Cochlea und Vestibularapparat im Innenohr
Das Innenohr enthält in einem flüssigkeitsgefüllten Gangsystem zwei Sinnesorgane: die Cochlea zum Hören und den Vestibularapparat für das Gleichgewicht.
Das Wichtigste in Kürze
- Das Innenohr (Labyrinth) besteht aus knöchernem und häutigem Labyrinth und enthält die Cochlea zum Hören und den Vestibularapparat für das Gleichgewicht.
- Die Endolymphe im häutigen Labyrinth ist \(\ce{K+}\)-reich und \(\ce{Na+}\)-arm, die Perilymphe ist \(\ce{K+}\)-arm und \(\ce{Na+}\)-reich.
- Das Corti-Organ sitzt auf der Basilarmembran im Ductus cochlearis, seine Stereocilien ragen in den Endolymphraum.
- Innere Haarzellen liegen in einer Reihe modiolusseitig vor dem Corti-Tunnel, äußere Haarzellen in drei Reihen jenseits davon.
- Die Maculae von Sacculus und Utriculus erfassen mit Otolithen Linearbeschleunigung, die Macula sacculi auch Vertikalbeschleunigung.
- Die drei Bogengänge sind endolymphgefüllt und erfassen über die Cupula in ihrer Ampulle Drehbeschleunigung.
Worum es geht
Im Innenohr liegen Hör- und Gleichgewichtsorgan dicht beieinander, beide mit Haarzellen als Sinneszellen. Ihre Funktion hängt an zwei unterschiedlich zusammengesetzten Flüssigkeiten. Pharmazeutisch ist das relevant, weil etwa Aminoglykoside diese Haarzellen schädigen können und Mittel gegen Reisekrankheit an der vestibulären Reizverarbeitung ansetzen.
Endolymphe und Perilymphe
Das Innenohr heißt wegen seiner gewundenen Gänge Labyrinth. Es besteht aus zwei ineinandergesteckten Systemen. Außen liegt das knöcherne Labyrinth im Felsenbein. Darin liegt das häutige Labyrinth, ein geschlossenes Schlauchsystem, das der knöchernen Form folgt.
Das häutige Labyrinth enthält Endolymphe. Sie füllt den Ductus cochlearis der Schnecke und ebenso Sacculus, Utriculus und Bogengänge des Gleichgewichtsorgans. Den Spalt zwischen häutigem und knöchernem Labyrinth füllt Perilymphe. In der Cochlea bildet sie zwei eigene Gänge.
| Merkmal | Endolymphe | Perilymphe |
|---|---|---|
| Raum | im häutigen Labyrinth | zwischen häutigem und knöchernem Labyrinth |
| \(\ce{K+}\) | hoch, etwa 150 mmol/L | niedrig, etwa 5 mmol/L |
| \(\ce{Na+}\) | sehr niedrig | hoch, etwa 140 mmol/L |
Das viele \(\ce{K+}\) in der Endolymphe hat einen Zweck. Die Stria vascularis in der Wand des Ductus cochlearis pumpt es aktiv hinein. Werden die Haarzellen gereizt, strömt \(\ce{K+}\) von außen in die Zelle und depolarisiert sie. Anders als beim Aktionspotential der Nervenzelle trägt hier also \(\ce{K+}\) den erregenden Einstrom.
Endo heißt innen: Die Endolymphe liegt im inneren Schlauch und hat ein Ionenmuster wie das Zellinnere. Die Perilymphe gleicht dagegen normaler Extrazellulärflüssigkeit.
Cochlea und Corti-Organ
Die Cochlea (Schnecke) windet sich mit etwa 2,5 Windungen um eine knöcherne Achse, den Modiolus. Jede Windung hat drei Etagen. Oben liegt die Scala vestibuli, die am ovalen Fenster beginnt. In der Mitte liegt der endolymphhaltige Ductus cochlearis. Unten liegt die Scala tympani, die am runden Fenster endet. Die beiden äußeren Gänge enthalten Perilymphe.
Auf der Basilarmembran sitzt das Corti-Organ, das eigentliche Hörorgan. Es trägt die Haarzellen. Das sind sekundäre Sinneszellen ohne eigenes Axon. Sie geben Glutamat an afferente Fasern des Hörnervs ab. An ihrer Spitze stehen Bündel aus Stereocilien, darüber liegt die gallertige Tectorialmembran.
Schall versetzt die Basilarmembran in Schwingung. Dabei werden die Stereocilien gegenüber der Tectorialmembran abgeschert. Sie ragen in den Endolymphraum, nicht in die Perilymphe. Nur so kann bei ihrer Auslenkung \(\ce{K+}\) einströmen. Cochlea und Corti-Organ dienen allein dem Hören und gehören nicht zum Gleichgewichtsorgan.
Innere und äußere Haarzellen unterscheiden
Im Querschnitt trennt der dreieckige Corti-Tunnel zwei Gruppen von Haarzellen. Entscheidend für die Zuordnung ist ihre Lage zur Schneckenachse.
- eine Reihe, etwa 3500 Zellen
- modiolusseitig, also vor dem Tunnel zur Achse hin
- bauchig, rundum von Stützzellen umgeben
- eigentliche Sinneszellen mit den meisten afferenten Fasern
- drei Reihen, etwa 12000 Zellen
- jenseits des Tunnels, außen
- schlank und zylindrisch, auf Deiters-Zellen
- kontraktil, verstärken die Schwingung
Vestibularapparat
Der Vestibularapparat ist das Gleichgewichtsorgan. Er besteht aus den Vorhofsäckchen Sacculus und Utriculus sowie den drei Bogengängen. Ohne ihn ist ein normaler Gleichgewichtssinn nicht möglich. Augen und Propriozeptoren können ihn nicht ersetzen.
