Christine Pauli

Medizin- und Wissenschaftsjournalistin, Saarbrücken

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Wie funktioniert das Gehör?

Ob Tag oder Nacht – unser Gehör schläft nie. Ständig sind wir einer Flut von Geräuschen ausgesetzt, die unser Gehirn zu verarbeiten hat. Doch dort müssen die Informationen erst einmal ankommen.


von Christine Pauli 


"Nicht sehen können trennt von den Dingen, nicht hören können von den Menschen" – so beschrieb bereits der Philosoph Immanuel Kant (1724 – 1804) das Los der Tauben und Schwerhörigen.


 „Hören bedeutet Kontakt zu anderen Menschen haben“ weiß auch der Experte Professor Dr. med. Bernhard Schick, Direktor der Klinik und Poliklinik für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde am Universitätsklinikum des Saarlandes. Er hielt im Rahmen eines Patientenkongresses einen Vortrag zum Thema „Wie funktioniert das Gehör?“.

 


Verlieren wir die Fähigkeit hören zu können, geraten wir ins soziale Abseits – Depressionen und gesellschaftliche Isolation können die unangenehmen Folgen sein. Das Thema ist brisant: in Deutschland sind etwa 11 Millionen Menschen von Hörschäden betroffen!


Wichtigstes Werkzeug unseres Gehörs ist das Ohr: Es nimmt Schallwellen auf, formt sie in elektronische Impulse um - und leitet sie entlang des Hörnervs zum Gehirn.

 


 

Dies sind die Hauptkomponenten unseres Ohres:

 

-            Außenohr (mit Ohrmuschel, äußerer Gehörgang und Trommelfell)

-            Mittelohr (mit Hammer, Amboß und Steigbügel)

-            Innenohr (mit Hörschnecke)

 

 

 

Unsere Umgebung verursacht die unterschiedlichsten akustischen Signale – seien es Stimmen, Motorengeräusche, der Klang einer Violine oder einfach nur das Summen eines Kühlschranks. Diese so genannten Schallquellen bringen die Luft in ihrer Umgebung zum Schwingen. Wellenförmig breitet sich der Schall dann aus, immer weiter weg von der eigentlichen Geräuschquelle. Bis er auf unsere Ohrmuscheln trifft,  die alle Schallwellen wie ein Trichter sammelt und auch verstärkt.


 

Wie hoch oder tief ein Geräusch ist, wird durch die so genannte Tonfrequenz ausgedrückt und in Hertz (Hz) gemessen. Je öfter eine Schallwelle während ihrer Wanderung in einer Sekunde auf und ab schwingt, umso höher  ist ihre Frequenz. Und je höher die Frequenz, umso höher erscheint uns ein Ton. 



Ein gesunder Mensch kann Frequenzen von 20 bis 18.000 Hertz wahrnehmen. 


In der Tierwelt sieht es anders aus: Meeressäuger beispielsweise kommunizieren über sehr tieffrequente Töne.



Wie laut ein Geräusch ist, hängt von der Druckintensität einer Schallwelle ab. Die Maßeinheit hierfür heißt Dezibel (dB). Steigert sich ein Geräusch um 10 dB, so hören wir es doppelt so laut. Eine normale Unterhaltung findet bei etwa 60 dB statt.


 

Gemeinsam mit Trommelfell und Gehörgang bildet die Ohrmuschel das Außenohr
Da wir mit zwei Ohren ausgestattet sind, registrieren wir problemlos aus welcher Richtung ein Geräusch den Weg zu uns findet: „Die Schallwellen kommen an einem Ohr zuerst an, dadurch orten wir die Schallquelle“ erklärt Schick. 


Übrigens: Im Gegensatz zum Menschen können viele Tiere diesen „Geräuschtrichter“ entsprechend der Richtung des Schalls verstellen.



Hat die Schallwelle unsere Ohrmuschel passiert, geht ihre Reise weiter durch den äußeren Gehörgang – vorbei an den Ohrschmalzdrüsen. 



Viele Menschen glauben, ihre Ohren täglich vom Ohrschmal befreien zu müssen. Doch Ohrenschmalz ist wichtig! Er hält unseren Gehörgang sauber und trocken. Bakterien und Pilze breiten sich so erst gar nicht aus. 



Überschüssiger Schmalz wird übrigens von kleinen Härchen nach draußen befördert, wo er problemlos mit einem Tuch abgewischt werden kann. Doch Vorsicht! Niemals mit einem Wattestäbchen in den Gehörgang eindringen, denn schnell entstehen so Entzündungen. Deshalb sollte man beim Duschen die Ohren einfach mitwaschen und danach nur abtupfen oder trocken föhnen.


