Auditorisches System / Olfaktorik

• Geräusche entstehen durch Schallwellen

Aufbau des menschlichen Ohres:

-> Schallwellen lösen Schwingungen des Trommelfells aus

-> Schwingungen werden dann als physikalischer Reiz weitergeleitet

Auditorisches System (auditorische Signalverarbeitung im Ohr)

Ablauf der Entstehung des Hörens

• Ton kommt als Schallwelle am Ohr an und führt zu Schwingung des Trommelfells

• Gehörknöchelchen verstärken die Bewegung und leiten sie weiter an Steigbügel und Fußplatte (Übergang zwischen Mittelohr und dem Flüssigkeitsgefüllten Innenohr)

• Fußplatte hämmert an Cochlea

• in Cochlea beginnt Flüssigkeit zu schwingen und Basilarmembran auszulenken

• Haarzellen auf Basilarmembran bewirken aufgrund der Auslenkung ein Öffnen der Kaliumkanäle (mechanische Kanäle)

• Kalium stömt ein -> Änderung des Membranpotentials

• Spannungsabhängige Ca2+ Kanäle öffnen sich und bewirken das Vesikel Transmitter auschütten/freisetzen

• Haarzellen generieren kein AP sondern eine Potentialveränderung

-> immer von einem physikalischen Reiz zur Potentialveränderung

• Unterschiedliche Bereiche der Basilarmembran werden durch verschiedene Frequenzen maximal ausgedehnt

• das liegt am Durchmesser und der Flexibilität der Basilarmembranbereiche

• Hohe Frequenzen: maximale Auslenkung in Trommelfellnähe

• Tiefe frequenzen: Maximale Auslenkung nahe dem Apex

Tonotope Repräsentation

• Frequenzbereiche, die nahbeinander liegen, werden in Neuronen verarbeitet, die auch nah beieinander liegen

• Basilarmembran zerlegt Schallwelle/Signal in seine einzelnen Frequenzbestandteile

• Neurone reagieren auf Freuquenzbestandteile und nicht auf das ganze Schallsignal

• Rezeptorzellen (Haarzellen) liegen auf der Basilarmembran

• Im Ruhezustand: wenige Kaliumkanäle sind offen und kein Signal wird weitergeleitet

• Auslenkung der Basilarmembran führt zur mechanische Öffnung der Kaliumkanäle (K+) -> ein Rezeptorpotential wird ausgelöst (über Haarzellen)

• Rezeptorpotential wird durch das Ausschütten von Transmittern weitergegeben an die Spiralganglienzellen im Ohr

  • Axone der Spiralganglienzellen bilden den Hörnerv

  • Spiralganglienzellen feuern AP, Information wird an das Gehirn weitergeleitet (Nucleus Cochlearis)

Haarzellen werden durch Öffnung der mechanisch-gesteuerten K+-Kanäle depolarisiert. Würde man dies auch in Neuronen erwarten?

Im Neuron:

• Kalium strömt raus wenn Zelle Depolarisiert wird, wenn Haarzellen depolarisiert wird strömt Kalium ein

Die ersten Stationen der Hörbahn

Haarzellen -> Spiralganglion (Axone bilden Hörnerv -> AP wird weitergeleitet) -> Nucleaus Cochlearis (Gehirn)

Äußere und innere Haarzellen

• ca. 95% der Spiralganglienzellen werden von den inneren Haarzellen innerviert (versorgt/erregt)

• eine innere Haarzelle innerviert dabei mehrere Spiralganglienzellen

• Die äußeren Haarzellen fungieren dagegen primär als chochleärer Versträrker

Der Hörnerv

• Feuerrate des Hörnervs hängt ab von Frequenz und Amplitude des Schallsignals

• je höher die Lautstärke/Amplitude, desto stärker die Feurrate

• Je stärker die Basilarmembran an bestimmter Stelle ausgelenkt ist, desto stärker die Feuerrate

Der Gleichgewichts- und Lagesinn

• Die Signaltransduktion erfolgt hier über ähnliche Mechanismen wie beim Hören  -> Auslenkung der Stereozilien von Haarzellen

• Hierfür ist das Labyrinthorgan zuständig, das mit der Cochlea verbunden ist.

• Die Haarzellen in den Bogengängen reagieren primär auf Rotationsbewegungen. (Kopf drehen)

• Die Haarzellen in der Makula reagieren primär auf horizontale und vertikale Linearbeschleunigungen.

Auslenkung der Stereozilien

• Auslenkung der Stereozilien führt zu Aktionspotentialen im Vestibularisnerv (nicht im Hörnerv/Spiralganglienzellen wie beim Hören)

• Bei einer Auslenkung der Stereozilien in Richtung Kinozilium kommt es zur Erregung -> Aktionspotentialsfrequenz steigt an

• Werden Stereozilien in entgegengesetzte Richtung ausgelenkt, nimmt Aktivität ab (Hemmung des AP)

-> Nervus vestibularis (Gleichgewichtsnerv) und Nervus Cochlearis (Hörnerv) bilden zusammen den VIII Hirnnerv

Cochlea -> Hörnerv (Spiralganglienzellen) -> Medulla Oblongata (Olivia superior, Nucleus Cochlearis ventral + dorsal) -> Mesencephalon (mittelhirn): Colliculi inferiores -> Thalamus (CGL) -> A1 (aud. Cortex)

Primärer auditorischer Kortex

• ist tonotop aufgebaut

  • Frequenzbereiche, die nah beieinander liegen, werden auch im Gehirn nah beieinander verarbeitet

• Je weiter poterior man sich befindet, desto höher ist die Frequenz, die verarbeitet wird

Primärer auditorischer Kortex

• ist tonotop aufgebaut

  • Frequenzbereiche, die nah beieinander liegen, werden auch im Gehirn nah beieinander verarbeitet

Auditorischer Input wird dorsal und ventral verarbeitet

• Dorsal = Wo-Pfad

  • Zellen reagieren auf Bewegung und Lokalisation und leiten Information u.a. an motorischen Kortex weiter

    -> reagieren also bevorzugt auf Klänge aus einer bestimmten Richtung

  • Caudales laterales Feld

• Ventral = Was-Pfad

  • Zellen reagieren auf spezifische Klänge (unabhängig von der räumlichen position der Geräuschquelle)

  • Anteriores laterales Feld

  
  

Läsionen

• Unilaterale Läsionen führen zu Hörproblemen

• Bilaterale Läsionen führen zu kortikaler Taubheit

Auditorische Objektlokalisation

Auditorische Objektlokalisation erfolgt durch das Bestimmen von..

• Interaurale Intensiätsunterschiede (Bsp.: Geräusche im rechten Ohr lauter hören als im linken)

• Interaurale Laufzeitunterschiede (Ton kommt im einem Ohr vl früher an als beim anderen)