Code des Hörens entschlüsselt
Unser Gehör gibt der Wissenschaft nach wie vor Rätsel auf. Forscher aus New York und Göttingen haben eine bislang unentdeckte Arbeitsteilung und Effizienz im Gehirn nachgewiesen.
Unser Gehör leistet rund um die Uhr Präzisionsarbeitet und wie die Prozesse des Hörens funktionieren, ist bis heute noch nicht bis ins letzte Detail erforscht. Wir wissen, dass der Schall, wie eine Kettenreaktion vom Außenohr bis zum Hörnerv wandert. Dabei fungiert unsere Ohrmuschel als Trichter, der Schallwellen aufnimmt und an das Trommelfell weiterleitet. Dieses dünne Häutchen überträgt die Schwingungen an die Gehörknöchelchen Hammer, Amboss und Steigbügel. An diesen kleinsten und filigransten Knochen des menschlichen Körpers wird der Schall verstärkt, damit er durch die flüssigkeitsgefüllten Windungen der Hörschnecke bis zur sogenannten Basilarmembran wandern kann. Hier sitzen die empfindlichen Haarzellen, die akustische Signale in elektrische Impulse umwandeln. Diese Nervenimpulse leitet der Hörnerv an das Hörzentrum des Gehirns weiter, das die Reize entschlüsselt.
Auf einen Blick
- Die Ohrmuschel ist der Teil unseres Gehörs, der nach außen geöffnet ist, um wie ein Schalltrichter Geräusche, Klänge und Gesprochenes aufzunehmen. Die einzigartigen Erhebungen und Vertiefungen dieses elastischen Knorpelgebildes bilden akustische Resonatoren, die in Schwingung versetzt werden.
- Diese Schwingungen werden durch den äußeren Gehörgang an das Trommelfell übertragen.
- Zum Außenohr gehören außerdem noch Ohrknorpel und Ohrläppchen.
- Das Trommelfell und die Gehörknöchelchen Hammer, Amboss und Steigbügel gehören zum Mittelohr.
- Dieses ist über das runde Fenster mit dem Innenohr Dessen wesentliche Bestandteile sind die Gehörschnecke und das Gleichgewichtsorgan.
Wie unsere Gehirnhälften beim Hören zusammenarbeiten
Doch wie entschlüsselt unser Gehirn den Impuls, den es vom Hörnerv empfängt? Dieser Frage ist eine Gruppe von Wissenschaftlern an der School of Medicine der New Yorker Universität nachgegangen. Die Neurologen haben dabei herausgefunden, dass sich unsere beiden Gehirnhälften die Hörleistung aufteilen. Klinische Beobachtungen aus dem 19. Jahrhundert haben bereits gezeigt, dass sich Schäden an der linken Gehirnhälfte auf die Sprachverarbeitung auswirken. Ist hingegen nur die rechte Halbkugel des Gehirns beeinträchtigt, hat dies keine negativen Auswirkungen auf das Hören und Verstehen von Worten. Seitdem gab es verschiedene Hypothesen darüber, wie sich rechte und linke Gehirnhälfte Sprechen und Sprachverständnis aufteilen. Ein amerikanisches Forscherteam wollte Klarheit über die genauen Vorgänge in unserem Gehirn erlangen – mit dem Ziel, neue Behandlungsmöglichkeiten für Sprachstörungen zu entwickeln.
Linke Gehirnhälfte hört langsam und schnell, rechte hoch und tief
Hierfür haben die Wissenschaftler in einer Reihe von Studien Sprachaufzeichnungen manipuliert und die Hirnaktivität gemessen. Das Ergebnis: Beide Gehirnhälften übernehmen beim Zuhören gleichzeitig stattfindende, unterschiedliche Aufgaben. Während die linke Seite misst, wie sich Geräusche zeitlich verändern – zum Beispiel beim langsameren oder schnelleren Sprechen –, ist die rechte Seite auf Veränderungen in der Tonhöhe ausgerichtet. Dies eröffnet nicht nur völlig neue Einblicke in die grundlegenden Mechanismen des Sprachverstehens, sondern zeigt auch neue Wege auf, wie Störungen des Hörvermögens behandelt werden können.
