedlichen Abschnitten des Schneckengangs in Schwingungen, wodurch die Sinneshärchen der Haarzellen ausgelenkt werden.
Bei hohen Frequenzen (z.B. 15 000 Hz) wird nur die Basilarmembran der Schneckenbasis in Resonanzschwingungen versetzt, bei niedrigen Frequenzen (z.B. 50 Hz) geschieht dies erst an der Schneckenspitze. Dadurch kann die Schnecke Schallwellen unterschiedlicher Wellenlängen unterscheiden: dies wird als mechanische Frequenzanalyse (Frequenzdispersion) in Frequenzdispersionder Schnecke bezeichnet (Abb. 8.13).
Die Aufgabe der äußeren Haarzellen ist es dabei, die bestehenden Wanderwellen an einer bestimmten Stelle massiv zu verstärken, sodass durch das Ohr eine optimale Frequenzanalyse erfolgen kann. Das verstärkte Signal wird dann an die inneren Haarzellen weitergeleitet.
Vielfach bestehen Innenohrschwerhörigkeiten, Innenohrschwerhörigkeitbei denen diese Verstärkung durch die äußeren Haarzellen ausgefallen ist; dadurch sind die getrennte Wahrnehmung von Tönen unterschiedlicher Frequenzen und damit das Sprachverständnis erheblich gestört.

8.7.3

N. cochlearis, Hörbahn

Die Nerv(-us, -i)cochlearisHörbahnSinneshärchen der Haarzellen des Hörorgans werden durch die Wirkung der Schallwellen mechanisch ausgelenkt, wie es analog auch im Gleichgewichtsorgan stattfindet (s.u.). Über synaptische Verbindungen der inneren Haarzellen (Abb. 8.12) wird die Erregung auf dendritische Endigungen des 1. Neurons der Hörbahn übertragen. Bei diesen Nervenzellen handelt es sich wie bei der Gleichgewichtsbahn auch um bipolare Nervenzellen (Abb. 7.2b). Ihre Perikarya bilden das spiralig verlaufende Ganglion spirale cochleae (Ganglionspirale cochleaeAbb. 8.10, Abb. 8.11), das sich in der zentralen Achse (Modiolus) der knöchernen Schnecke befindet.

Fachbegriffe

Ganglion (griech.): Nervenknötchen; spirale, Neutrumform von spiralis (lat.): spiralig; cochleae, Genitiv von cochlea (lat.): Schnecke

Modiolus (lat.): Radnabe, Spindel

Pars cochlearis pars (lat.): Teil, cochlearis (lat.): zur Schnecke gehörig

Klinik

Cochleaimplantat (engl. cochlear implant, CI)

