Organum spirale (Corti-Organ)

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.

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.

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.

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.

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 Calcium 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.

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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.

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.

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