Unsere Gehirnhälften teilen sich das Hören auf
- Die linke Gehirnhälfte misst Geschwindigkeit von Tönen – Davon hängt das Sprachverständnis ab
- Rechte Gehirnhälfte unterscheidet hohe und tiefe Töne – Dies ermöglicht das Erkennen von Personen anhand der Stimme
Wie akustische Signale in die Nervenbahn gelangen
Wissenschaftler der Universität Göttingen unter Leitung von Leitung von Prof. Tobias Moser haben darüber hinaus untersucht wie die akustischen Signale in ein Nervensignal übersetzt werden – um überhaupt bis ins Gehirn zu gelangen. Sie haben dabei nicht nur bisherige Annahmen widerlegt, sondern auch die einzigartige Effizienz unseres Gehörs nachgewiesen. Dies war allerdings nur möglich, indem die Wissenschaftler ein besonders exaktes Messverfahren, das als Nanophysiologie bezeichnet wird, in einem aufwändigen Verfahren noch weiter verfeinert haben. Mithilfe dieser äußerst komplizierten Messmethode konnten die Forscher die kleinsten Funktionseinheiten der Zellen im Innenohr messen. Dabei haben sie eine bahnbrechende Entdeckung gemacht und das bisherige Verständnis unseres Gehörs als falsch entlarvt.
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Glutamat vernetzt Hörzellen miteinander
Die Umwandlung des akustischen Signals in einen Nervenimpuls geschieht zwischen den Haarsinnes- und den Hörnervenzellen im Innenohr. An den Synapsen, die diese Nervenzellen verbinden, werden mikroskopisch kleine Bläschen freigesetzt. Diese sogenannten synaptischen Vesikel sind mit dem Botenstoff Glutamat gefüllt und transportieren Informationen von einem zum anderen Nerv. Bislang ging die Wissenschaft davon aus, dass bei jedem Hörvorgang mehrere dieser Bläschen freigesetzt werden. Die aktuelle Messung der Göttinger Wissenschaftler hat jedoch gezeigt, dass bei moderatem Schall ein einziges Vesikel ausreicht, um akustische Information in ein Nervensignal umzuwandeln. Damit haben die Forscher das elementare Datenpaket unseres Hörsinns entschlüsselt und sind dem Verständnis, wie wir hören, einen großen Schritt nähergekommen. Gleichzeitig haben sie nachgewiesen, dass unser Gehör äußerst effizient arbeitet.
Einzigartige Effizienz unseres Gehörs belegt
Diese Effizienz, die laut den Göttinger Forschern in der Natur einzigartig ist, hat allerdings ihren Preis: Damit die Hörnervenzellen die Freisetzung des Botenstoffs Glutamat so effizient nutzen können, müssen sie äußerst empfindlich sein. Wird zu viel des Botenstoffs freigesetzt, können die empfindlichen Zellen irreparablen Schaden davontragen. Dies wäre der Fall, wenn wir unsere Ohren einem zu lauten Schalldruck aussetzen. Extremer Lärm kann die sensiblen Haarsinneszellen durch eine Glutamat-Überregung zerstören, sodass sie akustische Signale nicht mehr in Nervenimpulse umwandeln und an den Hörnerv weiterleiten. Betroffene nehmen dies in Form nachlassender Hörleistung wahr. Daher ist es zum einen ratsam, dass wir unsere Ohren vor Lärm schützen oder sie gar nicht erst dauerhaftem Krach aussetzen, indem wir beispielsweise zu laut über Kopfhörer Musik hören. Und zum anderen sollten wir unser Gehör regelmäßig bei einem Hörakustiker testen lassen, um einer Minderung unserer Hörfähigkeit direkt durch das Tragen von Hörgeräten gegenzusteuern.
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