 

Der Schall muss durch Flüssigkeit

Nachdem der Schall den äußeren Gehörgang durchwandert hat, klopfen seine wellenförmigen Bewegungen auf das erbsengroße Trommelfell. Dieses beginnt daraufhin zu schwingen und leitet die Schallwellen zum Mittelohr weiter: Hier findet man auf nur einem Quadratzentimeter die drei kleinsten Knochen des Menschen: Hammer, Amboss und Steigbügel. Der Hammer nimmt die feinen Schwingungen des großflächigen Trommelfells auf und übergibt sie über den Amboss und den Steigbügel auf das kleinere ovale Fenster des Innenohrs.



Dabei wird der Schall um das Zwanzigfache verstärkt. Was auch dringend nötig ist! Denn ohne diese Verstärkung würden wir alle wesentlich schlechter hören: Bisher musste sich die Schallwelle nur über Luftwege ausbreiten, jetzt – beim Übergang ins Innenohr – muss sie erstmals in einem flüssigkeitsgefüllten Raum „weiterreisen“. 



Bei einem solchen Übergang von einem Medium in das andere, würde normalerweise ein großer Teil der Schallenergie verloren gehen. Doch die Natur hat dieses physikalische Problem schlau gelöst: Da das ovale Fenster wesentlich kleiner ist als das Trommelfell, entsteht hier automatisch ein größerer Druck. 



Dieses Phänomen kann man sich folgendermaßen vorstellen: Packt man Kleidungsstücke, die problemlos in einen großen Koffer gepasst haben, in eine kleinere Tasche, so muss man schon ziemlich stark drücken um alles hineinzubekommen. Ähnlich wie dem kleinen Koffer ergeht es der Wand zu Beginn des Innenohrs – hier kommt wesentlich mehr Druck an, als vom Trommelfell ausging. Gleichzeitig wird durch die unterschiedlichen Hebelarme der Gehörknöchelchen der Druck an der Grenze zum Innenohr nochmals erhöht. Der Schall verliert also keine Energie!

 


Im Innenohr angekommen, treffen die Schallwellen auf das eigentliche Hörorgan – die Hörschnecke oder auch Cochlea. Die Cochlea windet sich mit ihren drei flüssigkeitsgefüllten, übereinander liegenden Kanälen wie das Gehäuse einer Schnecke im Innenohr - und ist nur etwa 33 Millimeter lang. Vom Boden des mittleren Kanals aus strecken sich die so genannten Haarzellen in die Höhe, die in vier Reihen angeordnet sind: drei Reihen mit äußeren und eine Reihe mit so genannten inneren Haarzellen. Gemeinsam mit den angrenzenden Stützzellen bilden diese Sinneszellen das so genannte Corti-Organ.



Dies sind die Aufgaben der Haarzellen:

•           Die äußeren Haarzellen (drei Reihen) verstärken die Schallwanderwellen

•           Die inneren Haarzellen (eine Reihe) verwandeln  mechanische Schwingungen in Nervenimpulse (dieser Prozess wird Transduktion genannt),

 

 

Erreichen die wellenförmigen Bewegungen  des Schalls unsere Cochlea, so erhalten die Haarzellen  das Signal „Hier kommt eine Information“. Die Schallwellen berühren die äußeren Haarzellen, diese ziehen sich daraufhin  zusammen und wieder auseinander. „Dabei hilft ihnen ein besonderer Eiweißstoff: das Membranprotein  Prestin, das an der Spitze der Haarzellen sitzt“ erklärt Professor Schick. Dieser „Verstärker“ wurde erst im Jahr 2002 von Wissenschaftlern entdeckt! Wie ein Akkordeon können sich die Haarzellen mit dessen Hilfe verkürzen oder verlängern. Forscher haben herausgefunden, dass genetisch veränderte Mäuse, denen das Gen für Prestin fehlt, wesentlich schlechter hören als gesunde Mäuse.


