Auditief systeem Flashcards
Anatomie van cochlea
- Scala vestibuli
- Scala media met orgaan van Corti
- Scala tympani
Het orgaan van Corti bevat inner en outer hair cells
Bezenuwing
Inner hair cell koppelt met veel afferente neuronen = divergentie
Inner hair cell krijgt zeldzame efferente input
Meerdere Outer hair cells koppelen met 1 afferente vezel = convergentie
1 efferente vezel koppelt met meerdere Outer hair cells = divergentie
Werking inner hair cell
Door beweging van stereocilia openen de kanalen waardoor er kalium en calcium influx is. Hierdoor depolariseert membraan en gaan er extra calcium kanalen openen. Calcium zorgt voor de vrijstelling van glutamaat die het afferente neuron gaat stimuleren. Nu verlaten calcium en kalium de cel aan de basale kant
Werking Outer hair cell
Gelijkaardig mechanisme aan inner hair cell, maar Outer hair cell krijgt ook efferente input die gaat zorgen voor een verschil in membraan potentiaal
Depolarisatie zorgt voor het inkrimpen van de cel en zal er meer signalisatie zijn in de inner hair cel
Hyperpolarisatie zorgt voor een uitzetting van de cel en zal er minder signalisatie zijn in de inner hair cell
Maximum wijziging in lengte is 30 micrometer
Endocochleaire potentiaal
50 mV ter hoogte van de apex van de scala media
80 mV ter hoogte van de basis van de scala media
Cellen in de stria vascularis
Marginale cellen
Intermediaire cellen
Basale cellen
Opbouw Kalium concentratie in endolymfe
Kalium stroomt door gap junctions tot in de basale cellen en intermediaire cellen, hier stroomt het door de Kir kanalen tot in de intrastriale ruimte. Vanuit de intrastriale ruimte wordt het via Na/K pompen en K/Na/Cl cotransport tot in de marginale cellen gebracht. Kalium stroomt via Iks kanalen vanuit de marginale cellen in de scala media
Evenwichtspotentiaal kalium
Kalium is hoog in cel, en laag buiten cel.
Evenwichtspotentiaal is -95 mV
Rustmembraanpotentiaal van intermediaire cellen is -10 mV, dus interstriale potentiaal moet +90 mV zijn om de kalium stroom in evenwicht te brengen
Evenwichtspotentiaal chloor
Chloor is laag in cel, en hoog buiten de cel
Evenwichtspotentiaal is -90 mV
De rustmembraanpotentiaal van marginale cellen is 0 mv, dus de interstriale potentiaal moet +90 mV zijn om de chloor stroom in evenwicht te brengen
Iks stroom
slow activating potassium current
repolariserende stroom in hartspiercellen
speelt rol bij long Q-T syndroom
Barterr-syndroom
Stoornis in chloor kanalen
Doofheid en renaal zoutverlies
Dislokatie van membraan van Reissner
stoornissen in Na/K/Cl cotransporter
Belangrijkste transporteurs in stria vascularis
- Gap junctions
- Kir kanalen
- Na/K/2Cl transporter
- Cl kanalen
- Iks kanalen
Detectie van frequenties
Lage frequenties ter hoogte van apex van cochlea
Hoge frequenties ter hoogte van basis van cochlea
= tonototopische map opbouwen
MET-kanalen
Mechano transducer channels
MET-kanalen in rust
Altijd een klein beetje openstaan
Hoelang duurt het mechanisme in de inner hair cell
Tijd van membraanddepolarisatie tot vesikelfusie en vrijstelling van glutamaat is 0,2 ms
AC en DC component
AC = alternerende component
DC = graduele / continue component
Wanneer AC of DC component
Tot 500 Hz is er alleen een AC component, vanaf 1 kHz is er een duidelijke DC component
Dus AC component neemt af met de frequentie en de DC component neemt toe met de frequentie
Oorzaak DC component
Clipping doordat rustpunt van responscurve van de meccano-elektrische transactie onderaan van de curve komt te liggen. Hierdoor is amplitude hyperpolariserende respons kleiner dan die van de depolariserende respons
-> Signaal onder aan de curve wordt afgesneden waardoor nullijn van AC naar boven verschuift en een DC component genereert
Karakteristieke frequentie
Frequentie waarbij de respons van de inner hair cells maximaal is
AC potentialen vs DC potentialen
AC receptorpotentialen zijn groter dan DC receptorpotentialen
Wat is zichtbaar op iso-input curves?
