Die Sinnesorgane: Das Ohr

Gemeinsamkeiten der Sinnesorgane

• Alle Sinnesorgane nehmen Reize auf und wandeln sie in elektrische Signale um, die dann zum Gehirn geleitet werden.
• Rezeptoren nehmen Reize auf, ähnlich wie ein Schloss zu einem Schlüssel passt, und sind spezifisch für bestimmte Reize (adäquater Reiz).
  • Das Auge reagiert auf Licht.
  • Das Ohr reagiert auf Schallwellen.
  • Die Nase reagiert auf Duftstoffe.

Aufbau und Funktion des Ohrs

• Schallwellen treffen zuerst auf die Ohrmuschel, die sie auffängt und in den äußeren Gehörgang leitet.
• Am Ende des Gehörgangs treffen die Schallwellen auf das Trommelfell und versetzen es in Schwingung.
• Die Schwingungen des Trommelfells werden auf die drei Gehörknöchelchen übertragen: Hammer, Amboss und Steigbügel.
• Die Gehörknöchelchen verstärken die Schwingungen und leiten sie an das ovale Fenster des Innenohrs weiter.
• Hinter dem ovalen Fenster liegt die Hörschnecke (Cochlea), die mit Flüssigkeit gefüllt ist.
• Die Schallwellen erzeugen Wellen in der Flüssigkeit, wodurch sich die feinen Haarsinneszellen in der Schnecke bewegen.
• Die Haarsinneszellen wandeln die mechanischen Schwingungen in elektrische Nervenimpulse um.
• Die elektrischen Signale werden über den Hörnerv (Nervus cochlearis) zum Gehirn geleitet.

Wahrnehmung unterschiedlicher Tonhöhen

• Schallwellen mit hoher Frequenz (viele Schwingungen pro Sekunde) erzeugen hohe Töne.
• Schallwellen mit niedriger Frequenz (wenige Schwingungen pro Sekunde) erzeugen tiefe Töne.
• Die Verarbeitung der Tonhöhe findet in der Hörschnecke des Innenohrs statt, wo die Haarsinneszellen unterschiedlich empfindlich sind.
• Hohe Töne werden am Anfang der Schnecke wahrgenommen, tiefe Töne am Ende.
• Die Frequenz (Hertz, Hz) gibt an, wie viele Schwingungen pro Sekunde ein Ton hat:
  • Tiefe Töne: z. B. 100 Hz
  • Hohe Töne: z. B. 10.000 Hz
• Mit zunehmendem Alter nimmt die Elastizität der Basilarmembran in der Schnecke ab, was dazu führt, dass man nur noch tiefere Frequenzen hören kann.
• Die Anatomie der Schnecke teilt sich in drei flüssigkeitsgefüllte Räume, wobei die Basilarmembran eine flexible Membran im Inneren der Schnecke ist.
• Schallwellen versetzen die Basilarmembran in Schwingung, was die Haarsinneszellen bewegt und biegt.
• Rezeptoren nehmen diesen Reiz auf und wandeln ihn in elektrische Signale um, die zum Gehirn geleitet werden.

Das Hören der eigenen Stimme

• Eine Tonaufnahme der eigenen Stimme klingt fremd, da wir beim Sprechen nicht nur die Schallwellen der Stimmbänder hören, sondern auch die Vibrationen unserer Schädelknochen.
• Bei einer Aufnahme fehlen die zusätzlichen Schallwellen des Schädelknochens.

Untersuchung von Gehörverlust

• Mit einer Stimmgabel kann man eine Hörschwäche untersuchen und lokalisieren, z.B. mit dem Rinne-Test.
• Rinne-Test: Eine angeschlagene Stimmgabel wird auf den Kopf gehalten. Wenn der Ton nicht mehr gehört wird, hält man die Gabel vor das Ohr.
  • Normalhörende und Menschen mit Innenohrschwerhörigkeit hören den Ton noch durch die Luftleitung.
  • Bei Schallleitungsschwerhörigkeit (z. B. Mittelohrentzündung) hört man den Ton vor dem Ohr nicht mehr.

Lokalisation von Schallquellen

• Schallquellen können genau geortet werden, da die Schallwellen das Ohr, das näher an der Quelle ist, etwas schneller erreichen.
• Man kann die Richtung einer Schallquelle mit geschlossenen Augen bestimmen, indem man auf die Stelle zeigt, von der das Geräusch kommt.

Wahrnehmung von Bewegung und Lage

• Die Wahrnehmung von Bewegung und Lage erfolgt in den Bogengängen und dem Vorhof der Schnecke mit den Drehsinnesorganen und den Lagesinnesorganen.
• Die Lage wird durch Biegung kleiner Härchen wahrgenommen, was lineare Beschleunigung signalisiert.
• Beschleunigungen mittels Drehsinns werden in den Bogengängen wahrgenommen, was die Wahrnehmung der Drehbewegung ermöglicht.
• Die Bogengänge sind im Innenohr an der Hörschnecke angebracht.
• Die Bogengänge sind dreidimensional angeordnet, um jede Bewegung wahrnehmen zu können.
• Die Gallerthauben mit integrierten Nervenzellen und der Lymphflüssigkeit in den Bogengängen ermöglichen die Wahrnehmung von Drehbewegungen.
• Wenn der Kopf gedreht wird, dauert es eine Weile, bis die Lymphe mitdreht. Durch die Schwerkraft kippt die Gallerthaube (die Lymphe nicht), wodurch die Härchen gebogen werden.
• Die Gallertkappe des Lagesinnesorganes enthält Kristalle, damit diese auf die Härchen drücken und einen Reiz auslösen.

