VL 3 - Ohren Flashcards
Welche Sinneszellen dienen zum Hören ?
A) Haarsinneszellen (Wirbeltiere) - Seitenliniensystem
B) Skolopidialzellen (Insekten)
Was ist die Physikalische Gegebenheit des Hörens ?
Eigenschaften von Schallwellen in Luft und Wasser
Was sind für die Evolution von Hörorganen die wichtigsten Eigenschaften von Schallwellen ?
- Longitudinalwellen
zwei mögliche Messgrößen:
- Druckänderung & amp
- Teilchenbewegung -> zwei Empfängertypen
2. Wellenlängen von Schall groß
3. Schallgeschwindigkeit in Luft akustische Signale
Was sind die 2 prinzipiellen Möglichkeiten für Ohrentypen ?
- ‘Schallschnelle’ - Empfänger : Teilchenbewegung
- Schalldruck- Empfänger
Was ist die Schallschnelle ?
Sie gibt an mit welcher Wechselgeschwindigkeit die Luftteilchen um ihre Ruhelage schwingen; also die Momentangeschwindigkeit eines schwingenden Teilchens
Wie funktioniert das Arbeitsprinzip des Druckempfängers?
- Dünne Membran mit einer Impedaz ähnlich der von Luft
- Größere Membranen sind empfindlicher
Nennen sie 4 Insekten/ Spinnen welche Schallschnelle Empfänger besitzen und klassifizieren sie diese
Was sind die Grundeigenschaften vom Schallschnelle-Empfänger ?
- durch Masse und Trägheit Begrenzung auf niedrige Frequenzen
Was für einen Einfluss hat die Schallfrequenz auf die Ausbreitung der Schallwelle?
- Schallgeschwindigkeit bleibt etwa gleich
- Reichweite stark Frequenzabhängig: hohe Frequenzen haben geringe Reichweiten
Wie werden so hohe Frequenzen ( 10 kHz und mehr ) im Nervensystem codiert und verarbeitet ?
2 Möglichkeiten :
- Zeit-Codierung - Schallfrequenz durch Aktionspotenzial-Frequenz codiert ; nur für niedrige Frequenzen
- Orts-Codierung ( verschiedene Frenquenzen werden auf verschiedene Orte abgebildet - z. B. in unserer Cochlea, oder im Ohr von Laubheuschrecken. Das ZNS “weiß” dann, je nachdem welche Sinneszellen melden, um welche Schall-Frequenz es sich handelt.
Frequenz-Orts-Transformation
Ist die Frequenzanalyse durch Frequenz-Orts-Transformation bei Insekten (Laubheuschrecken , Grillen) oder Säugetieren genauer ?
Bei den Säugetieren
Wie ist die Cochlea aufgebaut ?
Was sind die mechanischen Eigenschaften der Basilarmembran welche eine Frequenz-Orts-Transformation im Innenohrs erzeugen?
- an der Basis ( ovales Fenster) : Steif und schmal -> hohe Frequenzen
- an der Spitze ( Helicotrema): elastisch und breit -> niedrige Frequenzen
Wie wird die Frequenzabstimmung verschärft ?
Durch Verstärkermechanismus äußerer Haarsinneszellen
- äußere Haarsinneszellen verstärken durch Kontraktionen, innere Haarsinneszellen sind Sensoren Beschädigte Haarsinneszellen können nicht regeneriert werden !
Warum ist Frequenzauflösungsvermögem so wichtig ?
- Kommunikation
- Wegfiltern von Störgeräuschen
- Sprachverständins
Welches Problem gibt es bei der Impendanz-Anpassung und welche ‘Erfindung’ machte die Evolution bei Amphibien & Reptilien?
Beim Übergang von Wasser an Land bringt unterschiedliche Dichte von Luft und Wasser Probleme : ein Großteil (>98%) der Schallenergie würde an der Innenohrgrenze reflektiert. Amphibien & Reptilien: Columella als Hebelsystem zur Widerstands-(Impendanz-) Anpassung Bild 4
Was sind die Anforderungen an Gehörorgane ?
- Empfindlichkeit - Problem höher Frequenzen ; Frequenzunterscheidung
- Impedanz-Anpassung (Übergang : Luft - Wasser)
- Richtungshören (anders als im Sehsystem)
Wie geschieht die Impedanzanpassung im Säugetierohr
Die Impedanzanpassung geschieht durch drei Gehörknöchelchen:
- Das Hebelsystem der Gehörknöchelchen erhöht den Schalldruck am ovalen Fenster nach: Druck= Kraft/Fläche
- Durch die Flächenunterschiede wird der Schalldruck am ovalen Fenster ungefähr um da 17-fache gegenüber dem Trommelfell erhöht
Welche von dieses 3 Tiergattungen kann Naldo einzige im Hochfrequenten Bereich hören ? Vögel Reptilien Säugetiere
Säugetiere
Warum können Reptilien nicht , aber dafür Säugetiere im hochfrequenten Bereich hören ?
