Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie das Ohr zwischen Lärm und Flüstern unterscheidet

19.02.2009
Wissenschaftler aus Göttingen haben herausgefunden, welche zellulären Mechanismen der Verarbeitung unterschiedlicher Schallstärken zu Grunde liegen

Das menschliche Gehör ist in der Lage, ein immenses Lautstärkespektrum wahrzunehmen.

Der Lärm eines startenden Jumbojets beispielsweise drückt eine Million Mal stärker auf unser Trommelfell, als das Summen einer Mücke. Dennoch können wir alle Lautstärken, die dazwischen liegen, nicht nur hören, sondern auch auseinanderhalten.

Wie bringt es das Ohr fertig, eine so weite Palette von Lautstärken abzudecken? Göttinger Wissenschaftler am Bernstein Zentrum für Computational Neuroscience haben sich unter der Leitung von Prof. Dr. Tobias Moser (Innenohr-Labor an der Universitätsmedizin Göttingen) den Mechanismus dahinter genauer angesehen.

Das Geheimnis liegt offenbar darin, wie die kleinen Haarzellen im Innenohr Signale an die nachgeschalteten Nervenfasern weitergeben. Die Ergebnisse der Arbeit werden in der Fachzeitschrift "Proceedings of the National Academy of Sciences" veröffentlicht.

Das passiert im Ohr, wenn wir hören: Eine Schallwelle bringt zunächst das Trommelfell zum Schwingen - diese Bewegung wird als Druckwelle im Ohr weitergeleitet und setzt letztlich im Innenohr winzige Härchen auf so genannten Haarzellen in Bewegung. Die Haarzellen wandeln die Schwingungen der Härchen in Nervenimpulse um. Jede Haarzelle steht mit bis zu zwanzig nachgeschalteten Nervenfasern in Kontakt.

Je nach Lautstärke aktiviert die Haarzelle eine unterschiedliche Anzahl dieser nachgeschalteten Nervenfasern. Die Übertragungseffizienz an den Kontaktstellen zwischen Haarzelle und Nervenfaser ist je nach Kontaktstelle unterschiedlich: Manche nachgeschalteten Zellen reagieren schon bei leisen Tönen, andere erst bei lauten.

Wie die Haarzellen dabei vorgehen, haben Professor Moser und seine Kollegen im Innenohr der Maus untersucht. Dabei konnten sie einen für Nervenzellen recht ungewöhnlichen Mechanismus aufdecken: Durch das Auslenken der Härchen einer Haarzelle verändert sich die elektrische Spannung über ihrer Zellmembran - und zwar umso mehr, je lauter das Signal ist.

Diese Spannungsänderung öffnet spannungsgeregelte Kalziumkanäle, die sich an den Kontaktstellen zu den nachgeschalteten Nervenfasern befinden. Kalzium kann durch diese Kanäle ins Zellinnere strömen und verursacht die Signalübertragung von den Haarzellen auf nachgeschaltete Zellen. Die Arbeitsgruppe konnte zeigen: an den Kontaktstellen einer Haarzelle fließt verschieden viel Kalzium ein, obwohl alle Kalziumkanäle durch die gleiche Spannung gesteuert werden.

"Diese Unterschiede zwischen den verschiedenen Kontaktstellen einer Haarzelle könnte erklären, warum an einigen Kontaktstellen bereits schwache Signale weitergeleitet werden, während andere Kontaktstellen erst bei stärkeren Signalen aktiv werden", sagt Prof. Dr. Tobias Moser.

Woher aber kommen diese Unterschiede in der einströmenden Kalziummenge? Mit ihren Experimenten konnten die Wissenschaftler zeigen, dass es zwei Gründe dafür gibt. Die Zahl der Kalziumkanäle ist von Kontaktstelle zu Kontaktstelle unterschiedlich. Außerdem reagieren die Kalziumkanäle in verschiedenen Kontaktstellen auch bei unterschiedlichen Membranspannungen.

"Die Haarzelle stattet also ihre Kontaktstellen verschieden mit Kalziumkanälen aus, um nachgeschaltete Nervenfasern unterschiedlich stark zu aktivieren und so das gesamte Lautstärkespektrum abzudecken", erklären die Wissenschaftler das Ergebnis. Nun wollen die Wissenschaftler des Bernstein Zentrums die Mechanismen weiter untersuchen, die zu den Unterschieden in der Anzahl und dem Schaltverhalten der Kanäle führen.

Originalveröffentlichung:
Thomas Frank, Darina Khimich, Andreas Neef & Tobias Moser. Mechanisms contributing to synaptic Ca2+ signals and their heterogeneity in hair cells. PNAS, online veröffentlicht , 16-20.02.2009
WEITERE INFORMATIONEN:
Universitätsmedizin Göttingen
Prof. Dr. Tobias Moser
Abteilung Hals-Nasen-Ohrenheilkunde
InnerEarLab
37075 Göttingen
Telefon +49 (0)551 3922837
Email: tmoser@gwdg.de

Dr. Katrin Weigmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.nncn.de
http://www.bccn-goettingen.de
http://www.innerearlab.uni-goettingen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Bei Notfällen wie Herzinfarkt und Schlaganfall immer den Notruf 112 wählen: Jede Minute zählt!
22.06.2017 | Deutsche Herzstiftung e.V./Deutsche Stiftung für Herzforschung

nachricht Tropenviren bald auch in Europa? Bayreuther Forscher untersuchen Folgen des Klimawandels
21.06.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

Forschung zu Stressbewältigung wird diskutiert

21.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Repairon erhält Finanzierung für die Entwicklung künstlicher Herzmuskelgewebe

23.06.2017 | Förderungen Preise

Zukunftstechnologie 3D-Druck: Raubkopien mit sicherem Lizenzmanagement verhindern

23.06.2017 | Informationstechnologie

Virologen der Saar-Uni entdecken neuen Mechanismus, der die Hautkrebs-Entstehung begünstigt

23.06.2017 | Biowissenschaften Chemie