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Göttingen Wichmann entschlüsselt Vorgänge zum Hören
Campus Göttingen Wichmann entschlüsselt Vorgänge zum Hören
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13:59 11.06.2018
An einer Bandsynapse der inneren Haarzellen befinden sich mit Botenstoff gefüllte Kügelchen, die mit dem synaptischen Band (schwarz) verbunden sind. Ausgelöst durch den Schall wandern die Kügelchen nach unten zum synaptischen Spalt und lösen in der gegenüberliegenden Nervenzelle ein elektrisches Signal aus, das ans Gehirn weitergeleitet wird. Quelle: r
Göttingen

Wenn Motörhead los rockt, leistet das Innenohr Schwerstarbeit. Die Schallwellen lösen eine Kette von Aktivitäten aus, an deren Ende schließlich Botenstoffe ausgeschüttet werden. Diese aktivieren dann weitere Nervenzellen. Wie das genau passiert – damit beschäftigt sich Wichmann.

Wie der Schall ins Innenohr gelangt, ist grundsätzlich gut verstanden. Ebenso die Prozesse, die die Schallwellen im Innenohr auslösen. Doch wie das auf Ebene einzelner Moleküle funktioniert – da wird es anspruchsvoll. „Mich interessiert unter anderem, was molekular an den Synapsen der sensorischen Haarzellen im Innenohr passiert“, sagt Wichmann.

Kontaktstellen zwischen zwei Zellen

Synapsen, das sind Kontaktstellen zwischen zwei Zellen, die Signale über chemische Botenstoffe weiterleiten und so etwa Umweltreize ins Gehirn weitergeben. Treffen Schallwellen am Ohr ein, müssen diese mechanischen Reize in elektrische Signale umgewandelt werden.

Das beginnt, wenn der Schall die Haarbündel der Sinneszellen im Innenohr verbiegt. Das löst das Einströmen von Kalium-Ionen in die inneren Haarzellen aus, was wiederum das Einströmen von Calcium-Ionen an den sogenannten Bandsynapsen nach sich zieht. Das sorgt dafür, dass kleine Kügelchen, gefüllt mit Botenstoff, die sogenannten Vesikel, zur Zellmembran wandern und dort mit dieser verschmelzen, um ihren Botenstoff auszuschütten. Das löst in der folgenden Nervenzelle ein elektrisches Signal aus. So wandert der Rocksong weiter ins Gehirn.

Feine Fädchen

Doch wie bewegen sich diese Vesikel? Das ist eines der Projekte, die Wichmann und ihre Gruppe derzeit verfolgt. „Wir schauen uns die Synapse in 3D an, zählen die Vesikel und betrachten, wie sie mit der Synapse verbunden sind. Es gibt dort feine Fädchen, von denen man nicht weiß, woraus sie bestehen und wie sie die Vesikel zur Zellmembran bewegen.“

Die entsprechenden Zellen einer Maus werden mit Lichtimpulsen aktiviert und dann entweder sofort, nach einigen Millisekunden oder auch eine halbe Sekunde später schockgefroren. Durch Aufnahmen des Elektronenmikroskops entsteht ein Daumenkino aus Schnappschüssen, die die Synapsenaktivität in ihren verschiedenen Etappen einfangen. Momentaufnahmen der Hör-Chemie, sozusagen. „Wir vergleichen dann die Ergebnisse der verschiedenen Versuche und schauen, was sich verändert und zum Beispiel mit den feinen Fädchen passiert“, so Wichmann. Letztlich sei das „knallharte Grundlagenforschung“. Jedoch ist das Verständnis dieser Prozesse wichtig, um daraus später vielleicht einmal Therapien zu entwickeln.

Laut und leise

Rund um das Hören gibt es noch andere offene Fragen. Etwa wie genau zwischen laut und leise unterschieden wird. Oder welche Proteine für die Verschmelzung der Vesikel mit der Zellmembran verantwortlich sind.

Wichmanns Forschung bereichert nicht nur den akademischen Wissensschatz, sondern hat auch ihre eigene Rücksichtnahme auf das Ohr verändert. „Mir war früher einfach nicht bewusst, dass ich nur etwa 3000 von den inneren Haarzellen habe. Und wenn eine nicht mehr funktioniert, dann ist das für immer. Gleiches gilt für die etwa 12 000 äußeren Haarzellen, die als aktive Verstärker im Innenohr fungieren.“

Lücken im Frequenzbereich

Denn die Haarzellen decken unterschiedliche Frequenzbereiche ab. Fällt eine Zelle aus, bekommt der hörbare Frequenzbereich Lücken. Wenn die Großmutter beim Familientreffen dreimal nachfragen muss, dann liegt das auch an dem altersbedingten Ausfall der Haarzellen. Deren Verfall lässt sich allerdings auch beschleunigen – die „Generation iPod“ lässt grüßen.

„Das Ohr kann die Lautstärke zwar regulieren, aber bei großer Lärmeinwirkung können Überlastungen entstehen“, so Wichmann. Ist man beispielsweise ohne Ohrstöpsel in einem Club tanzen oder auf einem Rockkonzert, dann kann es zu einem Lärmtrauma kommen – das sich mit einem abgestumpften Hören bemerkbar macht, aber nach einigen Stunden auch wieder verschwindet. Allerdings trügt der Eindruck. „Im Mausmodell konnte gezeigt werden, dass eine recht kurze, hohe Lärmbelastung zu einem früher einsetzendem Hörverlust führen kann. Das ist auch für den Menschen relevant. Eine Regeneration von beschädigten Haarzellen ist nicht möglich.“

Von Sven Grünewald

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