Haarzelle

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 2. November 2016
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Als Haarzelle werden Sinneszellen bezeichnet, die sich im Innenohr in der Hörschnecke und in den Gleichgewichtsorganen befinden. Sie werden der Kategorie der Mechanorezeptoren zugerechnet, weil sie die als mechanische Reize ankommenden Töne und vestibulären Meldungen mittels Sinneshärchen in elektrische Nervenimpulse übersetzen und über den Nervus vestibulocochlearis (VIII. Hirnnerv) an das Gehirn weiterleiten und von dort auch Signale empfangen können.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Haarzelle?

Haarzellen sind Sinneszellen, die über die Auslenkung ihrer Kinozilien mechanische Reize in elektrische Nervenimpulse umwandeln können und werden deshalb den Mechanorezeptoren zugerechnet. Die Bezeichnung Haarzelle ist ein wenig irreführend, weil es sich bei den „Sinneshärchen“, den Stereozilien und Stereovilli, nicht um haar- oder flimmerhaarähnliche Strukturen handelt.

Sie bestehen vielmehr aus Aktinfilamenten, ein im Körper häufig vorhandenes Strukturprotein und haben im Gegensatz zu den Flimmerhärchen (z. B. im äußeren Gehörgang) kein Basalkörperchen. Sobald die Stereozilien mechanisch abgebogen werden, erzeugen sie ein elektrisches Signal, das über den Nervus vestibulocochlearis (VIII. Hirnnerv) an das Gehirn weitergeleitet wird. Gleichzeitig werden mit der Auslenkung der Stereozilien an dem ihnen entgegengesetzten Ende der Haarzelle Neurotransmitter freigesetzt, die es ermöglichen, über Synapsen mit zwischengeschalteten Interneuronen zu kommunizieren.

Haarzellen befinden sich hauptsächlich in der Hörschnecke (Cochlea), wo sie mechanisch ankommende Schallwellen in elektrische Impulse transformieren und gleichzeitig Botenstoffe freisetzen. Weitere Haarzellen befinden sich in den vestibulären Organen, in denen sie mechanische translatorische und rotatorische Beschleunigungen aller möglichen Richtungen im dreidimensionalen Raum in elektrische Nervenimpulse und in Botenstoffe „übersetzen“.

Anatomie & Aufbau

Bei den Haarzellen, die sich in der Cochlea befinden, muss zwischen den insgesamt 3.500 inneren und den etwa 12.000 äußeren Haarzellen unterschieden werden, die jeweils unterschiedliche Funktionen haben. Haarzellen bestehen aus dem Zellkörper, aus denen am oberen Ende „Haarbündel“ herausragen, die aus einer Stereozilie und Stereovilli bestehen. Jede einzelne Haarzelle ist mit den Fasern des Nervus vestibulocochlearis verbunden.

Bei den inneren Haarzellen handelt es sich überwiegend um afferente Fasern, die Meldungen von den Zellen an die entsprechenden Hirnzentren leiten. Die äußeren Haarzellen weisen hauptsächlich efferente Fasern auf, erhalten also Anweisungen und Informationen vom Gehirn. Die einzelnen Stereovilli der Haarzellen, die sich in der Cochlea befinden, sind an den Spitzen miteinander verbunden (Tip-Links). Das ist bei den Haarzellen in den Vestibularorganen nicht der Fall.

Die Haarzellen der je 3 Bogengänge für die Wahrnehmung von Drehbeschleunigungen befinden sich in einer Verdickung an der Basis jeden Bogenganges. Die Spitzen der Stereozilien ragen in die gallertartige Cupula hinein und werden bei einer Drehbeschleunigung in der jeweiligen Ebene aufgrund der Massenträgheit abgebogen und angeregt.

In den Otolithenorganen Sacculus und Utriculus wird die gallertige Substanz, in die die Stereozilien hineinragen, von sogenannten Otolithen, die aus Kalziumkarbonatkristallen bestehen, beschwert und bei linearen Beschleunigungen aufgrund der Massenträgheit aus ihrer Ruhelage gebracht, so dass die Stereozilien abgebogen werden und den mechanischen Reiz in elektrische Signale überführen.