Wenn der Hörnerv und die weiterführende Hörbahn intakt, die Haarzellen aber abgestorben oder schwer geschädigt sind, ist der Patient dennoch taub. Wenn auch ein Hörgerät keine Besserung bringt, besteht in einem solchen Fall jedoch u.U. die Möglichkeit, ein sog. Cochleaimplantat (CI)Cochleaimplantat (CI) operativ einzusetzen. Ein solches CI-System besteht aus einem Mikrofon, verschiedenen elektronischen Bauteilen und einem Sprachprozessor. Dieser wandelt Sprachlaute in elektrische Signale um, die über geeignete Elektroden direkt an den Hörnerven geleitet werden. Diese Elektroden werden in die Cochlea implantiert, daher die Bezeichnung. Andere Anteile des CI-Systems werden unter bzw. über der Haut hinter der Ohrmuschel angebracht.
Für welche Kleinkinder, Jugendlichen und Erwachsenen ein Cochleaimplantat sinnvoll ist, wird anhand von verschiedenen Kriterien wie Ausmaß der Schwerhörigkeit, Alter bei und Dauer der Ertaubung etc. festgelegt. Nach einer CI-Operation ist u.a. eine lang dauernde sprachtherapeutische Betreuung erforderlich.
Die Axone der im Ganglion spirale cochleae gelegenen Perikarya bilden die Pars cochlearis des 8. Hirnnerven (N. vestibulocochlearis; Nerv(-us, -i)vestibulocochlearisAbb. 8.10). Die Pars cochlearis zieht zusammen mit der Pars vestibularis (Abb. 8.8) durch den inneren Gehörgang und erreicht das Gehirn am Kleinhirnbrückenwinkel; dort erreicht der 8. Hirnnerv das Rautenhirn und die ebenfalls in der Rautengrube befindlichen sog. Cochleariskerne. CochleariskerneDort erfolgt die Umschaltung auf das 2. Neuron der Hörbahn (Abb. 8.14).
Hier erfolgt eine dem Richtungshören Richtungshörendienende Aufteilung der Hörbahn in einen Teil, der zur Gegenseite kreuzt, und einen zunächst noch nicht auf die Gegenseite kreuzenden Teil (Abb. 8.14). Zusätzlich sind noch weitere Zwischenschaltstellen vorhanden.
Das 3. Neuron befindet sich in den unteren Hügeln der Vierhügelplatte des Mittelhirns (Kap. 7.9.7); anschließend kreuzen auch die noch auf der ursprünglichen Seite verlaufenden Fasern zur Gegenseite. Grundsätzlich treffen an diesen Nervenzellen des Mittelhirns aber die Informationen von beiden Innenohren ein; durch Messung der Unterschiede in der Laufzeit und der Intensität der Signale von beiden Ohren ist ein Richtungshören möglich.

Fachbegriffe

acustica Femininform von acusticus (lat.): zum Hörorgan gehörig

Radiatio (lat.): Strahlung; gemeint ist hier der Verlauf der Axone des 4. Neurons der Hörbahn vom medialen Kniehöcker zum Thalamus.

Das 4. Neuron der Hörbahn befindet sich im medialen Kniehöcker, einem Anhängsel des Thalamus (Kap. 7.9.6). Nach einer weiteren Umschaltung beginnt hier die Hörstrahlung (HörstrahlungRadiatio acustica), Radiatioacusticadie am Gyrus temporalis superior und an den Heschl-Querwindungen (Hörzentrum; Kap. 7.9.3) des Schläfenlappens endet (Abb. 8.14). Auch die Hörzentren jeder Hirnhälfte erhalten Schallinformationen von beiden Ohren.
Minimale Unterschiede in der Intensität und Laufzeit von Signalen, die aus beiden Ohren stammen, werden in der Hörrinde registriert und analysiert, um die Entfernung und Lokalisation der Schallquellen zu orten.
Die Nervenzellen in den Hörzentren des Cortex reagieren zwar auch auf einzelne Töne, v.a. aber auf charakteristische Klangmuster, wie sie z.B. bei der Sprache oder der Musik entstehen. Diese Klangmuster werden dann rasch analysiert und „verstanden“, indem sie mit im Gedächtnis gespeicherten Mustern abgeglichen werden.

8.7.4

Gleichgewichtsorgan

Der dem Gleichgewichtsorgan Gleichgewichtsorganzuzurechnende Teil des häutigen Labyrinths besteht aus folgenden Abschnitten (Abb. 8.8, Abb. 8.15):

  • •

    Sacculus: SacculusSäckchen, kleines Vorhofsäckchen

  • •

    Utriculus: UtriculusSchläuchlein, großes Vorhofsäckchen

  • •

    Ductus semicirculares: DuctussemicircularesBogengänge, gehen vom Utriculus aus

Fachbegriffe

Ductus (lat.): Gang, hier mit langem 2. „u“, da es sich um den Plural handelt

Macula (lat.): Fleck (vgl. „Makel“)