 

Die inneren Haarzellen gestalten den Schall in elektrische Energie um

Die äußeren Haarzellen beginnen  kurz nach dem Eintreffen der Schallwellen also regelrecht zu „hüpfen“ - und verstärken so die in ihrer Umgebung stattfinden Wellenbewegungen des Schalls. Schnell erreichen die Bewegungen auch die inneren Haarzellen. „Die Aufgabe der inneren Haarzelle ist es, den Schall in elektrische Energie umzugestalten“, erklärt der Professor. Diese Energie wird an etwa 20 Nervenzellen weitergeleitet, deren Fortsätze den Hörnerv bilden. Entlang des Hörnervs wandern die Signale  weiter in den Hirnstamm. Dort laufen sie über eine Reihe von Umschaltstationen. Letztendlich landen die  Informationen in der Hörrinde unseres Großhirns. Erst jetzt wird uns bewusst, dass wir etwas hören. Geschätzte 100 Millionen Nervenzellen sind an dem Hörvorgang beteiligt. Etwa 10% unseres Gehirns verarbeiten ununterbrochen Informationen unseres Gehöres. Im Gegensatz zu unseren Augen können wir die Ohren niemals verschließen. „Unsere Ohren sind die zuverlässigste Verbindung zur Umwelt  - selbst im Schlaf ist das Gehör wach“ erklärt der Mediziner Schick.


 

In der Hörschnecke entscheidet sich, ob wir hohe oder tiefe Töne hören


Doch wie können wir unterschiedliche Töne – also unterschiedliche Frequenzen wahrnehmen?


Während der Schall durch die Hörschnecke wandert  wird er analysiert: Sind es hohe oder tiefe Töne, die  hier eintreffen? Hohe Töne haben eine hohe Frequenz, das heißt ihre Schallwellen schwingen innerhalb einer Sekunde wesentlich öfter als die von tiefen Tönen. Die Folge: Treffen hohe Töne im Innenohr ein, dann berühren sie die Haarzellen automatisch früher als die „längeren“ Wellen der tiefen Töne. 



Schallwellen der hohen Töne treffen bereits in der Nähe des ovalen Fensters der Cochlea auf das Corti-Organ. Tiefere Töne dagegen bringen vor allem den oberen Teil der Hörschnecke zum Schwingen. „Jede Tonhöhe hat auf der Hörschnecke einen bestimmten Ort“ erklärt Schick. Über die inneren Haarzellen wir somit auch die Information vermittelt, wo in der Cochlea die Schallwelle aufgetroffen ist. Unser Gehirn registriert: das war ein hoher oder das war ein tiefer Ton. Für diese Erkenntnisse erhielt Georg von Békésy 1961 den Nobelpreis.



Besonders tiefe Töne dringen nicht nur durch den Gehörgang ins Innenohr, sondern auch direkt durch den Schädelknochen. Beim Sprechen beispielsweise gelangen über diese Knochenleitung die tieferen Töne stärker in das Innenohr.

 

 

Ältere Menschen haben Schwierigkeiten hohe Töne wahrzunehmen

Jeder Mensch hat von Geburt an etwa 50.000 Haarzellen. Doch diese Zellen können sich nicht regenerieren! Das heißt, mit dem Alter büßen wir unweigerlich Haarzellen ein. Etwa ein Drittel aller 70-Jährigen hört deshalb schlecht! Erkrankungen, bestimmte Medikamente und vor allem Geräuschbelastungen können die daraus resultierende Schwerhörigkeit zusätzlich vorantreiben. Besonders die in der Hörschnecke weiter vorne liegenden Haarzellen sterben zuerst ab. „Aus diesem Grund können ältere Menschen hohe Töne nicht mehr so gut wahrnehmen“ erklärt Professor Schick. Deshalb ist es hilfreich, ältere Menschen mit tiefer Stimme anzusprechen. Die Betroffen tun sich außerdem schwer, Wörter mit "f", "s" oder "sch" zu erkennen – oder auch  einzelne Stimmen vor allgemeinem Gemurmel im Hintergrund zu verstehen.

 

 

So macht sich eine Schwerhörigkeit bemerkbar

 

-            Hörschwierigkeiten (zunächst bei hohen später auch bei tiefen Tönen)

-            Gesprochenen Sprache wird nicht mehr verstanden (besonders bei Hintergrundgeräuschen)

-            Selbst laute Geräusche erscheinen unverständlich

 

 

 

Schwerhörige Menschen sollten ein Hörgerät tragen, um Geräusche lauter wahrnehmen zu können. Hörgeräte bestehen aus einem winzigen Mikrophon, einem Verstärker und einem Lautsprecher. Je nach den individuellen Bedürfnissen des Patienten, kann das Gerät unterschiedliche Frequenzbereiche verstärken. Sind die Haarzellen nahezu ganz zerstört hilft ein Cochlea-Implantat.



 

Neugeborenen-Screening: Hörfehler möglichst früh feststellen

Mediziner haben verschiedene Prüfverfahren, um herauszufinden, ob unser Gehör richtig funktioniert. Bereits das „Neugeborenen-Screenings“ während der ersten Lebenstage eines Kindes deckt mögliche Hörfehler auf.



