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„Knackpunkt“ des Hörsystems entschlüsselt

Signalübertragung im Gehirn „Knackpunkt“ des Hörsystems entschlüsselt

Weltweit beschäftigen sich Hörforscher mit der Frage, wie Lebewesen Töne und Geräusche empfangen und mit Hilfe des Gehirns verarbeiten. Göttinger Wissenschaftler konnten jetzt zeigen, dass der Bereich des „besten Hörens“ im Innenohr besonders intensiv vom Gehirn ausgelesen wird.

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Weltweit beschäftigen sich Hörforscher mit der Frage, wie Lebewesen Töne und Geräusche empfangen und mit Hilfe des Gehirns verarbeiten. Göttinger Wissenschaftler konnten jetzt zeigen, dass der Bereich des „besten Hörens“ im Innenohr besonders intensiv vom Gehirn ausgelesen wird.

Auf seinem Weg zum Innenohr passiert der Schall das äußere Ohr, trifft dann auf das Trommelfell und bringt Hammer, Amboss und Steigbügel zum Vibrieren. Der Steigbügel versetzt dann die Flüssigkeit und Basilarmembran in der Hörschnecke in Schwingung.

Auf dieser feinen Membran reihen sich einige Tausend Haarzellen aneinander. In Abhängigkeit von der Schallfrequenz bewegt sich ein Ort auf der Basilarmembran in bestimmten Maße. Die Haarzellen an dieser Stelle reagieren damit nur auf eine bestimmte Tonhöhe. Die für das Hören unabdingbaren inneren Haarzellen nehmen mit feinen Härchen die Schwingungen wahr, geben dann chemische Botenstoffe ab, woraufhin Hörnervenfaser die Hörinformation ans Gehirn übertragen.

Am Beispiel von Mäusen und Wüstenrennmäusen konnten Prof. Moser und sein Team vom Göttinger DFG-Forschungszentrum „Molekularphysiologie des Gehirns“ (CMPB) nun unter anderem zeigen, dass innere Haarzellen und Hörnervenfasern im Frequenzbereich mit der höchsten Schallempfindlichkeit über erheblich mehr Synapsen verfügen. Dies entspricht dem Bereich des besten Hörens. In der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Zusammenarbeit mit der Gruppe um Dr. Alexander Egner und Prof. Stefan W. Hell vom Göttinger Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie gelang es, molekulare Bausteine dieser Synapsen mit neuen lichtmikroskopischen Methoden, der STED-Mikroskopie, hochauflösend abzubilden.

Unter dem konfokalen Mikroskop konnten die Forscher einzelne Synapsen auch „live“ beobachten. So erhielten sie wichtige neue Einblicke in die Struktur und Funktion der Synapsen. Diese Kontaktstellen zwischen Haarzellen und dem nachgeschalteten Hörnerv gelten als echter „Knackpunkt“ im Hörsystem, weil ausnahmslos alle vom Ohr empfangenen Informationen diese Stellen passieren. „Wir können nun einzelne Zwischenschritte der Signalübertragung von den inneren Haarzellen im Innenohr zum Hörnerv viel besser verstehen“ sagt Prof. Tobias Moser, Leiter des Innenohr-Labors an der Universitätsmedizin Göttingen.

Außerdem zeigte sich bei der im Onlinemagazin „Nature Neuroscience“ veröffentlichten Untersuchung, dass sich die Synapsen der Haarzellen an verschiedenen Frequenzbereichen im Mittel ähnlich verhalten. In jedem Frequenzbereich und sogar innerhalb einer einzelnen Haarzelle reagieren die einzelnen Synapsen jedoch unterschiedlich stark auf Reizung. Prof. Moser: „Dies könnte erklären, wie von den verschiedenen Hörnervenfasern, die mit derselben inneren Haarzelle verbunden sind, sehr leise Geräusche wie das Summen einer Biene wie auch lauter Lärm, den ein Flugzeug beim Starten macht, übertragen werden kann.“ jes/umg

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