Sacculus Verkleinerungsform von saccus (lat.): Sack

semicirculares Plural von semicircularis (lat.): halbkreisförmig

Utriculus Verkleinerungsform von uter (lat.): Schlauch

Sacculus und Utriculus befinden sich im Vorhof (Vestibulum) des knöchernen Labyrinths. Der Sacculus steht über eine kleine Verbindung mit dem Schneckengang des Hörorgans, aber auch mit dem Utriculus in Verbindung (Abb. 8.15). Die drei Bogengänge, die in allen Raumrichtungen jeweils senkrecht zueinander stehen, gehen vom Utriculus aus, kehren aber auch dorthin wieder zurück, wobei sie an einer Stelle einen gemeinsamen Verlauf haben (Abb. 8.8). Entweder am Abgang oder an der Einmündungsstelle eines Bogengangs in den Utriculus befindet sich eine kleine Erweiterung, die als AmpulleAmpulle bezeichnet wird.
In der Wand der zum Gleichgewichtsorgan gehörenden Abschnitte des häutigen Labyrinths befinden sich an insgesamt fünf Stellen sog. Sinnesfelder, die Sinnesfelderals „Maculaorgane“ bzw.Maculaorgane „Bogengangsorgane“ Bogengangsorganebezeichnet werden.
Je eines dieser Sinnesfelder findet sich im Utriculus bzw. Sacculus; drei der Sinnesfelder (Bogengangsorgane) finden sich in den Ampullen am Übergang des Utriculus zu den Bogengängen (Abb. 8.15). Die beiden Sinnesfelder in Sacculus und Utriculus registrieren geradlinige Beschleunigungen, also i.d.R. die Erdanziehung, die Sinnesfelder in den Ampullen reagieren auf Drehbeschleunigungen des Kopfes.
Messung der Linearbeschleunigung
Die Linearbeschleunigung, GleichgewichtsorganSinnesfelder im Sacculus bzw. Utriculus enthalten spezifische Sinneszellen, die wie die entsprechenden Zellen des Corti-Organs als Haarzellen Haarzellenbezeichnet werden, da sie auf ihrer Oberfläche Sinneshärchen tragen. Bei diesen Haarzellen handelt es sich um sekundäre Sinneszellen, also umgewandelte Epithelzellen und nicht um Nervenzellen (Kap. 7.10.2).
Diese Sinneshärchen Sinneshärchenbefinden sich in einer Gallertschicht, die als Statokonienmembran Statokonienmembranbezeichnet wird, weil sie von winzigen Kalkkörnchen (Statokonien, Statolithen, Otolithen) beschwert ist (Abb. 8.15).
Da die Sinnesfelder im Utriculus und Sacculus senkrecht zueinander angeordnet sind, werden durch die Schwerkraft beim Schwerkraft, Gleichgewichtsorganaufrechten Stand jeweils bei einem der Sinnesfelder durch die in Richtung Schwerkraft gezogene Statokonienmembran die Sinneshärchen maximal umgebogen, während die Sinneshärchen bei dem anderen Sinnesfeld nicht abgelenkt werden (Abb. 8.16a). Gelangt der Kopf in die Horizontale, z.B. beim Liegen (Abb. 8.16b), wird die Wirkung der Schwerkraft auf die Sinneshärchen beider Sinnesfelder genau umgekehrt. Dadurch erhält der Körper Informationen zur Stellung des Kopfes in Bezug auf die Richtung der Schwerkraftwirkung (also normalerweise nach unten in Richtung zum Erdmittelpunkt).
Messung von Drehbeschleunigungen
Die Drehbeschleunigung, GleichgewichtsorganSinnesfelder in den drei Ampullen der Bogengänge enthalten ebenfalls Haarzellen, die sich allerdings in Länge und Anordnung der Härchen unterscheiden. Hier befinden sich die Sinneshärchen in kuppelförmigen Gallertschöpfen (Cupula), dieCupula keine Kalksteinchen enthalten und die Ampullen fast bis zum oberen Rand ausfüllen (Abb. 8.15).
Die Sinneshärchen werden durch Endolymph-Strömungen in den Bogengängen umgebogen (Abb. 8.17), wie sie durch Drehbeschleunigungen des Kopfes entstehen. Die Auslenkungen der Sinneshärchen erfolgen durch „Beschleunigungen“, d.h. bei zu- oder abnehmender Geschwindigkeit der Kopfbewegungen. Ursache für die Flüssigkeitsströmungen in den Bogengängen ist die Massenträgheit der Endolymphe, die sich bei Beschleunigungs- bzw. Abbremsvorgängen nicht gleichmäßig mit den Bewegungen der Wand der Bogengänge mitbewegt, sondern mit einer Verzögerung der Bewegungsänderung folgt.
Mithilfe dieser Abteilung des Gleichgewichtsorgans erhalten wir Informationen über Bewegungen unseres Kopfes.