Auch hier sind Haarzellen die Rezeptoren, also Mechanorezeptoren. Neben den Stereocilien tragen sie ein langes Kinocilium. Biegen sich die Stereocilien zum Kinocilium hin, wird die Zelle depolarisiert. Eine Biegung in Gegenrichtung hyperpolarisiert sie.
Macula-Organe
In Sacculus und Utriculus liegt je ein Sinnesfeld, die Macula. Über den Haarzellen liegt eine Gallerte, die mit Otolithen beschwert ist. Das sind kleine Kristalle aus Calciumcarbonat. Die Membran ist dadurch schwerer als die Endolymphe. Bei Beschleunigung bleibt sie träge zurück, bei Kopfneigung rutscht sie ab. In beiden Fällen schert sie die Cilien.
Die Macula utriculi liegt etwa waagerecht und meldet horizontale Beschleunigung. Die Macula sacculi steht etwa senkrecht und meldet Vertikalbeschleunigung, etwa im anfahrenden Aufzug. Beide registrieren außerdem die Kopflage im Schwerefeld. Sie erfassen also Linearbeschleunigung.
Wird im Examen gerne gefragt: Sacculus, Utriculus und Bogengänge bilden den Vestibularapparat, der nur dem Gleichgewicht dient und kein Teil der Cochlea ist. Achte auf die Arbeitsteilung: Die Maculae messen Linearbeschleunigung samt vertikaler, Drehbeschleunigung messen allein die Bogengänge.
Bogengänge
Die drei Bogengänge stehen etwa senkrecht zueinander, wie die drei Flächen einer Zimmerecke. So deckt jeder eine Drehebene ab. Jeder ist ein häutiger Schlauch voller Endolymphe in einem knöchernen Kanal mit Perilymphe. Luft enthalten sie nicht, luftgefüllt ist erst die Paukenhöhle.
An einem Ende erweitert sich jeder Gang zu einer Ampulle. Darin sitzt eine Leiste mit Sinnesepithel, die Crista ampullaris. Ihre Haarzellen ragen in eine gallertige Kuppel, die Cupula. Sie trägt keine Otolithen und ist so dicht wie die Endolymphe. Auf Schwerkraft reagiert sie deshalb nicht.
- Drehbeginn: Der Bogengang dreht mit, die Endolymphe bleibt träge zurück. Relativ strömt sie entgegen der Drehrichtung und biegt die Cupula.
- Gleichförmige Drehung: Die Endolymphe hat das Tempo übernommen. Die Cupula richtet sich auf, der Reiz endet.
- Abbremsen: Die Endolymphe strömt weiter und lenkt die Cupula in Gegenrichtung aus. Daher kommt der Schwindel nach dem Karussell.
Die Bogengänge messen also Drehbeschleunigung, nicht die gleichmäßige Drehung selbst.
Bogengänge und Ampulle erkennen
Im Schema von Mittel- und Innenohr liegt die aufgerollte Schnecke vorn, nahe ovalem und rundem Fenster. In der Mitte folgt das Vestibulum mit Utriculus und Sacculus. Oben und hinten gehen drei Schleifen ab, die Bogengänge. Die Ampulle ist die spindelförmige Verdickung am Ende eines Bogens, kurz vor seiner Mündung in den Utriculus.
Die Macula densa ist eine Zellgruppe im distalen Tubulus der Niere und gehört zum juxtaglomerulären Apparat. Mit den Maculae des Innenohrs teilt sie nur den Namen, und in den Bogengängen sitzt ohnehin keine Macula, sondern die Crista ampullaris.
Quiz
Aussage 1
Die inneren Haarzellen des Corti-Organs stehen in drei Reihen auf der vom Modiolus abgewandten Seite des Corti-Tunnels.
Das beschreibt die äußeren Haarzellen. Die inneren bilden eine einzige Reihe modiolusseitig vor dem Tunnel.
Aussage 2
Die Endolymphe des Innenohrs enthält viel \(\ce{K+}\) und wenig \(\ce{Na+}\).
Die Stria vascularis pumpt \(\ce{K+}\) in die Endolymphe, ihr Ionenmuster gleicht dem Zellinneren.
Aussage 3
In der Ampulle jedes Bogengangs liegt eine Crista ampullaris, deren Haarzellen in eine otolithenfreie Cupula ragen.
Die Cupula trägt keine Otolithen und ist so dicht wie die Endolymphe, sie reagiert deshalb auf Drehung statt auf Schwerkraft.
Aussage 4
Die Macula-Organe von Sacculus und Utriculus sind die Rezeptoren für Drehbeschleunigungen des Kopfes.
Die Maculae erfassen Linearbeschleunigung und Kopflage. Drehbeschleunigung messen die Bogengänge.
Aussage 5
Die Perilymphe in der Scala tympani ist ähnlich \(\ce{K+}\)-reich wie die Endolymphe des Ductus cochlearis.
Die Perilymphe ist \(\ce{K+}\)-arm und \(\ce{Na+}\)-reich, sie gleicht normaler Extrazellulärflüssigkeit.
Aussage 6
Die Stereocilien der Haarzellen im Corti-Organ ragen in den endolymphgefüllten Raum.
Sie ragen in den Endolymphraum, nicht in die Perilymphe. Deshalb kann bei Auslenkung \(\ce{K+}\) einströmen.
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