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Organum spirale (Corti-Organ)

Das Organum spirale (Corti-Organ) ist das eigentliche Hörorgan innerhalb des Innenohrs. Es liegt im Lumen des Ductus cochlearis in der Cochlea und ist der Basilarmembran wulstartig aufgelagert und beinhaltet unter anderem die Haarsinneszellen, durch die letztlich die Signaltransduktion im Zuge des Hörprozesses geschieht.

Aufbau

Das Organum spirale besteht aus verschiedenen Zellarten (Haarzellen, Stützzellen, Pfeilerzellen) sowie Zwischen- bzw. Tunnelräumen und wird durch die Tektorialmembran überdacht.

Über die gesamte Länge des Organum spirale sind etwa 15 000 innere und äußere Haarzellen angesiedelt. Dabei steht eine Reihe innerer Haarzellen regulär drei Reihen äußerer Haarzellen gegenüber. Sie werden durch zwei Reihen Pfeilerzellen voneinander abgegrenzt, wobei zwei Tunnel entstehen.

Corti-Organ - Histologie

Zwischen den Pfeilerzellreihen entsteht der größere, innere Corti-Tunnel und der schmalere Nuel-Tunnel entsteht zwischen den äußeren Pfeilerzellen und den äußeren Haarzellen. Beide Tunnel-Räume sind mit einer der Perilymphe ähnelnden Flüssigkeit (Corti-Lymphe) gefüllt. Durch die Lymphe ergibt sich, wie auch an den Membranen zwischen Endo- und Perilymphe, eine Potentialdifferenz, die durch aktive Transportprozesse aufrecht erhalten wird.

Die inneren Haarzellen sind von inneren Phalangen- und Grenzzellen als Stützzellen umgeben, an die sich zum Modiolus hin der mit Endolymphe gefüllte Sulcus spiralis internus anschließt.

Auch die äußeren Haarzellen sind in Stützzellen (äußere Phalangen- und Grenzzellen) eingefasst und durch eine Grenzzelle von weiteren Stützzellen (Hensen-Zellen) abgetrennt. Die Stützzellen nehmen an Höhe ab und gehen in das Epithel des Sulcus spiralis externus über.

Modiolus - Histologie

Zwischen den äußeren Phalangenzellen und der äußeren Grenzzelle entsteht ein weiterer Tunnel, der äußere Tunnel.

Über den Haarzellen liegt eine gallertartige Schicht, die Tektorialmembran. Sie geht von der Lamina spiralis ossea aus, überdacht den Sulcus spiralis internus und liegt dem Organum spirale auf. Zwischen ihr und den Zellen des Organum spirale liegt der Subtektorialraum.

Versorgung

Für die ordnungsgemäße Funktion des Organum spirale sind eine stetige Blutversorgung sowie eine entsprechende nervale Versorgung von Bedeutung.

Blutversorgung

Die arterielle Blutversorgung des häutigen Labyrinths geschieht über Äste der A. labyrinthi. Diese Endarterie gliedert sich im  Meatus acusticus internus und nach ihrem Eintritt in das Labyrinth in zwei größere Äste (A. cochlearis communicans und A. vestibuli) auf, die sich weiter verzweigen.

Meatus acusticus internus - medial

Die A. cochlearis und der Ramus cochlearis der A. vestibulocochlearis bilden eine Art Gefäßplexus, der für die Versorgung der Cochlea und damit auch des Organum spirale verantwortlich ist.

Der venöse Abtransport erfolgt durch die V. labyrinthi.

Nervale Versorgung

Die afferenten und efferenten Nervenfasern des Organum spirale stammen vom Hörnerv.

Dabei führt ein Großteil (etwa 95%) der Fasern afferent von den inneren Haarzellen zu den bipolaren Ganglienzellen und weiter zu den Nuclei cochlearis. Damit sind die inneren Haarzellen Hauptübermittler akustischer Informationen.