8.7.5

N. vestibularis, Gleichgewichtsbahn

Die Nerv(-us, -i)vestibularisGleichgewichtsbahnSinneshärchen der Haarzellen aller Sinnesfelder des Gleichgewichtsorgans werden durch die Wirkung der Schwerkraft bzw. der Drehbewegungen des Kopfes mechanisch ausgelenkt; es entsteht ein Rezeptorpotenzial (RezeptorpotenzialTransduktionsprozess). Da es sich um sekundäre Sinneszellen handelt und nicht um Nervenzellen (Kap. 7.10.2), stehen sie in synaptischer Verbindung mit dendritischen Nervenendigungen des 1. Neurons der Gleichgewichtsbahn (Abb. 8.15). Der Übergang der „Erregung“ von der Haarzelle auf die Endigung einer Nervenzelle ist demnach wieder als Transformation (Kap. 7.10.2) anzusehen.
Die hier wirkenden Nervenzellen Nervenzellebipolarestellen eine Sonderform dar, da sie auf gegenüberliegenden Seiten der Perikarya nur jeweils einen Fortsatz haben; sie werden deshalb auch als „bipolar“ bezeichnet (Kap. 7.3). Der mit den Haarzellen verbundene Fortsatz ist als Dendrit anzusehen, da er die Erregung von der Peripherie (der Haarzelle) zum Perikaryon leitet. Der zweite Fortsatz ist das Axon, das die Erregung über den für den Gleichgewichtssinn zuständigen Teil (Pars vestibularis) des N. vestibulocochlearis zum Hirnstamm leitet (Abb. 8.18). Die zugehörigen Perikarya befinden sich im Ganglion vestibulare (GanglionvestibulareAbb. 8.8).

Fachbegriffe

Axon (griech.): wörtlich Achse, bedeutet hier: langer Fortsatz der Nervenzelle, der der Informationsübertragung dient

bipolar hat zwei Fortsätze

dendritisch, Dendrit (griech. dendrites): zum Baum gehörig, baumartig

Ganglion vestibulare ganglion (griech.): Nervenknötchen (abgekürzt Ggl.) und vestibulare, Neutrum von vestibularis (lat.): zum Gleichgewichtsorgan gehörig

N. vestibulocochlearis 8. Hirnnerv

Pars vestibularis pars (lat.): Teil, vestibularis (lat.): zum Vestibulum (Vorhof) bzw. Gleichgewichtsorgan gehörig (anstatt Pars vestibularis findet man gelegentlich auch den Begriff N. vestibularis)

Perikaryon Zellleib der Nervenzelle; aus Peri- (griech.): um-…, herum und -karyon (griech.): Zellkern

