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Das Innenohr - ein Arbeitsblatt


Die Sinne des Labyrinths


1. Lage und Aufgaben

Die merkwürdig gebogenen Knochengänge des Innenohrs nennt man Labyrinth. Diese Höhlungen des Felsenbeins sind von dünnschichtigen Hautschläuchen ausgekleidet, die zusammen das häutige Labyrinth bilden. Das häutige Labyrinth ist von zähflüssiger Lymphe erfüllt.

Drei Abschnitte mit getrennten Aufgaben lassen sich unterscheiden:

- Die Bogengänge enthalten das Drehsinnesorgan.

- Der Vorhof enthält in zwei kleinen Säckchen das Lagesinnesorgan.

- Die Schnecke enthält das Hörsinnesorgan.

Drehsinn, Lagesinn und Hörsinn sind mechanische Sinne. Bei ihnen entsteht die Nervenerregung in Sinneszellen, deren Sinneshärchen durch mechanische Belastung verbogen werden.


2. Der Drehsinn

Der Drehsinn beruht darauf, daß die Strömung der Lymphe in den Bogengängen registriert wird.

Wie in einem mit Wasser gefüllten Topf das Wasser auf Grund seiner Trägheit stehenbleibt", wenn man den Topf dreht, bleibt auch die Lymphe in den Bogengängen zunächst stehen, wenn wir den Kopf und damit die Bogengänge drehen. In den blasenartigen Anschwellungen (Ampullen) die jeder Bogengang aufweist, ist ein Strömungsanzeiger eingebaut, der die Bewegung der Lymphe gegenüber der Gangwand mißt:

  • Von der Außenseite jeder Ampulle ragt nämlich eine Gallertkappe in die Lymphe:
  • Wenn die Lymphe bei einer Drehung stehenbleibt, drückt sie auf die Gallertkappe und biegt sie um.
  • Die Härchen der Sinneszellen, die in die Kappe hineinragen, werden dadurch verbogen.
  • Dieser Reiz erregt die Sinneszellen.
  • Nervenfasern übernehmen die Erregungen und melden sie ins Gehirn.
  • Die drei Bogengänge sind in den drei Richtungen des Raumes angeordnet und kommen auf beiden Seiten des Kopfes vor.

  • Bei verschiedenen Bewegungen sind auch die Informationen, die von den einzelnen Ampullen zum Gehirn gelangen, verschieden.
  • Das Gehirn erhält einen sehr genauen Eindruck von allen Drehbewegungen.
  • Drehtäuschung:

  • Man dreht sich lange in einer Richtung.
  • Man hält man rasch an und hat das Gefühl, sich in der Gegenrichtung zu drehen.
  • Warum?

  • 3. Der Lagesinn

    Der Lagesinn funktioniert noch einfacher:
  • In jedem der beiden Vorhofsäckchen unterhalb der Bogengänge liegt eine Gallertplatte, in die kleine Kalkkristalle eingebettet sind, die diese schwerer machen. In die Gallertplatte ragen die Sinneshärchen der darunterliegenden Sinneszellen.
  • Bewegungen der Gallertplatte verbiegen die Sinneshärchen und lösen somit Erregung aus. Die beiden Lagesinnesorgane eines Ohres im Kopf stehen fast senkrecht aufeinander.
  • Bei normaler Kopfhaltung sendet fast ausschließlich das senkrecht stehende Lagesinnesorgan, bei um 90° zur Seite geneigtem Kopf das andere.
  • Ist der Kopf nur 45° geneigt, so sind die Erregungen in den Sinneszellen der beiden Lagesinnesorgane etwa gleich.
  • Die Nervenerregungen aus den Drehsinnesorganen und den Lagesinnesorganen werden im Stammhirn und im Kleinhirn ausgewertet.

  • 4. Der Hörsinn

    4.1. Schall-Übertragung im Ohr

  • Durch die Ohrmuschel werden die Druckschwankungen aufgenommen und durch den leicht trichterförmigen Gehörgang ein wenig verstärkt.
  • Sie bringen das Trommelfell in Schwingung, das auf die Frequenzen der Sprache bis etwa 2000 Hz besonders gut anspricht.
  • Am Trommelfell endet das Außenohr.
  • Hinter dem Trommelfell liegt das Mittelohr mit einem etwa kirschengroßen, lufterfüllten Hohlraum, der Paukenhöhle. Drei winzige Gehörknöchelchen überbrücken als Hebelsystem diese Paukenhöhle.
    1. der Hammer (mit dem "Stiel" am Trommelfell angewachsen)
    2. der Amboß
    3. der Steigbügel (sitzt mit seiner Platte auf dem Häutchen des Ovalen Fensters.

    Aufgabe der Gehörknöchelchen:

    Hinweis: Druck = Kraft / Fläche (Bleistift-Versuch !)

  • Der Schalldruck wirkt von außen auf das Trommelfell (85 mm)2
  • Die Gehörknöchelchen übertragen den Druck auf das Ovale Fenster (3,5mm)2
  • Da der Druck gleich bleibt, muß sich die Kraft um den Faktor ..... verstärken!
  • Die Ausschläge der Schwingungen .......................................... sich.
  • 4.3. Erregungsbildung im Innenohr

    Diese "härteren", aber "kürzeren" Druckstöße werden über das elastische Häufchen des Ovalen Fensters auf die im Vergleich zur Luft schwerer bewegliche Flüssigkeit im Innenohr weitergegeben.
    In seinem zuunterst gelegenen, schneckenförmig aufgewundenen Gang liegt das eigentliche Hörorgan.
    Es ist in einem zarten Bindegewebssack von etwa 35 mm Länge und 0,3 mm Breite, der Häutigen Schnecke, enthalten, die in der Mitte längs der Knöchernen Schneckenröhre ausgespannt ist.