Funktion & Aufgaben

Die Grundfunktion und Aufgabe der Haarzellen besteht darin, mechanische Reize in elektrische Nervenimpulse umzuwandeln und gleichzeitig Neurotransmitter frei zu geben, um über Synapsen mit Interneuronen zu kommunizieren. Die Haarzellen, die sich in der Cochlea befinden, haben die Aufgabe, ankommende Tonsignale so in elektrische Impulse zu verwandeln, dass von den Hörzentren Tonhöhe, Klangfarbe und Lautstärke definiert werden können.

Zur Festlegung der Tonhöhe bedient sich die Sensorik eines aktiven Verstärkers. Die äußeren Haarzellen können – vereinfacht ausgedrückt - über Eigenresonanzen und Eigenaktivität den ankommenden Ton verstärken, der dann von den inneren Haarzellen in ein elektrisches Signal verwandelt und weitergeleitet wird. Die Haarzellen in den Vestibularorganen haben die Aufgabe, Beschleunigungen in elektrische Impulse zu übersetzen. Auch hier ist jede einzelne Haarzelle mit afferenten Fasern des Nervus vestibulocochlearis verbunden, so dass die Bewegungszentren im Gehirn „errechnen“ können, in welcher Richtung der Körper gerade translatorisch und/oder rotatorisch wie stark beschleunigt wird.

Gleichförmige Bewegungen (Geschwindigkeit) können die Vestibularorgane nicht erkennen. Abbremsungen werden wie Beschleunigungen in der entgegengesetzten Richtung empfunden. Aufgrund des Massenträgheitsprinzips, dessen sich die Vestibularorgane bedienen, kommt es nach jedem Abstoppen einer stärkeren Beschleunigung kurzzeitig zu einer Falschmeldung, weil die Endolymphe in den Bogengängen nach einem abrupten Abstoppen beispielsweise einer Pirouette aufgrund der Massenträgheit mehr als eine Sekunde benötigt, um wieder in Ruhe zu kommen. Das Phänomen äußert sich in einem nur kurz anhaltenden Schwindelgefühl nach einer schnellen Körperdrehung.

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Krankheiten

Als Ursachen für eine Funktionsbeeinträchtigung bis zum totalen Funktionsausfall der Haarzellen kommen grundsätzlich Probleme in der vorgeschalteten mechanischen Aufbereitung der ankommenden Reize oder Probleme mit den Haarzellen selbst oder Funktionsstörungen in der nachgeschalteten nervlichen Weiterverarbeitung der Haarzellensignale in Frage.

Vorübergehende Funktionsbeeinträchtigungen auf der mechanischen Vorstufe können im Falle des Hörsinns typischerweise durch eine Beschädigung des Trommelfells, Verstopfung der äußeren Gehörgänge oder durch eine Mittelohrentzündung verursacht werden. Im Falle des Gleichgewichtssinns kann es auf der „mechanischen“ Vorstufe neben einer Innenohrentzündung mit Auswirkungen auf die Vestibularorgane durch Medikamente oder Drogen (besonders Alkohol) wegen einer Viskositätsänderung der Endolymphe in den Vestibularorganen zu ungewöhnlichen Bewegungseindrücken kommen.

Krankheiten, die von den Haarzellen selbst ausgehen, sind extrem selten und so gut wie nicht bekannt. Allerdings kann es bei den Haarzellen in der Cochlea abhängig von Dauer und Stärke außerordentlichen Lärms zu vorübergehenden oder permanenten Schäden an den Haarzellen kommen. Im Gegensatz zu einigen Vogelarten sind Haarzellen des Menschen nicht regenerierbar. Darüber hinaus können Haarzellen aufgrund von Durchblutungsstörungen wegen Sauerstoffmangels irreversibel geschädigt werden.

Funktionsstörungen in der nervlichen Verarbeitung der Haarzellensignale können durch Läsionen des Nervus vestibulocochlearis oder durch Hämatome im Gehirn oder durch Hirntumore oder andere nervliche Beeinträchtigungen verursacht werden.

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