synaptisch (griech. synapsis): Verbindung

Transformation (lat.): Umwandlung, Überführung

Die in der Pars vestibularis des 8. Hirnnerven verlaufenden Axone erreichen den Hirnstamm am Kleinhirnbrückenwinkel. Dort treten die Nervenfasern in das Rautenhirn ein und erreichen die am Boden der Rautengrube (Kap. 7.9.8) gelegenen sog. Vestibulariskerne (VestibulariskerneNuclei vestibulares), in Nucleus/Nucleivestibularesdenen die Umschaltung auf das 2. Neuron der Gleichgewichtsbahn erfolgt (Abb. 8.18).
Die Axone der verschiedenen Vestibulariskerne erreichen das Kleinhirn (in Abb. 8.18 nicht dargestellt), die motorischen Vorderhornzellen des Rückenmarks und die motorischen Kerne der Hirnnerven N. III, N. IV, N. VI und N. XI.
Die das Kleinhirn erreichenden Informationen über Kopfbewegungen und die Lage des Kopfes zur Schwerkraft werden zusammen mit den Informationen aus anderen Sinnesorganen (v.a. dem Sehorgan) zur Anpassung der motorischen Leistungen des Körpers an die Verhältnisse der Außenwelt verwendet.
Zusammen mit den Signalen aus den Muskelspindeln und Sehnenorganen (Tiefensensibilität; Kap. 7.10.3) wird im Gehirn mithilfe der Informationen aus dem Gleichgewichtsorgan und Sehorgan ein Gesamtbild der Stellung des Körpers und der Körperteile im Raum erstellt, das zur Steuerung der Haltung und Beweglichkeit dient („Gleichgewicht“). Diesem Zweck dienen auch die Fortsätze der Vestibulariskerne, die direkt das motorische Vorderhorn erreichen (Abb. 8.18).
N. III, N. IV und N. VI sind motorische Hirnnerven, die die Augenmuskeln steuern (Kap. 7.11.1). Die Informationen, die ihre motorischen Kerne im Hirnstamm vom Gleichgewichtssystem bekommen (Abb. 8.18), werden zur Steuerung der Augenmuskeln bei gleichzeitigen Bewegungen des restlichen Körpers verwendet, damit die Augen z.B. einen bestimmten Gegenstand „fixieren“ können. Einem ähnlichen Zweck dient die Verschaltung mit dem Kern des N. accessorius (N. XI), der den Kopfwender (M. sternocleidomastoideus, Kap. 4.4.3) und einen großen Schultermuskel innerviert.

Klinik

Nystagmus

Bei einer Drehbewegung des Kopfes weichen die Augäpfel unwillkürlich unter Steuerung des Gleichgewichtsorgans langsam in entgegengesetzter Richtung ab, um möglichst lange das ursprüngliche Blickfeld beizubehalten. Unter optischer Kontrolle wird diese abweichende Bewegung dann ruckartig wieder korrigiert, sodass sich das Auge wieder in Drehrichtung des Kopfes bewegt.
Dadurch kommt eine „Zitterbewegung“ der Augäpfel zustande. Die Untersuchung des vestibulären Nystagmus spielt z.B. bei der klinischen Untersuchung des Gleichgewichtssinns eine große Rolle.
NystagmusNystagmus (griech. nystagmos): Nicken, hier in der Bedeutung „Augenzittern“

Kinetosen

Als KinetoseKinetosen (Bewegungskrankheiten, von kinein, griech.: bewegen) werden Störungen bezeichnet, die entweder durch starke Reizung des Gleichgewichtsorgans (Achterbahn, Karussell) entstehen oder dadurch, dass die Informationen des Sehorgans nicht mit den Informationen übereinstimmen, die das Gleichgewichtsorgan erhält (Seekrankheit, Reisekrankheit). Dadurch können vegetative Zentren im Hirnstamm gereizt werden, sodass es in der Folge zu Blässe, Schweißausbruch, Übelkeit, Erbrechen und anderen unangenehmen Begleiterscheinungen kommt.

Zusammenfassung

Die Sinnesorgane des Innenohrs sind das Hörorgan und das Gleichgewichtsorgan. Nur das Hörorgan benötigt dabei eine Verbindung über äußeres Ohr und Mittelohr zur Außenwelt.

Das äußere Ohr besteht aus Ohrmuschel und äußerem Gehörgang und besitzt die Funktion eines Schalltrichters.

Der äußere Gehörgang stellt die Verbindung zum Trommelfell her und ist mit äußerer Haut ausgekleidet; hier finden sich spezielle Drüsen, die das Ohrenschmalz (Cerumen) produzieren.

Das Trommelfell stellt die Grenzstruktur zwischen äußerem Ohr und Mittelohr dar. Es hat einen Durchmesser von ca. 10 mm und eine Dicke von ca. 0,1 mm. Innen ist es mit dem Hammerhandgriff verwachsen. Das Trommelfell besteht aus Pars tensa und Pars flaccida.