Dabei setzen Ärzte vorsichtig eine kleine Sonde in das Baby-Ohr, die Klicklaute von sich gibt (meist mit einer Stärke von 70 dB). Gesunde Ohren antworten auf diesen akustischen Reiz mit winzigen Schwingungen, die von einem angeschlossenen Messgerät registriert werden. Gemessen werden dabei die so genannten "otoakustische Emissionen". Diese entstehen, wenn der akustische Reiz auf die Haarzellen trifft - und können mit Hilfe eines Mikrophons abgehört werden. „Es ist ein Test, ob die Haarzellen richtig funktionieren“ erklärt Professor Schick während seines Vortrages. 


Das Besondere:

Sind die äußeren Haarzellen beschädigt, so bleiben die „otoakustische Emissionen“ aus – das Kind leidet möglicherweise an einer Innenohrschwerhörigkeit. In diesem Fall sollte die Messung innerhalb der nächsten Tage wiederholt werden. Die Untersuchung beider Ohren dauert zwischen 5 und 20 Minuten, und ist für das Neugeborene völlig schmerzfrei.

 

 

Was ist die BERA?

Je nachdem welcher Bereich des Hörvorgangs überprüft werden soll, gibt es weitere Untersuchungsmethoden. So kann unter anderem die Informations-Weitervermittlung im Gehirn analysiert werden: „Wir können herausfinden, wann die Informationen des Hörorgans hier ankommen“ erklärt Professor Schick. Erkrankungen des Hörnervs beispielsweise lassen sich so aufdecken.


 

Eine solche Untersuchung ist die Hirnstammaudiometrie - auch BERA genannt (Brainstem evoked response audiometry), die etwa 45  Minuten dauert. Mediziner überprüfen dabei, wie aktiv die Gehirnregionen um das Ohr sind, kurz nachdem der Patient ein Geräusch wahrgenommen hat. Innerhalb von Millisekunden, nachdem eine Schallwelle unsere Ohrmuschel erreicht hat, über Gehörknöchelchen und Trommelfell weitervermittelt wurde,  reagiert das Innenohr mit einer – für Nervenbahnen typische - elektrischen Erregung. Diese bahnt sich ihren Weg über Hörnerv und Hirnstamm bis zur Hörrinde, wo das menschliche Gehirn den Schall endgültig interpretiert. Bei der BERA-Untersuchung wird vor allem die Informationsvermittlung im Hirnstamm verfolgt. Ähnliche Tests untersuchen dagegen die Übertragung durch den Hörnerv (ECochG - Test) oder direkt die Reaktionen der Hirnrinde (CERA - Untersuchung).



Bei der BERA-Untersuchung werden beide Ohren hintereinander mit kurzen Klicks beschallt. Ist die Hörbahn intakt, können Ärzte daraufhin an bestimmten Punkten unserer Kopfoberfläche so genannte Hirnstrom-Aktivitäten messen. Ein so genanntes  Elektroenzephalogramm (EEG Hirnströme) wird erstellt,  und anschließend mit Hilfe  von Computerprogrammen weiter verarbeitet. Die verschiedenen elektrischen Reaktionen, die der Klick über das Hörorgan in den weiter verarbeitenden Gehirnregionen erzeugt hat, lassen sich in einer Kurve darstellen: Entsteht in den ersten 7 ms nach dem akustischen Reiz die typische Welle V, so gelangt die Information problemlos bis zum Hirnstamm – und ein Großteil der Hörbahn gilt als intakt. Verändert der Arzt die Stärke der Klicks, so kann er auch die Hörschwelle ermitteln, also jene Lautstärke, die das Ohr noch eben so wahrnimmt. Sowohl Erwachsene als auch Kinder können an einem solchen Test teilnehmen. Wichtig ist, dass die Untersuchung ohne akustische Störung stattfindet. Deshalb wird sie oft in einer schalldichten Kabine durchgeführt.



Dies sind weitere Hörtests

-            Tympanometrie (Untersucht die Beweglichkeit des Trommelfells und der Gehörknöchelchen)

-            Schwellenaudiometrie (Misst wie laut ein Geräusch sein muss, damit der Patient es noch wahrnehmen kann)

-            Überprüfen der Knochenleitung (unterscheidet zwischen Mittelohr- und Innenohrschäden)



Aber besonders die Vorgänge in unserem Gehirn stellen Forscher noch immer vor Rätsel: „Hier ist noch lange nicht alles bekannt“ erklärt Professor Schick. Somit bleibt die Frage, wie wir ein Geräusch verarbeiten - also wie unser Gehör funktioniert, auch weiterhin ein spannendes Thema für Ärzte, Wissenschaftler und natürlich auch für Patienten.