Nervus vestibulocochlearis - ventral

Die efferenten Fasern des Hörnervs kommen aus den Trapez- und Olivenkernen und bilden im Modiolus intraganglionäre Spiralfaserbündel. Sie innervieren hauptsächlich die äußeren Haarzellen und beeinflussen vermutlich deren Aktivität als Verstärker.

Embryologie

In der 6. Schwangerschaftswoche bildet sich der Ductus cochlearis aus dem ventralen Anteil des Ohrbläschens. In ihm entstehen nach der 10. Woche zwei Epithelleisten, die sich zum Organum spirale entwickeln.

Die innenliegende Leiste bildet dabei eine Anlage für die Lamina ossea spiralis und die Tektorialmembran. Aus der außenliegenden Leiste gehen die Haar- und Stützzellen hervor.

Histologie

Sowohl die inneren als auch die äußeren Haarzellen des Organum spirale haben keinen direkten Kontakt zur Basilarmembran. Stattdessen sind sie in die Phalangenzellen eingefasst.

Die inneren birnenförmigen Haarzellen sind etwas nach außen geneigt und an ihrer oberen Membran (Kutikularmembran) mit 50-100 Stereozilien unterschiedlicher Länge ausgestattet. Die Stereozilien an der Schneckenspitze sind doppelt so lang wie an der Schneckenbasis, sie haben keinen Kontakt zur Tektorialmembran. Durch Verschiebungen der umgebenden Subtektorialflüssigkeit werden sie gereizt.

Basilarmembran - Histologie

Die äußeren zylindrischen Haarzellen weisen eine Neigung nach innen auf und besitzen ebenfalls Stereozilien, die nach außen hin länger werden und über Tip-Links (Proteinfäden) miteinander verbunden sind. Die Stereozilien der äußeren Reihe stehen mit der Tektorialmembran in Verbindung.

Die Außenmembran der äußeren Haarzellen verfügt über Hohlräume, die Kalzium und kontraktile Proteine enthalten. Sie tragen zur Stabilität sowie Kontraktionsfähigkeit der Zellen bei. Durch diese Kontraktionen entstehen zusätzliche Energien, die auf die inneren Haarzellen übertragen werden (Funktion als mechanischer Verstärker).

Weiterhin sind subsynaptische Zisternen enthalten, die efferente Neurotransmitter aufnehmen.

Über den oberen Enden der Zellen des Organum spirale entsteht durch intrazelluläre Anhaftungen die Membrana reticularis. Dieser zelluläre Zusammenhalt bewirkt eine bessere Abgrenzung der Lymphräume voneinander.

Die überdachende Tektorialmembran setzt sich aus amorpher Grundsubstanz, Fibrillen und Glykoproteinen zusammen. Sie ist am Transduktionsprozess der Cochlea entscheidend beteiligt.

Physiologie

Die akustischen Informationen erreichen das Organum spirale durch die an der Basilarmembran entstehende Wanderwelle nach Übertragung des Schalldrucks über das ovale Fenster aus dem Mittelohr.

Fenestra vestibuli (ovales Fenster) - ventral

Durch diese Welle kommt es zu Verschiebungen der Tektorialmembran sowie der Lymphflüssigkeit im Subtektorialraum. In der Folge werden die Stereozilien gebeugt und die Haarzellen am frequenzspezifischen Ort der Basilarmembran aktiviert. Das bedeutet, dass Ionenkanäle geöffnet werden und Kalium aus der Umgebung einströmt, was zu einer Depolarisation der Zellen führt.

Bei den inneren Haarzellen sorgt dies für eine Freisetzung von Neurotransmittern und aktiviert die afferenten Nervenzellen. Diese leiten dann die Impulse über die Hörbahn an das zentrale Nervensystem weiter. Somit wurden die mechanische Reize in elektrische Impulse umgesetzt.

Die äußeren Haarzellen reagieren auf die Depolarisation mit einer Kontraktion. Dies löst mechanische Schwingungen aus, zusätzliche Energie entsteht und wird den inneren Haarzellen zugeführt. Letztlich wird dadurch eine Verstärkung der Wanderwelle am jeweiligen frequenzspezifischen Ort bewirkt.