Durch Schallwellen, die durch ihre Frequenz und ihren Schalldruck charakterisiert sind, wird das Trommelfell in Schwingungen versetzt, die auf die Kette der Gehörknöchelchen übertragen werden.

Die Gehörknöchelchen (Hammer, Amboss, Steigbügel: durch Gelenke verbunden) befinden sich in der Paukenhöhle, dem Hauptraum des Mittelohrs. Die Paukenhöhle wird gegliedert in Epi-, Meso- und Hypotympanon und ist charakterisiert durch ihre Wände und Nachbarstrukturen (Teile der Schädelbasis, Warzenfortsatz, Ohrtrompete).

Die Platte des Steigbügels ist federnd im ovalen Fenster, einer Öffnung des Innenohrs, aufgehängt. Dadurch werden die Schwingungen der Gehörknöchelchenkette auf die Flüssigkeit des Innenohrs übertragen. Der Druckausgleich erfolgt über das runde Fenster, das vom zweiten Trommelfell verschlossen wird.

Zwei Muskeln der Paukenhöhle (M. tensor tympani, M. stapedius) schützen das Innenohr vor zu hohen Schalldrücken.

Die Ohrtrompete verbindet die Paukenhöhle mit dem Nasenrachen und dient dem Druckausgleich.

Am Innenohr werden knöchernes und häutiges Labyrinth unterschieden, die sich im Felsenbein befinden. Das knöcherne Labyrinth ist mit Perilymphe, das häutige Labyrinth mit Endolymphe gefüllt.

Das knöcherne Labyrinth besteht aus zwei Abschnitten: Vorhoflabyrinth (Vestibulum und Kanäle) und Schneckenlabyrinth. Das Schneckenlabyrinth hat die Form einer Schnecke (Cochlea) mit einer zentralen Achse und einer knöchernen Spiralleiste.

Auch das häutige Labyrinth weist zwei Abschnitte auf: das Hörorgan und das Gleichgewichtsorgan.

Das Hörorgan ist im häutigen Schneckengang lokalisiert, der sich zwischen Scala vestibuli und Scala tympani befindet. Der häutige Schneckengang trägt das Corti-Organ und wird begrenzt von Reissner-Membran, Basilarmembran und Außenwand. Im Corti-Organ sind die Haarzellen lokalisiert, die hier auf unterschiedliche Frequenzen der Schallwellen ansprechen (Frequenzdispersion der häutigen Schnecke). Am Amplitudenmaximum der Schallwelle gerät die Basilarmembran in Resonanzschwingungen, die durch die äußeren Haarzellen verstärkt werden.

Die Empfindungen der inneren Haarzellen des Corti-Organs werden auf dendritische Endigungen des 1. Neurons der Hörbahn übertragen; die Perikarya liegen im Ggl. spirale cochleae, die Axone bilden die Pars cochlearis des 8. Hirnnerven. Die Umschaltung auf das 2. Neuron erfolgt in den Cochleariskernen der Rautengrube. Weitere Stationen der Hörbahn sind die unteren Hügel der Vierhügelplatte, der Thalamus und die Hörrinde.

Das Gleichgewichtsorgan ist in dem Teil lokalisiert, der aus Sacculus, Utriculus und den Bogengängen besteht. Im Sacculus und Utriculus befinden sich Sinnesfelder, die Linearbeschleunigungen (Schwerkraft) registrieren. Sie enthalten Haarzellen, deren Sinneshärchen in einer Statokonienmembran stecken. In den Bogengängen befinden sich Sinnesfelder, deren Haarzellen Drehbeschleunigungen des Kopfes registrieren.

Die Empfindungen der Haarzellen werden auf dendritische Endigungen des 1. Neurons der Gleichgewichtsbahn übertragen; die Perikarya liegen im Ggl. vestibulare, die Axone bilden die Pars vestibularis des 8. Hirnnerven. Die Umschaltung auf das 2. Neuron der Gleichgewichtsbahn erfolgt in den Vestibulariskernen der Rautengrube. Die Weiterleitung erfolgt von dort auf das Kleinhirn, die Kerne verschiedener Hirnnerven und das Rückenmark.

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