Seminar Physiologie 1. Welche Funktionen hat das Mittelohr bei
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Institut für Physiologie und Pathophysiologie Seminar Physiologie Ohr 1. Welche Funktionen hat das Mittelohr bei Schallübertragung? Welche physikalischen Prinzipien spielen dabei eine Rolle. 2. Welche Eigenschaften der Basilarmembran bzw. der Cochlea führen zur tonotopen Abbildung des Schalls auf der Basilarmembran? 3. Zeichnen Sie drei Bilder der Basilarmembran (Verlauf der Auslenkung) bei Beschallung des Ohres mit Tönen unterschiedlich hoher Frequenz. 4. Auf welche Weisen wird die Frequenzinformation im Hörnerven codiert? 5. Skizzieren Sie den Arbeitsbereich des menschlichen Hörsystems anhand verschiedener Isophone. Markieren Sie den Hauptsprachbereich. 6. Welche Methoden der Hörprüfung kennen Sie? 7. Erläutern Sie das Prinzip der auditorischen Raumerkennung. 8. Bei einem Patienten wurde ein Hörverlust von 40 dB gemessen. Um welchen Faktor sind der Schalldruck bzw. die Schallintensität bei der Schwelle höher als beim Gesunden? 9. Um welchen Faktor müssen Schalldruck bzw. Schallintensität angehoben werden, damit die Lautstärke eines 1000 Hz-Tones von von 20 auf 80 Phon zunimmt? 10. Welche Störung liegt wahrscheinlich vor, wenn ein Patient beim Weber-Versuch nach links lateralisiert und der Rinne-Test links positiv, rechts negativ ausfällt? Wie würde die Diagnose lauten, wenn WeberVersuch gleich und der Rinne-Test umgekehrt ausfällt? 11. A) Skizzieren Sie die relevanten zentralen Strukturen und deren Verbindungen, die an der Steuerung optokinetischer Nystagmen beteiligt sind. B) Erweitern Sie die Skizze um die Strukturen für die Steuerung vestibulärer Nystagmen. C) Welche Aufgaben hat dabei das Kleinhirn? 12. Beschreiben Sie die vestibulären Vorgänge beim sog. „dreiteiligen Drehversuch“ (Andrehen, konstante Drehgeschwindigkeit, Abbremsen). Welche Komponente des Okkulogramms spiegelt die Strömungsgeschwindigkeit der Endolymphe im Bogengang wider? 13. Richtig oder falsch? A B C D E F G H I J K L M N O P Q An den Stereozilien der Haarzellen des Cortiorgans beträgt das K+-Gleichgewichtspotential zwischen Intrazellulärraum und Endolymphe etwa 0 mV. Die Amplitude der Wanderwelle nimmt bei der Ausbreitung vom ovalen Fenster zum Helicotrema ab. Die Frequenzselektivität der Cochlea wird durch die Aktivität der äußeren Haarzellen verbessert. Die Impedanzanpassung im Mittelohr aufgrund der Hebelwirkung der Gehörknöchelchen führt zu einem Verstärkungsfaktor von etwa 27 dB. Das Flächenverhältnis von Trommelfell zu Stapesfußplatte beträgt etwa 20. Erhöhung des Schalldrucks führt auch bei gleich bleibender Frequenz zur Erregung eines größeren Anteils von Haarzellen in der Cochlea. Ein 50Hz-Ton mit 60dB wird lauter empfunden als ein 1000Hz-Ton mit 40dB. Die Hörschwelle eines Gesunden beträgt 0 dB. Die Hörschwelle eines Gesunden beträgt 0 Phon. Die Frequenzunterschiedsschwelle beträgt bei 1000 Hz etwa 0,3%. Die äußeren Haarzellen tragen durch aktive Kontraktion zur Ortsselektivität bei. Ein Mechanismus zur Wahrnehmung der Intensitätszunahme eines Sinustones ist die Rekrutierung von Nachbarfasern. Laufzeit- und Intensitätsunterschiede ermöglichen die Ortung einer Schallquelle hinsichtlich der Raumrichtung oben oder unten Das vestibuläre System dient der Wahrnehmung von auf den Körper einwirkenden Linearbeschleunigungen. Bei der Warmspülung des rechten Ohres kommt es zu Nystagmen nach links. Bei der Depolarisation der Haarzellen