Die Depolarisation stimuliert außerdem die Öffnung von seitlich liegenden Kaliumkanälen, durch die Kalium ausströmen kann. Dadurch repolarisieren die Haarzellen und die Kontraktionen bzw. die Transmitterfreisetzung enden.

Bei diesen Vorgängen wirkt die Basilarmembran eher passiv, die äußeren Haarzellen hingegen aktiv. Dadurch wird angenommen, dass die Basilarmembran aufgrund ihrer Eigenschaften eine grobe Frequenzabstimmung ermöglicht, während das Organum spirale mit den äußeren Haarzellen für die Feinabstimmung (gesteigerte Empfindlichkeit des Gehörs; präzisere Trennung der Frequenzen) verantwortlich ist.

Klinik

Die Zellen des Organum spirale benötigen viel Energie um ihren Funktionen nachkommen zu können. Ist das Ohr erhöhtem Lärm (ab ca. 85 dB) ausgesetzt, wirkt sich das mechanisch und auch metabolisch (gesteigerter Energiebedarf) auf die Haarzellen aus. Durch eine Sauerstoffunterversorgung infolge des erhöhten Verbrauchs, werden sie geschädigt.

Nach neueren Statistiken sind Lärmschwerhörigkeiten eine häufige Diagnose. Es wird eine akute und eine chronische Form unterschieden.

Im akuten Fall besteht nur eine zeitlich begrenzte Exposition (Sekunden bis Stunden, z.B. in Diskotheken) gegenüber extremen Schallpegeln, die jedoch sofort zu Symptomen wie Taubheitsgefühl, Hochtonschwerhörigkeit und Tinnitus führt. Sobald die Lärmbelästigung vorüber ist, besteht eine Chance zur Regeneration des Hörorgans.

Bei einer chronischen Lärmschwerhörigkeit jedoch führen regelmäßig wiederkehrende hohe Schallpegel (z.B. durch tägliche Arbeit in Fabrikgebäuden, am Flughafen) zu einer irreversiblen Schädigung. Dabei sind zunächst die äußeren Haarzellen betroffen, weshalb der Hörverlust mit einer Hochtonschwerhörigkeit beginnt. Hinzu kommen Tinnitus, eingeschränktes Richtungshören sowie im weiteren Verlauf ein Diskriminationsverlust für Sprache.

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Quellen anzeigen

Quellenangaben:

  • J. Strutz, W. Mann: Praxis der HNO-Heilkunde, Kopf- und Halschirurgie, Georg Thieme Verlag (2001), S. 19-21
  • E. Lehnhardt, R. Laszig: Praxis der Audiometrie, 9. Auflage, Georg Thieme Verlag (2009), S. 35-38
  • R. Schmidt, F. Lang, M. Heckmann: Physiologie des Menschen, 31. Auflage, Springer Verlag (2010), S. 325-327
  • N. Ulfig: Kurzlehrbuch Embryologie, 2. Auflage, Georg Thieme Verlag (2009), S. 149-150
  • W. Graumann, D. Sasse: CompactLehrbuch Anatomie Band 4, Schattauer (2005), S. 116-121
  • H. Genzwürker, J. Hinkelbein, J. Keil et al.: Endspurt Klinik HNO, Augenheilkunde Skript 12, Georg Thieme Verlag (2013), S. 65
  • K. Zilles. B.N. Tillmann: Anatomie, Springer Medizin Verlag (2010), S. 704-109

Text, Review, Layout:

  • Nicole Gonzalez
  • Marie Hohensee

Illustration:

  • Corti-Organ - Histologie
  • Modiolus - Histologie
  • Meatus acusticus internus - medial - Yousun Koh
  • Nervus vestibulocochlearis - ventral - Paul Kim
  • Basilarmembran - Histologie
  • Fenestra vestibuli (ovales Fenster) - ventral - Paul Kim

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