Physiologie der Sinnesorgane

Informationsverarbeitung von Innenohrschnecke bis Gehirn; Hörtests, ERA

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© H. Hinghofer-Szalkay 

Audiogramm, Audiometrie: audire = hören, γραφή =  Aufzeichnung, μέτρον = Maß
Heschl'sche Querwindung:  Richard  Heschl
Mikrophonpotentiale: μικρός = klein, φωνή = Laut, Ton, potentia = Stärke, Macht, Kraft, Leistung
Rinne-Test: Heinrich Rinne
Schwabach-Test: Dagobert Schwabach
Tonotopie: τόνος = Saite, Spannung; τόπος = Stelle, Ort
Weber-Test: Ernst  Weber



Wie auch in anderen Sinnesbahnen, gibt es in der Hörbahn aszendierende (zuleitende) und deszendierende (modifizierende) Fasersysteme. Hauptstationen der subkortikalen auditiven Informationsverarbeitung sind die Cochleariskerne, die obere Olive, die unteren Vierhügel und die medialen Kniehöcker. Sie alle enthalten auf bestimmte Aufgaben spezialisierte Nervenzellen, z.B. Seitenvergleich (Richtungshören) in der Olive oder Mustererkennung und Reflexmanagement in darüberliegenden Kernen.

Die kortikale Projektion erfolgt in die Heschl'sche Querwindung, in der - mit Frequenzabbildung (Tonotopie) ähnlich wie im Corti-schen Organ - Schwellen-, Zeit- und Frequenzanalysen sowie Seitenvergleiche und Erkennung von Reizformen (Vergleich mit abgespeicherten Mustern) erfolgen.

Zur Untersuchung des auditiven Systems kommen z.B. Stimmgabeltests, Audiografie (Ton-, Sprach- etc) und objektivierbare Messungen physiologischer Funktionszeichen (Impedanzaudiometrie, kochleäre Mikrophonpotentiale, oto-akustische Emissionen (TEOAE), Hirnstammpotentiale (BERA), akustisch evozierte Potentiale) in Frage.


Stationen der Hörbahn Audiometrie Mikrophonpotentiale, BERA etc


>Abbildung: Hörbahn 
Nach einer Vorlage in edoctoronline.com 

Fasersysteme keruzen im Trapezkörper des Hirnstamms und auch darüber (zwischen den Lemniskuskernen und auf kortikaler Ebene). Dies ist für das Richtungshören entscheidend (Seitenvergleiche). Synaptische Verarbeitung erfolgt auf mehreren Ebenen (Kochleariskerne, obere Olive, untere Kniehöcker, medialer Kniehöcker, Hörrinde)     Deszendierende Fasern (strichliert) verstellen die Empfindlichkeit des Innenohrs

Akustische Information wird im Gehirn sehr rasch und sehr präzise verarbeitet. Dies ermöglicht eine prompte Reaktion auf Schallreize, wie Orientierungsbewegungen (und damit Einstellen des Kopfes in Richtung zur Schallquelle, um das Gehörte auch sehen zu können) oder Fluchtbewegungen (auf unerwartete und bedrohliche Geräusche).

  Mindestens vier Umschaltungen erfolgen zwischen dem Gehörorgan und der Hörrinde (auditiver Kortex: Heschl'sche Querwindung ) im Gehirn. Dabei bleibt der Frequenzbezug vom entsprechenden Ort der Innenohrschnecke bis zur entsprechenden kortikalen Abbildung erhalten (Tonotopie : Frequenzabbildung).

Weiters erlaubt eine ausgeprägte Divergenz die parallele Verarbeitung der aufgenommenen Schallinformation auf mehrere Kerne des Hirnstamms. So wird auch ein intensiver Seitenvergleich des afferenten Informationsstroms vorgenommen, was dem Richtungshören zugute kommt.

  Schon im nucleus cochlearis finden sich spezialisierte Zellpopulationen: Einige antworten proportional entsprechend dem Aktionspotentialmuster ihrer Afferenzen ("primary like"), andere differentiell, d.h. nur auf Anfang und Ende ihres Reizes, wieder andere kontrastieren das Frequenzmuster durch laterale Inhibition

  Die obere Olive vergleicht Eingänge von beiden Ohren (Laufzeit, Intensität) und dient dem Richtungshören

  Die weitere Verarbeitung (Mustererkennung, Auslösung akustischer Fluchtreflexe etc) erfolgt auf der Ebene von colliculi inferiores und corpus geniculatum mediale des Thalamus, bevor die aufgearbeitete Information dem primären Hörzentrum im Schläfenlappen zufließt.

  Die Heschl'sche Querwindung (gyri temporales transversi, planum temporale) sind in der linken Hemisphäre stärker ausgeprägt als auf der Gegenseite. Hier erfolgt eine tonotope Projektion von der Innenohrschnecke, d.h. entsprechend den Frequenzanteilen der akustischen Reizmuster.

In den Schichten III und IV der sechsschichtigen Hörrinde erfolgen - räumlich separiert - Analysen der Aktivierungsschwelle, der Wechselwirkung zwischen beiden Ohren, der Latenzzeit und der jeweiligen Frequenzanteile.



<Abbildung: Hörverlust-Diagramm (Ton-Audiometrie)


Schwerhörigkeit kann im Bereich des Trommelfells, der Gehörknöchelchen, des Innenohrs, des N. acusticus oder im Gehirn seine Ursache haben. Durch subjektive und objektive Untersuchungen versucht man, die Lokalisation der Störung zu finden.

