1. dia

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Medizinische Biophysik
2015. 05. 13.
Aufbau des Ohres
Impedanzanpassung
Innenohr
Das Ohr und das Gehör
•
Aufbau des Ohres
•
Resonatorfunktion des Außenohres
Schallempfindung
•
Das Mittelohr als Impedanzanpasser (Hebel)
•
Aufbau des Innenohres
•
Wanderwellen-Theorie von Békésy
•
Frequenz- und Intensitätsanalyse
•
Umwandlung in elektrische Signale - Haarzellen
•
Hörkurven
•
Audiometrie, Audiogramm
•
Lautstärke – Phon-Skala
•
Richtungshören
Mittelohr
Außenohr
Resonatorfunktion
1
2
3
4
Resonatorfunktion des Außenohres
f0 
c


c
4l
f1  3 f 0
l
f0 = 3300 Hz
f1 = 9900 Hz
1
Das Mittelohr als Impedanzanpasser
Rotation, Hebel und Hebelgesetz
Drehmoment (M):
Problem: Reflexion der Schallwellen durch die Grenzfläche Luft/Gewebe
Z
J
 Z Luft
R  refl   Wasser
J ein  Z Wasser  Z Luft
M  r  F (Nm)
2

  0,9989

!
Kraftarm r
Die Funktion von Gehörknöchelchen
= Verstärkung durch ein Hebelsystem
Drehpunkt/-Achse 
Amboss
Gleichgewicht:
Angriffspunkt
F
 Mi  0
Hammer
Hebel:
Steigbügel
F2
F1
r1
F2 r1

F1 r2
Kraftvervielfachung
5
6
Einige Hebel im Körper:
Hebelarten:
zweiseitiger
r2
Hebelgesetz:
einseitiger
7
8
2
Luft
Gehörknöchelchen
Aufbau des Innenohres
Wasser
ovales
Fenster
Trommelfell
Spitze
pWasser
pLuft
Basilarmembran
FTrommel
ATrommel=
Hermann von Helmholtz
(1821-1894):
„Saitentheorie”
Basis
(ovales
Fenster)
Druckerhöhung (Hebel + Flächenverkleinerung): pWasser/pLuft = 22,3
9
Wanderwellen-Theorie von Békésy
10
Bewegung der Wanderwellen
Békésy György
(1899-1972)
Nobel-Preis 1961
ti > ti+1
ovales
Fenster
Spitze
Hüllkurve der
laufenden Welle
Ausbreitungsrichtung
Basilarmembran
11
12
3
Reizfrequenz
Umwandlung in elektrische Signale
Spitze
ovales Fenster
Frequenz- und Intensitätsanalyse
Schallreiz
Wanderwellen
Lokalisation der
Hüllkurve
Intensität
Amplitude der
Hüllkurve
relative Auslenkung
Frequenz
Abstand vom ovalen Fenster (mm)
13
14
Haarzellen als mechano-elektrische Transducer
Endolymphe
Rezeptorpotenzial
(Mikrophonpotenzial) =
Innere Haarzellen
äußere Haarzellen
Basilarmembran in Ruhe
Scher
kräfte
Ablenkung
Basilarmembran bewegt
sich
15
16
4
Endolymphe (hohe K+Konzentration)
1.
Auslenkung der
Cilien
Hemmung
F
2.
Öffnung der K+Kanäle
entspanntes
tip link
gespanntes
tip link
K+-Kanäle
geschlossen
entspanntes
tip link
gespanntes tip link
5.
Neurotransmitter
Aktionspotenzialimpulse
17
Signalumwandlungen beim Gehör
Basilarmembran
Reizenergie
mechanische Energie
Haarzelle
mechanoelektrische
Umwandlung
Hörnerv
J
JdB
𝐽
𝐽dB = 10lg −12
10
elektrische elektrische
Umwandlung
Rezeptorpotenzial
18
Hörkurven
𝐽~𝑝2
mechanische
Umwandlungen
F
geöffnet
6.
AP Impulse in
die Richtung
des Gehirns
Trommelfell
Reizung
Haarzelle
3.
Depolarisation
4.
Öffnung der
spannungsempfindlichen
Ca+-Kanäle
Ruhezustand
Aktionspotenzial
elektrische Energie
19
Kammerton a ─ 440 Hz
20
5
Audiometrie
Lautstärke – Phon-Skala
Audiogramm
𝐽dB Patient − 𝐽dB norm
21
Richtungshören
22
Richtungsbestimmung 2 – Intensitätsunterschied
(zweiohriges Richtungshören)
Richtungsbestimmung 1 - Zeitverzögerung
(zweiohriges Richtungshören)
Mittellinie
Mittellinie
Zeitverzögerung (Dt):
Schallquelle
Schallquelle
q
q
Schallschatten
23
24
6
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