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Das Ohr: Der Hörvorgang

Veröffentlicht von: Dr. rer. nat. Geraldine Nagel (24. März 2017)

Der Hörvorgang ist ein hochkomplexer Prozess. Er dient dazu, Informationen über Töne und Geräusche, die als Schallwellen auf das Ohr treffen, an das Gehirn weiterzuleiten. Die Schallwellen erreichen das Hörorgan hauptsächlich über die Ohrmuschel und den äußeren Gehörgang, der am Trommelfell endet. Die Schalldruckschwankungen versetzen das Trommelfell in Schwingungen, die sich über die Gehörknöchelchen in der Paukenhöhle auf die Membran des ovalen Fensters übertragen. Dort beginnt das Innenohr.

Dank der Gehörknöchelchen gelangt der Schall möglichst verlustarm von einem Medium mit niedrigem Schallwiderstand (der Luft im Außen- und Mittelohr) zu einem Medium mit hohem Schallwiderstand (der Flüssigkeit im Innenohr). Dies geschieht unter anderem dadurch, dass der Schall von einer großen Fläche (Trommelfell) auf eine kleine Fläche (ovales Fenster) übertragen wird. Außerdem erhöht sich durch die Hebelkonstruktion der Gehörknöchelchen die "Kraft" der Schallwellen und das Geräusch oder der Ton werden zusätzlich verstärkt.

Diese Verstärkerwirkung hängt von der Tonhöhe ab: Die beste Verstärkung erfolgt im Bereich der Eigenschwingungszahl des Trommelfells zwischen 1.000 und 2.000 Hertz. Ohne diese Funktion würde ein Großteil der Schallenergie (98 Prozent) am ovalen Fenster zurückgeworfen. Werden die Gehörknöchelchen beschädigt, kommt es deshalb zu einem Hörverlust von etwa 20 Dezibel (sog. Schallleitungsschwerhörigkeit).

Die beiden mit Perilymphe gefüllten Räume des Innenohrs (Paukentreppe und Vorhoftreppe), grenzen an die innere Wand der Paukenhöhle. Die von der Paukenhöhle auf die Membran des ovalen Fensters übertragenen Schwingungen setzen die Flüssigkeit in der Vorhoftreppe in Bewegung. Da Vorhof- und Paukentreppe in der Schneckenspitze zusammenlaufen und am Schneckenloch miteinander verbunden sind, überträgt sich diese Bewegung auch auf die Perilymphe in der Paukentreppe, wodurch die Membran am runden Fenster ausgelenkt wird. Das runde Fenster dient somit dem Ausgleich des Drucks, der durch die Schwingungen der Perilymphe entsteht.

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Die Bewegung der Perilymphe überträgt sich über die Reissner- und Basilarmembran auch auf die Endolymphe im Schneckengang. Die Bewegung überträgt sich wellenförmig (entsprechend der Form der ankommenden Schallwellen), weshalb man auch von einer Wanderwellenausbreitung spricht. Dabei nehmen Geschwindigkeit und Länge der Wanderwelle entlang des Wegs durch die Schnecke ab. Die Auslenkung der Welle (Amplitude) dagegen wächst, sodass es zu einer Art "Brandung" der Welle kommt. An welcher Stelle im Schneckengang diese maximale Auslenkung erfolgt beziehungsweise diese "brandet", hängt von der Tonhöhe des ankommenden Schalls ab. Jeder Schallfrequenz ist somit eine bestimmte Stelle des Schneckengangs zugeordnet:

  • Hohe Töne beziehungsweise hohe Schallfrequenzen "hört" der Mensch daher eher am Schneckeneingang,
  • tiefe Töne beziehungsweise niedrige Schallfrequenzen dagegen eher in der Schneckenspitze.

Durch die Bewegungen der Endolymphe im Schneckengang bewegen sich auch die hier gelegenen Haarzellen, welche nun ein elektrisches Signal über die Fasern des Hörnervs zum Gehirn senden. Da jeder Schallfrequenz eine bestimmte Stelle des Schneckengangs zugeordnet ist, an der die Endolymphe maximal ausgelenkt wird, löst dies in Abhängigkeit von der Tonhöhe des ankommenden Schalls nur bei bestimmten Haarzellen eine Erregung aus. Auf diese Weise lassen sich Tonhöhenunterschiede wahrnehmen. Die Weiterverarbeitung der elektrischen Signale erfolgt im Gehirn.

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