Karakteristieke frequentie is zichtbaar als een scherp dalende piek
De tuning piek bevindt zich in het diepste punt van het dal veroorzaakt door de karakteristieke frequentieT
Tuning piek
Bij deze frequentie is minimale stimulatie voldoende om een respons te krijgen
Drempels van afferente neuronen
Laagdrempelige neuronen bevinden zich aan de pilaarzijde van de cel
Hoogdrempelige neuronen bevinden zich aan de modulaire zijde van de cel
Laagdrempelig = veel spontane activiteit
Hoogdrempelig = weinig spontane activiteit
Type II cochleaire afferenten
5% van alle afferenten
Reageren alleen bij heel hoge intensiteit
Cochleaire nociceptoren
Detail werking Outer hair cells
Beweging van stereocilia naar grootste stereocilia
Kalium influx
Acetylcholine afkomstig van efferent neuron opent calcium kanalen via nicotine receptor
Depolarisatie van cel zorgt voor openen spaningsgevoelige kalium en calcium kanalen
Calcium influx zorgt voor glutamaat vrijstelling en openen calcium geactiveerde kalium kanalen
Repolarisatie
Werking prestine
Negatieve potentiaal (hyperpolarisatie) in Outer hair cell duwt chloor ionen verder in het Prestine eiwit, waardoor dit verlengt van short naar long state
Positieve feedback lus
Trilling van basilair membraan wordt overgebracht naar Outer hair cell via voorwaartse transductie, dit wekt een receptorpotentiaal op dat omgekeerde transactie ondergaat. Dit proces geeft positieve feedback aan inner hair cell wat gaat zorgen voor glutamaat vrijstelling en stimulatie van de afferente neuronen
Spontane otoacoustische emissies
voorwaartse en omgekeerde transductie komen in tegen-fase wat oscillaties gaat doen ontstaan
Cochleaire versterker
De verandering van de Outer hair cells fungeert als een versterker, het inkrimpen van de cellen gaat zorgen voor een versterking van het signaal. Het uitzetten van de cellen gaat zorgen voor een vermindering van het signaal
Resultaat hyperpolarisatie op positieve feedback lus
Minder omgekeerde transductie, waardoor de positieve feedback gaat minderen naar de inner hair cells
De neurotransmitter die hier een rol speelt is acetylcholine
Codering van geluidssterkte en geluidsfrequentie
Geluidssterkte:
- Spike rate (hogere sterkte, meer spikes)
- Populatie codering (hogere sterkte, grotere zone geactiveerd)
Geluidsfrequentie:
- Tonotopie (elke frequentie heeft eigen plaats thv membraan basilaris)
- Spike rate (in gebied van 1-5 kHz)
Maximale spiking rate van actiepotentialen
600 Hz waarbij 1 actiepotentiaal 1,67 ms duurt
Dynamisch bereik van gehoor
130 dB
Hoe wordt gehoorfunctie bereikt?
Door gezamenlijke activiteit van alle afferente neuronen
Phase-locking
Spikes van actiepotentialen ontstaan steeds in dezelfde fase van de geluidsgolf
Speelt rol bij geluidslokalisatie en waarneming van zwakke geluiden
Alleen onder de 5 kHz
Aangezien spike rate max 600 Hz is moet er sommatie en convergentie zijn naar een secundair neuron
Haarcellen naar primaire auditieve cortex
Unilaterale baan = snelle dorsale baan
-> decussatio ter hoogte van striae acustica
Binaurale baan = trage ventrale baan
-> extra synaps ter hoogte van corpus trapezoideum
Lokalisatie van geluiden > 2-3 kHz
Via laterale oliva superior
Lokatie van geluid bepalen door intensiteitsverschil
= interaural level difference
EI cellen zorgen voor excitatoire input van ene oor en inhibitorische input van andere oor
Lokalisatie van geluiden < 2-3 kHz
Via mediale oliva superior
Lokatie bepalen door tijdsverschil
= interaural time difference
EE cellen zorgen voor excitatoire input van beide oren
Pijngrens
140 dB
Cochleaire microfoonpotentialen
De stromen die over de inner en outer hair cells gaan genereren een veldpotentiaal dat ook te detecteren is in de scala tympani
De bijdrage van de Outer hair cells is hier dominant en loopt in fase met deze potentialen
De inner hair cells lopen 90° in fase voor op deze potentialen
