Freitag, 24. Februar 2017

Die Sinne des Menschen-Hören (die auditive Wahrnehmung) (Teil 2)

Das Sinnesorgan Ohr ist beim Menschen für die Wahrnehmung von Geräuschen verantwortlich. 

Schallwellen werden durch den Gehörgang, über Trommelfell und Gehörknöchelchen in die Cochlea übertragen und dort von den Sinneszellen in elektrische Impulse umgewandelt (Transduktion). Vereinfacht lassen sich Schallwellen so beschreiben: Luftmoleküle werden in Bewegung versetzt und stoßen auf andere Luftmoleküle, die widerum weitere Luftmoleküle anstoßen usw. Diese Schallwellen bzw. angestoßene Luftmoleküle treffen auf das Trommelfell und werden dann durch die Gehörknöchelchen mechanisch weitergeleitet. In der Cochlea wird die mechanische Energie, von den Haarzellen, in elektrische Energie umgewandelt, bis die Erregungen schließlich über den Hörnerv das Hörzentrum im Gehirn erreichen (Auditiver Cortex). 

Das Sinnesorgan Ohr kann in Außenohr, Mittelohr und Innenohr unterteilt werden. 

Aufbau / Anatomie des Ohres

Außenohr:



Ohrmuschel: besteht aus beweglichem Knorpel und ist ein unverzichtbares Element, um die Position von Geräuschen zu lokalisieren (Richtungshören). Die Schallwellen treffen auf die Ohrmuschel und werden je nach Richtung der Geräuschquelle unterschiedlich stark abgemildert.

Ohrläppchen: das Ohrläppchen fungiert als Resonanzkörper, der die ankommenden Schallwellen verstärkt. Ohrläppchen kommen phänotypisch sowohl angewachsen, als auch freihängend vor. 

äußerer Gehörgang: ca. 2cm lang, beginnend von der Ohrmuschel bis hin zum Trommelfell. 

Mittelohr:



Trommelfell: bildet die Grenze zwischen Außenohr und Mittelohr. Das Trommelfell besteht aus einer dünnen Membran und überträgt die Schallwellen auf die Gehörknöchelchen. Die Membran deckt den gesamten Eingang ab, sodass Fremdkörper bei einem intakten Trommelfell nicht ins Mittelohr eindrigen können. 

Gehörknöchelchen: zu den Gehörknöchelchen gehören Hammer, Amboss und Steigbügel; Diese drei Knochen übertragen die Schwingungen in das Innenohr; Die Gehörknöchelchen gehören zu den kleinsten Knochen im menschlichen Körper. 

Hammer: befindet sich auf der Innenseite des Trommelfells und liegt dort auf. 

Amboss: empfängt die Schwingungen des Hammers und leitet sie auf den Steigbügel weiter. 

Steigbügel: empfängt die Bewegungen des Amboss' und überträgt sie in die Cochlea (Innenohr) 

Innenohr:



Hörschnecke (Cochlea): schneckenförmig; in der Cochlea befinden sich spezielle Sinneszellen, die mechanischen Schwingungen in elektrische Erregungen umwandeln und zum Hörnerv weiterleiten. Die empfindlichen Haarzellen befinden sich fast in der gesamten Hörschnecke. Die Fähigkeit zur Regenerierung ist äußerst gering: Einmal zerstörte Haarzellen, z.B. durch extreme Lautstärke, bleiben in der Regel dauerhaft funktionsunfähig.

Gleichgewichtsorgan: auch Vestibularapparat genannt; das Gleichgewichtsoran ist mit Lymphflüssigkeit gefüllt. Bei Bewegungen des Kopfes stößt die Flüssigkeit, je nach Richtung der Bewegung, an unterschiedlich liegende Haarzellen. Daraus errechnet das Gehirn die Position des Kopfes. 

Hörnerv (Nervus vestibulocochlearis): achter Hirnnerv; besteht aus dem Nervus cochlearis (Hörnerv) und dem Nervus vestibularis (Gleichgewichtsnerv); Der Hörnerv leitet die elektrischen Erregungen aus der Cochlea und dem Gleichgewichtsorgan ins Gehirn.



Das Hören bzw. die auditive Wahrnehmung bei Mensch und Säugetier funktioniert über das Sinnesorgan Ohr. Evolutionär haben sich die Ohren aus den Seitenlinienorganen entwickelt, wie sie Heute immer noch bei Fischen zu beobachten sind. Mit dem Seitenlinienorgan können Fische bereits leichte Druckwellen in ihrer Umgebung registrieren.