  Die Bestimmung des Hörvermögens für Geräuschmuster und Tonfrequenzen nennt man (Ton-, Sprach- etc.) Audiometrie, das Prüfergebnis ein Audiogramm . Bei der Audiometrie werden definierte Schallreize über Kopfhörer vorgespielt und Reizschwellenwerte und akustisches Verständnis überprüft.

Ton (schwellen) audiometrie
benützt reine Töne (definierte Frequenz), die entsprechend der Empfindlichkeit des Ohres (
s. dort) mit unterschiedlicher Schallintensität angeboten werden. Das Audiogramm stellt die Abweichung von der normalen Frequenzempfindlichkeit bei den jeweiligen Frequenzen dar, ist also im Idealfall eine Linie bei "Abweichung null" (weniger als 20 dB Hörverlust, <Abbildung).

Besonders wichtig ist der Hauptfrequenzbereich der Stimme und Sprache (250-3000 Hz); sie wird insbesondere mit der
Sprachaudiometrie getestet.

Einfache Tests sind Flüsterproben sowie

Stimmgabelversuche:

  Beim Weber-Test wird die Stimmgabel auf den Scheitel gesetzt und auf Symmetrie geprüft (Ton “im Kopf” oder seitenverlagert?). Normalerweise hört man den Ton auf beiden Seiten gleich laut (symmetrische Reizverteilung). Bei Innenohrschaden verlagert man die Tonwahrnehmung auf die gesunde Seite, da hier die Übertragung auf neurale Erregung besser funktioniert. Bei einer einseitigen Störung der Schalleitung hingegen wird der Ton auf die geschädigte Seite lateralisiert, da einerseits weniger Schallenergie über das kranke Mittelohr abgestrahlt wird, andererseits hier die Sinneszellen empfindlicher geworden sind (adaptiert haben).


>Abbildung: Testung der Schalleitung mittels Stimmgabelversuchen
Kombiniert nach Vorlagen in nursingcrib.com

Der Weber-Versuch prüft auf Symmetrie, der Rinne-Versuch, ob die "Luftleitung länger ist als die Knochenleitung"
  Der Rinne-Test vergleicht die “Luft”- und “Knochenleitung”: Wird die Stimmgabel bei Anlegen an den Schädelknochen nicht mehr gehört, sollte sie über die Luftleitung des äußeren Gehörganges immer noch hörbar sein ("Luftleitung länger als Knochenleitung") - auch bei Innenohrschädigung (Impedanzanpassung durch das Mittelohr). Bei gestörter Schallleitung, z.B. einer Mittelohreiterung, ist das nicht der Fall: Hier wird umgekehrt die "Knochenleitung länger als die Luftleitung".

Eine Kombination beider Versuche (Weber + Rinne) kann sowohl die Seite einer Hörschädigung als auch deren Ursache eingrenzen. Eine vergleichende Tonschwellenaudiometrie (Luft- und Knochenleitung) kann dies noch genauer.
 

  Der Schwabach-Test vergleicht das Hörvermögen von Patient und Untersucher (sinnvoll unter der Annahme, dass die untersuchende Person über ein normales Hörvermögen verfügt).

  Cochleäre Mikrophonpotentiale können in der Nähe des foramen rotundum abgeleitet werden und geben Aufschluss über die Intaktheit des Corti-Organs (vor allem der äußeren Haarzellen).

Bei der Impedanzaudiometrie (Tympanometrie) wird das (durch die Spannung des Trommelfells beeinflusste) Echo ermittelt, das bei Beschallung des Ohres auftritt.

     Funktionstest der äußeren Haarzellen: Ein mit einem reinen Ton beschalltes Ohr antwortet kurzzeitig - aufgrund der Verstärkungsfunktion äußerer Haarzellen - mit oto-akustischen Emissionen (transient evoked oto-acoustic emissions, TEOAEs).

Die Ableitung solcher - z.B. auf einen Klick auftretenden - Signale (mittels in den äußeren Gehörgang eingeführten Mikrophons) dient als objektiver Hörtest (Mitarbeit der untersuchten Person nicht notwendig) und wird u.a. bei Neugeborenen verwendet (Screening auf Schwerhörigkeit).

  
  Über Elektroden am Mastoid lassen sich Potentialverläufe ableiten, welche die akustische Informationsverarbeitung im Hirnstamm widerspiegeln (brainstem evoked response audiometry, BERA). Man spricht von frühen akustisch evozierten Potentialen, weil sie noch vor Befassung des Großhirns auftreten. Sie lassen eine Differentialdiagnose zwischen kochleären und "retrokochleären" Hörstörungen zu (objektiver Hörtest - ERA: evoked response audiometry). 

     Die Bestimmung akustisch evozierter Potentiale (AEP) aus Hirnstromableitungen ermöglicht eine objektive Funktionstestung des Hörorgans auf höherer Ebene. AEPs gehören in die Gruppe ereigniskorrelierter Potentiale.




Kontraktion der Mittelohrmuskeln (m. tensor tympani, m. stapedius) verringert die Schallübertragung and das Innenohr; reflektorisch schützt dies bei Lärm vor Überreizung. Lähmung dieser Muskeln (z.B. bei Fazialisparese → Inaktivierung des Stapedius) führt zu Hyperakusis, d.h. pathologischer Feinhörigkeit (Lärmempfindlichkeit).




Eine Reise durch die Physiologie


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