Ursache ist vermutlich Impendanzproblem des Mittelohrs, der Columella. Ihr Hebelsystem überträgt hohe Frequenzen nur schlecht im Gegensatz zu dem Hammer
- Amboss
- Steigbügel System der Säuger
Welche typische Eigenschaft für Kleinsäuger ermöglichte die Erfindung der 3 Gehörknöchelchen
Sie ermöglichte wohl eher zufälligerweise die Option des Hörens im Ultraschallbereich
Warum sind Wale, Delphine die Ausnahme , wenn sonst große Säuger nicht gut im hochfrequenten Bereich hören
Sie leben im Wasser und haben deshalb kein Impendanzproblem
Woraus sind die Gehörknöchelchen der Säuger entstanden ?
Aus Knochen des primären Kiefergelenks
Was ist die ‘Evolutinäre Vermutung’ bezüglich der Säugetier-Gehörknöchelchen in Verbindung mit Reptilien?
Vermutlich waren diese Knochen schon bei Reptilien an Schallleitung beteiligt und würden dann bei Säugern weiter in dieser Funktion perfektioniert
Was passierte zwischen der Aufgabe des des primären Kiefergelenks und des sekundären Kiefergelenks
Übergangsform : z.Bsp. Diarthrognathus(“Doppel-Kiefergelenk-Tier) Bild 8
Was ist das Problem beim Erkennen der Schallrichtung ?
- Druck ist eine Saläre Größe und enthält keine Information über Schallrichtung - Schallrichtung kann nur aus Vergleich von zwei Ohren erschlossen werden
Was sind die beiden Einheiten welche zum Richtungshören durch Vergleich am zwei Empfängern ausgenutzt werden ?
- Intensitätsunterschiede
- Zeitunterschiede
Warum werden beide Einheiten für das Richtungshören benötigt ?
- Tiefe Frequenzen haben kaum Intensitätsunterschiede -> Zeitdifferenzen
- hohe Frequenzen haben vor allem Intensitätsunterschiede , Zeitinformation ist mehrdeutig
Wie korrespondiert das Rezeptor- und Aktionspotenzial mit der Knickrichtung’ der Haarsinneszellen? (Schematisch)
Vorteile von Spontanaktivität: beide Auslenkungsrichtungen können signalisiert werden
Was ist die besondere Eigenschaft von Haarsinneszellen bei höheren Wirbeltieren ?
Sie sind Hörsinn und Gleichgewichtsorgane zugleich
Was ist die Aufgabe von Haarsinneszellen in den Bogengängen ?
Sie sind Beschleunigungsmelder
Was ist die ‘urtümliche’ Funktion von Haarsinneszellen bei Fischen ?
Sie sind bereits in Neuromasten im Seitenliniensystem der Fische vorhanden wo sie zur Registrierung der Wasserbewegung dienen . (Ähnlich wie Schallrezeptoren in der Luft)
Was ist der Schallempfänger bei Insekten ?
Das Fadenhaar
Was sind die Vorteile von Mechanorezeptoren?
- reagieren schnell
- schnelle Amplitudenänderung
- Richtungshören !
Photo und Chemorezeptoren sind im Vergleich relativ langsam
Welche sind die zwei begrenzenden Faktoren für die Geschwindigkeit - und für zeitlich. Auflösungsvermögen ?
- Transduktionsmaschinerie
- Zeitkonstanten der Zellmembran
Erläutern Sie welche Faktorien die Zeitkonstanten der Zellmembran bestimmen?
- Photorezeptoren sind eng gepackte Membranstapel oder Mikrovilli, dicht gepackt mit Rhodopsin
- große Membranfläche erhöht elektrische Kapazität C -> Zeitkonstante der elektrischen Antwort wird groß
Woraus ergibt sich die Zeitkonstante der Zellmembran ?
Sie ergibt sich aus Widerstand mal Kapazität (RxC)
Welches Problem gibt es bei Photorezeptoren bezüglich der Potenzialänderung in den Zellen?
- es wird viel Membran für Sehpigment benötigt
- die große Kapazität der Membran macht Potenzialänderungen in de Zellen langsam