kommt es zum Ca2+-Einstrom in die Haarzellen. Die Vestibulariskerne haben efferente Verbindungen zum somatosensorischen Cortex (Gyrus postcentralis). © Prof. Forster, Inst. für Physiologie 1, Universität Erlangen Institut für Physiologie und Pathophysiologie Ohr Seminar Physiologie Lösungsvorschläge 1. Verminderung von Reflexionsverlusten durch Impedanzanpassung (Luft Æ Flüssigkeit des Perilymphe). Verstärkung der Schallübertragung um 10-30 dB. Schutz vor starken Schallreizen durch reflektorische Kontraktion von M.tensor tympanie und M.stapedius. Mechanismen der Übertragungs-Verbesserung: Fläche des Trommelfells wesentlich größer als Stapesfläche; Hebelwirkung der Gehörknöchelchen. 2. Stapes Æ Helicotrema (ca 35 mm) Breite der Trennmembran nimmt zu Massenbelastung der Trennmembran nimmt zu Elastizität (-modul) nimmt ab Rückstellkraft wird geringer Folge: Geschwindigkeit der Wanderwelle wird geringer, Wellenlänge wird kleiner, es kommt zur „Brandung“, tiefe Töne werden zum Helicotrema hin wahrgenommen. 3. 100 Hz 400 Hz 1600 Hz 0 10 20 30 Stapes-Entfernung (mm) 4. Ortsspezifisch: Ausgangspunkt des Nerven an der Cochlea definiert die Frequenz. Periodizität: Die Aktionspotentiale im Hörnerven sind an die zeitlichen Strukturen der Schallereignisse gekoppelt. 5. Siehe entsprechende Abbildungen in den Lehrbüchern. 6. Schwellenaudiometrie, Weber, Rinne, Sprachaudiometrie, BERA (akustisch evozierte Potentiale). 7. Laufzeit-Differenz zwischen den Ohren (bis zu 30μs); Pegelunterschiede. Es können Abweichungen von etwa 3o von der Mittellinie erkannt werden. 8 Schalldruck Faktor: 100; Schallintensität Faktor: 10 000. 9 Schalldruck Faktor: 1000; Schallintensität Faktor: 106. 10 A) Schallempfindungsstörung rechts (beachte: auch ein taubes Innenohr, hier rechts, führt zu Rinne negativ). B) Schallleitungsstörung links. 11. A: Sehbahn Æ Visueller Kortex Æ parietaler Assoziationskortex Æ frontales Augenfeld Æ obere Vierhügel, Formatio ret. (generiert Saccaden) Æ N.Oculomotorius. Visueller Kortex Æ Hirnstamm, pontine Kerne, Flokkulus (Augenfolgebewegungen). B: Vestibularorgan Æ vestibuläre Kerne Æ [Thalamus, Kortex, Kleinhirn, Rückenmark, Hypothalamus, N.Oculomotorius]. C: Feinabstimmung der Augenbewegung, bei Ausfällen: Dysmetrien. Kontrolle spinaler Motorik. 12. Andrehen: Endolymphströmung entgegengesetzt bezüglich der Drehrichtung, Augefolgebewegung entgegen der Drehung, Sakkaden in Drehrichtung. Konstante Drehung: Keine relative Endolymphströmung mehr, Nystagmen verschwinden. Abbremsen: Endolymphströmung aufgrund ihrer Trägheit in vorherige Drehrichtung, Augefolgebewegung in diese Richtung, Sakkaden gegen Drehrichtung. Auslenkung der Cupula ist etwa proportional der Strömungsgeschwindigkeit der Endolymphe, Cupulaauslenkung ist aber der adäquate Reiz zur Auslösung der Augenfolgebewegung (s.o.). Je stärker der Reiz ist, desto schneller diese Komponente Ö Steigung der Folgebewegung im Okkulogramm spiegelt Endolymphströmung wider. 13 Richtig sind: A (intra- = extrazelluläres K+-Konzentration! Nernst!), C; E (man findet aber auch Werte bis 35); F (Notwendigkeit der Tuning-Kurve); J; K; L; N; P; Q Somit falsch: B: nimmt zu; D: Hebelwirkung alleine etwa 2,3 dB; G: der 50Hz-Ton liegt etwa auf der 30 Phon-Isophone, der 1000Hz-Ton hat (per Def.) 40 Phon.; H: trifft nur bei etwa 2000Hz zu; I: 4Phon; M: nur links/rechts, für oben/unten ist die Ohrmuschel bedeutsam O: nach rechts. © Prof. Forster, Inst. für Physiologie 1, Universität Erlangen