Unsere akustische Wahrnehmung basiert dagegen auf Schallwellen. Das hat in erster Linie mit unserem Lebensraum zu tun. Auch Schallwellen sind gewissermaßen Druckwellen, nur mit dem Unterschied, dass beim Menschen die Luft als Ausbreitungsmedium dient, wohingegen sich die Druckwellen bei Fischen über das Wasser ausbreiten.

Das was also in unser Ohr trifft, sind gewissermaßen in Bewegung gesetzte Luftmoleküle, die in wellenartiger Form auf unser Trommelfell schlagen.

Der für den Menschen hörbare Bereich liegt zwischen 20Hz - 20.000Hz. Hertz ist die Einheit für die Frequenz von Wellen, demnach die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde. Die Haarzellen in unserer Gehörschnecke reagieren am besten auf Frequenzen die in dem Bereich der normalen Sprache bzw. des Alltagsleben (ca. 100-5000Hz) liegen. Außerhalb dieses Frequenzbereichs, sowohl darunter, als auch darüber hören wir nichts. Elefanten und Wale sind z.B. in der Lage über Infraschallwellen (16-20Hz) miteinander zu kommunizieren und das auch über mehrere Kilometer hinweg. Ursächlich ist sowohl die bessere Ausbreitung der Schallwellen in diesen niedrigen Frequenzbereichen, aber auch das deutlich feinere Gehör von Elefant und Wal. Selbst wenn wir in unserem Frequenzbereich so laut schreien wie nur irgendwie möglich, würde ein paar Kilometer weiter uns niemand mehr hören. Auch das hat wieder evolutionäre Gründe: Denn für Elefanten und Wale ist es in ihren Lebensräumen von immensem Vorteil, über große Distanzen kommunizieren zu können. Der Mensch und seine Vorgängerformen lebten meist in kleinen, kooperativen Gruppen, in denen sich die "face-to-face" Kommunikation als vorteilhafter erwies, beziehungsweise für ein Überleben genügten (unterschiedlicher Selektionsdruck führt auch zu unterschiedlicher Anpassung).

Im Folgenden sind die wesentlichen Abläufe des Hörvorgangs dargestellt.

Ablauf der akustischen Wahrnehmung

Außenohr - Mittelohr - Innenohr - Hörnerv - Gehirn

Schallwellen treten über den äußeren Gehörgang in das Außenohr ein und treffen auf das Trommelfell. Die dünne Membran des Trommelfells beginnt zu vibrieren und überträgt die Schallwellen auf den Hammer, einem kleinen Knochen auf der Innenseite des Trommelfells. Zusammen mit Amboss und Steigbügel gehört der Hammer zu den Gehörknöchelchen, den kleinsten Knochen im menschlichen Körper. Über Gelenke sind die drei Gehörknöchelchen miteinander verbunden und sorgen für eine Verstärkung der Schwingungen in die anschließende Gehörschnecke (Fachbegriff: Cochlea).

Die Cochlea ist eine mit Flüssigkeit gefüllte, schneckenförmige Knochenstruktur, in der sich Sinneszellen befinden, die mechanische Reize in elektrische Reize umwandeln. Ankommende Schwingungen bringen die Flüssigkeit in der Gehörschnecke in Bewegung, die daraufhin die empfindlichen Haarzellen umbiegt und den elektrischen Impuls auslöst. Je nachdem wo, und wieviele Haarzellen in der Cochlea umgebogen werden, kann das Gehirn daraus Lautstärke und Tonhöhe interpretieren. Ein Mensch verfügt im Schnitt über ca. 15.000 Haarzellen.

Aktionspotentiale verlaufen immer identisch, sodass eine laute Geräuschquelle nicht für eine verstärkte elektrische Erregung sorgt, sondern für mehr stimulierte Sinneszellen in der Cochlea. Die elektrische Erregung wird von den nachgeschalteten Nervenfasern aufgenommen und bilden im Zusammenschluss den Nervus cochlearis (Hörnerv), der sich mit dem Nervus vestibularis (Gleichgewichtsnerv) zum Nervus vestibulocochlearis (Hör-Gleichgewichtsnerv) vereint. Dieser verläuft als achter Hirnnerv zum Hirnstamm. In zwei Kernen (Nucleus cochlearis) kommt es dort zur weiteren Verschaltung, an dessen Ende die Erregungen zum auditiven Cortex, der sogenannten Hörrinde, geleitet werden. Der auditive Cortex ist ein Bereich der Großhirnrinde und für die finale Verarbeitung der akustischen Reize verantwortlich.

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