Grundlagenforschung: Was bewegt die inneren Haarsinneszellen?

Spiralige Form einer Cochlea mit insgesamt 4,5 Windungen. Die knöcherne Cochleawand wurde entfernt. © Anthony W. Gummer, Tübingen

Ursache vieler Schwerhörigkeiten ist eine Fehlfunktion der Hörschnecke (Cochlea). Ihre Funktion und Dysfunktion ist bislang nicht vollständig aufgeklärt. Um menschliche Kommunikation zu ermöglichen, benötigt die Cochlea Eigenschaften, die bisher von keinem künstlich hergestellten System erfüllt werden können. Prof. Anthony Gummer von der Tübinger Universitätsklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde und seinem Team ist es gelungen, grundlegende Erkenntnisse über die Stimulation der sensorischen Zellen der Hörschnecke zu gewinnen. Diese wandeln mechanische Reize in elektrische Signale um, die über den Hörnerv ins Gehirn weitergeleitet werden. Die Entdeckung ist deshalb von außerordentlicher wissenschaftlicher Bedeutung, weil der Mechanismus Kräfte erzeugt, die gegen die Reibungsverluste in der Cochlea wirken und dadurch eine optimale Reizung des Hörnervs ermöglichen. Ein Ausfall dieses Mechanismus führt zwangsläufig zu hochgradiger Schwerhörigkeit und zum Verlust des Sprachverständnisses.

Diese Erkenntnisse wurden am 14.2. in Proceedings National Academy Sciences U.S.A. 103, 2120-2125, 2006 publiziert.

Die sensorischen Zellen in der Hörschnecke, innere Haarsinneszellen genannt, wandeln schallinduzierte Bewegungen in ein elektrisches Signal um. Die Umwandlung findet in einem Bündel von Haaren statt, das sich auf einem Ende der Zelle befindet. Mit einer Länge von nur 1 bis 8 Mikrometer (d.h. Millionstel eines Meters) sind die Haare außerordentlich kurz. Bei gerade wahrnehmbaren Lautstärken werden die Haare um den Bruchteil eines Nanometers (d.h. Tausendstel eines Mikrometers) ausgelenkt. Bislang war nicht bekannt, wodurch das Bündel bewegt wird.

Die Tübinger Forscher haben nun den adäquaten Reiz für die atomaren Bewegungen aufgedeckt: Mittels eines hochempfindlichen Laserinterferometers konnten sie zeigen, dass das Zellende, in dem das Haarbündel eingebettet ist, sich entgegengesetzt zu einer darüber liegenden Deckmembran bewegt. Dieser Impuls versetzt die Flüssigkeit um das Haarbündel in Bewegung und lenkt dadurch das Haarbündel aus. Es ist, als ob Wasser in einem Gummischlauch durch Quetschen mit der Hand in Bewegung versetzt wird. Dabei beträgt der Abstand zwischen Haarzelle und Deckmembran jedoch nur 4 bis 8 Mikrometer und das Quetschen findet mindestens dreitausend Mal pro Sekunde (3 kHz) statt.

Ansprechpartner für nähere Informationen:

Universitätsklinikum Tübingen
Klinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde,
Sektion Physiologische Akustik und Kommunikation
Prof. Dr. Anthony W. Gummer
Dr. Manuela Nowotny
E-Mail anthony.gummer@uni-tuebingen.de
Tel. 0 70 71/29-8 81 91, Fax 0 70 71/29-41 74

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Dr. Ellen Katz idw

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