Die Cochlea ist ein spiralförmiges, flüssigkeitsgefülltes Organ im Innenohr, das mechanische Schallvibrationen in neuronale Signale umwandelt. Ihr elegantes Design führt eine Echtzeit-Frequenzanalyse durch – im Wesentlichen eine biologische Fourier-Transformation.
Anatomie: Drei Kammern, eine Mission
- Knochernes Labyrinth: 2,5 Umdrehungen um die Modiolus (zentraler Pfeiler).
- Drei Scalae (Fluidkammern):
- Scala vestibuli (Perilymphe) – empfängt Vibrationen von der Stapes-Fußplatte.
- Scala media (Endolymphe) – beherbergt das Organ of Corti, das sensorische Epithel mit Haarzellen.
- Scala tympani (Perilymphe) – endet am Runden Fenster, dissipiert Energie.
- Basilaris-Membran: Steif und eng an der Basis (hohe Frequenzen), breit und flexibel am Apex (niedrige Frequenzen) – schafft eine präzise tonotopische Karte.
- Haarzellen: Innere Haarzellen (IHCs) sind die primären sensorischen Rezeptoren (95 % der afferenten Fasern); äußere Haarzellen (OHCs) verstärken und schärfen das Tuning.
Signaltransduktion: Von Schall zum Spike
- Schallwellen → Trommelfell → Gehörknöchelchenkette → Stapes-Fußplatte.
- Druckwelle gelangt in Scala vestibuli, reist zur Helikotrema und zurück über Scala tympani.
- Basilaris-Membran-Verschiebung erreicht das Maximum an der Stelle, die der Frequenz des Schalls entspricht.
- Haarzell-Stereozilien biegen sich → Mechanotransduktionskanäle öffnen → K⁺-Instrom → Depolarisation.
- IHCs setzen Glutamat frei → Nervus vestibulocochlearis (CN VIII) → Hirnstamm → Hörkortex.
Klinische Korrelate
- Sensorineuraler Hörverlust: Haarzellverlust durch Lärm, Alterung, Ototoxine oder Genetik.
- Cochleaimplantate: Umgehen beschädigte Haarzellen; stimulieren direkt den Hörnerv.
- Morbus Ménière: Endolymphe-Hydrops (Ausdehnung der Scala media) causing episodische Schwindel, Hörverlust und Tinnitus.
Die exquisit präzise Frequenz-zu-Ort-Mapping der Cochlea macht sie zu einem der bemerkenswertesten Signalprozessoren der Biologie.
