Schallverarbeitung im Innenohr

Im Innenohr befinden sich die Kochlea und das Vestibularorgan (Gleichgewichtssinn). Die Kochlea ist das eigentliche Hörorgan. Sie ist ein schneckenförmig aufgerolltes System mit drei flüssigkeitsgefüllten Räumen. Die Scala vestibuli und die Scala tympani, gefüllt mit Perilymphe, umgeben den Ductus cochlearis, der mit Endolymphe gefüllt ist und das Corti-Organ mit den Sinneszellen enthält.

Die Endolymphe im Ductus cochlearis enthält eine hohe K⁺-Konzentration, die für das hohe endokochleäre Potenzial zwischen der Endolymphe und den Haarsinneszellen verantwortlich ist.

Die Haarzellen sind in Reihen angeordnet (3 Reihen äußere und 1 Reihe innere Haarzellen). Sie besitzen Stereozilien auf ihrer apikalen Oberfläche, die durch Tip-Links miteinander verbunden sind. Sie sind die reizwahrnehmenden Strukturen der Sinneszellen.

Wanderwelle: Das ovale Fenster überträgt die Schwingungen des Steigbügels auf das flüssigkeitsgefüllte System der Kochlea, so dass dieses in Schwingung gerät. Dabei entsteht am basalen Ende der Basilarmembran die Wanderwelle. Sie versetzt die Basilarmembran in eine charakteristische Schwingung, die von der Frequenz des ursächlichen Tons abhängt. Die Frequenzen werden dabei auf der Wanderwelle lokalisiert und aufgetrennt (Frequenzdispersion).

Reiztransduktion

Äußere Haarzellen: Die Stereozilien der äußeren Haarzellen stehen in direktem Kontakt mit der Tektorialmembran und werden bei Schwingung ausgelenkt. Dadurch öffnen sich K⁺-Kanäle in den Zilien und durch das hohe endokochleäre Potenzial strömt K⁺ in die äußeren Haarzellen ein und depolarisiert diese. Beim Zurückschwingen schließen sich die K⁺-Kanäle und die Zelle repolarisiert. Die De- und Repolarisierung geht synchron mit der Schallfrequenz (also möglicherweise bis zu 20000-mal pro Sekunde!). Das oszillierende Membranpotenzial veranlasst die äußeren Haarzellen zu einer aktiven, ebenfalls mit der Schallsequenz synchron oszillierenden Längenänderung, die sich auf die Basilarmembran überträgt und die Amplitude der Wanderwelle verstärkt (kochleärer Verstärker).

Innere Haarzellen: Die Zilien der inneren Haarzellen werden durch Schwingungen der Endolymphe (die durch den kochleären Verstärker stark genug in Schwingung versetzt wurde) ausgelenkt. Auch sie generieren ein oszillierendes Membranpotenzial durch Öffnen und Schließen von K⁺-Kanälen. Allerdings schaffen sie die Synchronizität nur bis etwa 3000 Hz. Durch das depolarisierende Sensorpotenzial wird der Transmitter Glutamat freigesetzt, welcher an der nachgeschalteten Nervenfaser ein Aktionspotenzial auslöst.