    Auf diese Weise entstehen in der Knöchernen Schnecke drei Gänge.

  • der Vorhofgang vom Ovalen Fenster bis zur Spitze der Häutigen Schnecke.
  • der Paukengang von der Spitze der Häutigen Schnecke bis zum Runden Fenster, das ebenfalls durch ein Häufchen gegen die Paukenhöhle abgeschlossen ist.
  • der Schneckengang, der zwischen Vorhofgang und Paukengang liegt.
  • Immer wenn die Steigbügelplatte auf das Ovale Fenster drückt, wölbt sich das Runde Fenster zum Druckausgleich in die Paukenhöhle hinaus, denn die Lymphe des Innenohrs läßt sich genauso wenig zusammenpressen wie Wasser.
    Der ebenfalls notwendige Druckausgleich in der lufterfüllten Paukenhöhle erfolgt über die Ohrtrompete oder Eustachische Röhre, die mit dem Rachenraum verbunden ist.
    Die Schwingungen des Ovalen Fensters, die vom schwingenden Steigbügel ausgelöst wurden, übertragen sich auf die Flüssigkeit des Vorhofgangs und des Paukengangs.
    Die wie Membranen ausgespannten Ober- und Unterseiten der Häutigen Schnecke werden in Schwingung versetzt.

    Hinweis:

    Auf der unteren Membran, der Grundmembran, sitzen in Reihen angeordnet Sinneszellen, die mit ihren Sinneshärchen über die umliegenden Stützzellen hinausragen. Darüber liegt eine Deckplatte.
    1. Die Membranen der Häutigen Schnecke durch die Schwingungen der Ohrlymphe erschüttert.
    2. Die Sinneshärchen verbiegen sich gegen die Deckplatte.
    3. Die Sinneszellen werden erregt.

    Hinweis:

    Die hohen Töne werden im vorderen Teil der Schnecke registriert, die tiefen Töne weiter innen.

    Erklärung:

  • Die hohen Frequenzen werden durch die verhältnismäßig schlaff aufgehängte Grundmembran im flüssigkeitserfüllten Innenohr rascher gedämpft.
  • Sie erreichen die hinteren Teile der Schnecke nicht.

  • 4.4. Auswertung im Großhirn

    Das Erregungsmuster aus der Schnecke wird vom Hörnerv über eine Reihe von Schaltstellen im verlängerten Mark der Großhirnrinde zur Auswertung zugeleitet.

    >> Im Hörzentrum entsteht aus der Fülle der Nervenimpulse ein Höreindruck.

    4.5. Richtungshören

    Daß die beiden Ohren nicht völlig unabhängig voneinander arbeiten, wird deutlich, sobald man eine Schallquelle ortet. Bis auf 2° genau können wir die Richtung angeben, aus der ein kurzes Schallsignal kommt.

    Erklärung:

    Entscheidend ist zunächst einmal der Zeitunterschied zwischen dem Eintreffen des Schallsignals in den beiden Ohren von Bedeutung ist.

    Problem:

  • Bei einer Kopfbreite von 25 cm kann er höchstens 0,00075 Sekunden betragen.
  • Wir können aber selbst eine Zeitdifferenz von nur 0,00003 Sekunden zwischen den beiden Ohren feststellen!
  • Erklärung:

    Das ist möglich, weil die Berechnung dieser Zeitdifferenz im Gehirn erfolgt.
    Dabei spielt die etwas größere Schallintensität in dem der Schallquelle zugewandten Ohr eine Rolle, weil dort die Reizschwelle der Sinneszellen früher überschritten und deshalb auch früher ins Gehirn gemeldet wird.

    Aufgaben

    Der Hörsinn

    Beantworte die folgenden Fragen schriftlich!

    1. Welche Aufgabe haben die Gehörknöchelchen? Fülle die Lücken aus!
    2. Zwischen welchen "Häuten" übertragen sie?
    3. Welchen Weg nehmen die Druckstöße des Steigbügels im Innenohr?
    4. Was geschieht mit dem runden Fenster, wenn der Steigbügel auf das ovale Fenster drückt? (Begründung!)
    5. Wie erfolgt der Druckausgleich des Mittelohrs?
    6. Wie verformt sich das Trommelfell, wenn man mit einem Aufzug sehr schnell in Höhe fährt?
    7. Wie erregt die Bewegung des Steigbügels die Hörsinneszellen?
    8. Wo werden die tiefen Töne, wo die hohen Töne empfangen? (Deutung!)
    9. Welchen Weg nehmen die Informationen der Hörsinneszellen?
    10. Welche Zeitdifferenz können wir aufgrund unseres Kopfdurchmessers gerade
    11. noch erkennen?
    12. Wieso funktioniert unser Richtungshören besser als zu erwarten ist?
    13. Was ist die Maßeinheit der Lautstärke?
    14. Wievielmal lauter ist eine Telefonklingel als das Ticken einer Uhr?

    Der Lagesinn

    Beantworte die folgenden Fragen schriftlich!
    1. Wo liegen diese Sinnesorgane und wie sind sie aufgebaut?
    2. Wie funktionieren sie?

    Der Drehsinn

    Beantworte die folgenden Fragen schriftlich!

    1. Wo liegen diese Sinnesorgane und wie sind sie aufgebaut?
    2. Wie funktionieren sie?
    3. Fülle die Lücken aus!


    Wolfgang Weber
    red-ink@t-online.de

    Copyright © 1997 Wolfgang Weber


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