Schalldruck, Schalldruckpegel und Lautstärkepegel

• Schalldruck: Schwankungen des Drucks in der Luft
• Schalldruckpegel (dB): physikalischer Schalldruckpegel (logarithmisch)
• Lautstärkepegel (Phon): subjektiv empfundene Lautstärke

Künstliche Töne und Schmerz

• Ein sinusförmiger, künstlicher Ton aus einem Tongenerator kann nach kurzer Zeit schmerzen, da die gleichmäßigen Schwingungen nur eine Stelle der Basilarmembran immer wieder reizen.

Frequenzbereich des Gehörs

• Das Ohr ist am empfindlichsten für Frequenzen zwischen 200 und 5000 Hz, was auch der Bereich der menschlichen Sprechfrequenzen ist.

Funktion der Muskeln im Mittelohr

• Die Muskeln des Mittelohrs können durch Kontraktion die Schwingungen dämpfen und so das Ohr vor zu hohen Schallstärken schützen (Steigbügelmuskel & Trommelfellmuskel).

Altersbedingte Schwerhörigkeit

• Ältere Menschen können oft hohe Töne (Frequenzen) nicht mehr wahrnehmen, da die Basilarmembran weniger elastisch ist und vor allem die tieferen Frequenzen, die die Membran weiter innen in der Schnecke reizen, gehört werden können.

Hörsturz

• Ein Hörsturz ist plötzlicher Hörverlust, oft begleitet von einem hohen Pfeifen, der durch Durchblutungsstörungen, Infektionen oder Stress verursacht werden kann.
• Von einem Hörsturz kann man sich erholen, aber es braucht Zeit.

Lage des Lagesinnesorganes

• Das Lagesinnesorgan befindet sich im Innenohr vor den Bogengängen, wobei es zwei davon gibt.

Auge

• Die Grundlagen der Optik des Auges lassen sich anhand einer Illustration erklären.
• Anatomische Strukturen des menschlichen Auges können auf einer Darstellung beschriftet und deren Funktionen erläutert werden.

Photorezeptoren des Auges

• Photorezeptoren wandeln Lichtwahrnehmung in Aktionspotentiale um und senden diese an unser Gehirn.

Nah- und Fernakkommodation des Auges

• Fernakkommodation:
  • Die Zonulafasern sind gespannt und der Ziliarmuskel ist entspannt.
  • Die Linse wird auseinandergezogen und abgeflacht.
  • Das Licht muss weniger stark gebrochen werden
• Nahakkommodation:
  • Die Zonulafasern sind entspannt und der Ziliarmuskel ist angespannt.
  • Die Linse ist gekrümmt/kugelig.

Nah- und Fernsichtigkeit

• Kurzsichtigkeit: Der Augapfel ist zu lang, das Bild entsteht vor der Netzhaut, entfernte Gegenstände sind unscharf. Dies wird mit einer Streulinse (konkav) korrigiert.
• Weitsichtigkeit: Der Augapfel ist zu kurz, das Bild entsteht hinter der Netzhaut, nahe Gegenstände sind unscharf. Dies wird mit einer Sammellinse (konvex) korrigiert.

Blinder Fleck

• Die Netzhaut ist so aufgebaut, dass alle Nervenfasern in einem Punkt zum Sehnerv gebündelt werden, an der Stelle, wo der Sehnerv das Auge verlässt, gibt es keine Sehzellen, was den blinden Fleck verursacht.

Laterale Hemmung

• Benachbarte Nervenzellen der Netzhaut hemmen sich gegenseitig, wodurch die Kontraste der Kanten verstärkt werden (Hemmwirkung 20%).

Adaption des Auges

• Die Adaption des Auges ermöglicht es, sich an unterschiedliche Lichtverhältnisse anzupassen, was zu Phänomenen wie dem Sukzessivkontrast führt.

Stereoskopisches Sehen

• Bei 3D-Bildern werden zwei versetzte Bilder in Komplementärfarben verwendet, wobei das Gehirn die beiden Bilder übereinanderlegt, um einen dreidimensionalen Eindruck zu erzeugen.

Tiefenhinweise

• Vertraute Grösse
• Relative Grösse
• Linearperspektive
• Verdeckung
• Bewegungsparallaxe
• Texturgradiant

Optische Täuschungen

• Das Gehirn gewöhnt sich an bestimmte Bedingungen, und wenn diese verändert werden, braucht es Zeit, sich daran zu gewöhnen.

Schweineauges

• Die anatomischen Strukturen eines Schweineauges können erkannt und beschriftet werden.