Gehörphysiologie


Von der Schallquelle zum Ohr

Am Beispiel einer Stimmgabel lässt sich der Weg von der Schallquelle zum Gehör gut veranschaulichen: Schlägt man eine Stimmgabel an, schwingen ihre äste gleichmäßig hin und her und verdichten bzw. verdünnen die umgebende Luft. Die dichteren Luftmoleküle bewegen sich von der Schallquelle (den ästen) weg in Bereiche mit geringerer Luftdichte. So pflanzt sich der Lufthochdruck fort. Ein Teil davon erreicht unser Gehör. Dort bewegt die Luft das Trommelfell (Resonanz), das den Reiz wiederum an andere Teile des Gehörs weitergibt.

Das Gehör
Ohne Gehör könnten wir Gefahren nicht oder nur zu spät erkennen, die Kommunikation fiele uns schwerer, das Sozialverhalten wäre ein anderes. 
Um einen Sinneseindruck zu erzeugen, brauchen wir neben dem Gehör als Empfänger eine Quelle als Sender und ein Medium als Transportmittel für den physikalischen Reiz.
Der adäquate Reiz für das Gehör ist Schall. Unter Schall versteht man schnell wechselnde Luftdruckschwankungen, die sich im Raum ausbreiten. In der Evolution hat sich das Gehör so ausgebildet, dass es auf Luftdruckschwankungen reagiert.
Trägt man den Luftdruck des Schalls auf der y-Achse eines Koordinatensystems und die Zeit auf der x-Achse ab, so erhält man eine Wellenform. Sie zeichnet sich durch Form, Höhe (Amplitude) und Anzahl pro Zeit aus. Schallwellen sind Logitudinalwellen.

Das Außenohr sammelt den Schall. Durch den Gehörgang trifft die bewegte Luft auf das Trommelfell und bewegt es. Das Trommelfell ist eine dünne Haut, die Außenohr vom Mittelohr trennt. 

Das Mittelohr ist ein mit Luft gefüllter Raum, in dem sich die drei Knöchelchen Hammer, Amboß und Steigbügel befinden. Der am Trommelfell befestigte Hammer überträgt die Schwingung auf den Amboß, der wiederum den Steigbügel bewegt. Der Steigbügel ist mit einer Haut verbunden, die den Übergang von Mittelohr zu Innenohr darstellt.
Zwei Muskeln schützen das Innenohr vor zu starken Reizen, z. B. beim Sprechen. Versteifen sie sich, wird die Schwingung der drei Knöchel gedämpft.
Das Mittelohr ist außerdem durch die Eustachische Röhre mit der Mundhöhle verbunden, um wetterbedingte Luftdruckänderungen ausgleichen zu können. Jeder kennt den Effekt, dass bei Bergfahrten ein Druck auf den Ohren entsteht, der durch Schlucken oder Gähnen auszugleichen ist. Die Ursache hierfür liegt darin, dass die Luft dünner wird, je höher man sich befindet, die Eustachische Röhre jedoch geschlossen ist, so dass kein Luftdruckausgleich zwischen Mittelohr und Außenwelt stattfinden kann und das Trommelfell nach außen ausgebeult wird. Durch das Öffnen des Mundes oder Schlucken öffnet sich kurz die Eustachische Röhre, so dass ein Druckausgleich stattfindet. Für jedes Ohr gibt es eine Eustachische Röhre.
Ein kleiner Versuch zeigt einen weiteren Effekt: Hält man sich die Nase zu und erhöht bei geschlossenem Mund den Druck in der Mundhöhle, verändert sich auch der Druck in den Ohren. Die Hörleistung verändert sich. Gleiches gilt, wenn man den Luftdruck vermindert.

Das Innenohr ist aufgeteilt in Gleichgewichtssinn und den Gehörsinn. Der Gehörsinn ist ein schneckenförmiger Schlauch (Choclea), die mit einer Perlymph-Flüssigkeit gefüllt ist. Diese Schnecke ist durch die cochleare Trennwand, der eigentlichen Funktionseinheit, in Scala vestibuli und Scala tympani getrennt. Eine Verbindung besteht nur am Ende der Schnecke, im Helicotrema.
Ein vom Amboß aufgenommener Reiz wird über die Haut am ovalen Fenster an die Flüssigkeit übertragen. (Hammer, Amboß, Steigbügel können als Impedanzwandler zwischen Luft und Flüssigkeit aufgefasst werden.) Die Schwingung der Perilymphe geht auf die Trennwand über und versetzt diese ins Schwingen.
Das in der Trennwand befindliche Corti-Organ ist der eigentliche Gehörsinn. Er besteht aus Haarzellen, Stützzellen und Basilarmembran. Wird die Trennwand zum Schwingen angeregt, breitet sich die Welle vom Steigbügel zur Chocleaspitze aus, es entsteht eine Wanderwelle.
An einer Stelle, dessen Ort frequenzabhängig ist, ist ihre Amplitude am stärksten. Diese Stelle ist das Wanderwellenmaximum. Je höher die Frequenz, desto näher ist sie am Steigbügel. Für jede Stelle gibt es genau eine Frequenz, die dort zum Maximum führt. Diese Frequenz ist die für die Stelle charakteristische Frequenz. Nach dem Ortsprinzip treten bei einem Frequenzgemisch mehrere Wanderwellenmaxima auf (Frequenzanalyse).
Durch die Schwingung der Trennwand werden die Haare ausgelenkt, so dass in ihren Zellen Transduktionsprozesse stattfinden. Das veränderte Sensorpotential führt zur Freisetzung von Transmittern. Die Kette neuronaler Erregungen läuft über den Hörnerv (Innerer Gehörgang, Kleinhirnbrückenwinkel) über den Hirnstamm und die Hörbahn, wo sich die meisten Fasern kreuzen, zum auditorischen Cortex im Temporallappen.