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 4l 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
