Der Gleichgewichtssinn

Referat von Philipp Schlautmann, gehalten am 4.12.00

Vorbemerkung

Entgegen der vielleicht allgemein herrschenden Meinung braucht man den Sinn fürs Gleichgewicht nicht nur zum Halten desselben, sondern auch zur Orientierung im Raum. Um dieser Aufgabe zu genügen werden neuronal mehrere Informationen miteinander verrechnet, die alle zum Gleichgewicht beitragen. Dies unterscheidet ihn von anderen Sinnen wie z.B. dem Sehsinn, dessen Wahrnehmung nur aus dem von Photorezeptoren gemessenen Licht resultiert.

 

Welche Wahrnehmungen bzw. Informationen führen also nun zum Sinn für das Gleichgewicht bzw. zur Orientierung im Raum?

 

1) die Drehbeschleunigung:       wird in den Bogengängen des Labyrinths gemessen

2) die Linearbeschleunigung:    wird in der Macula (Utriculi, Sacculi ) des Labyrinths gemessen.

3) die Körperhaltung:                   wird mit sog. somatischen Rezeptoren in Gelenken, Sehnen, Muskeln gemessen

(4) die visuelle Information:         des Auges

 

Ein weiterer Unterschied zu anderen Sinnen ist, dass wir die meisten Wahrnehmungen nicht bewusst erfahren. Beispiel:

1)        laufen, stolpern:

Beim Laufen oder stehen halten wir nicht bewusst das Gleichgewicht, vielmehr tun wir dies unbewusst. Wenn wir dann einmal wegen Unachtsamkeit stolpern so registriert unser Gleichgewichtsapparat eine unerwartete Beschleunigung in eine „falsche“ Richtung. Diese Information zusammen mit Informationen über unsere aktuelle Körperhaltung von den somatischen Rezeptoren führen zu einer Gegenreaktion, die das stolpern abfangen soll, noch bevor uns bewusst wird, dass wir stolpern.

 

2)     Kompensationsbewegungen:

Bei Bewegungen jeglicher Art verändern wir unsere relative Stellung des Kopfes zum Raum.

Damit unser Blickfeld dann aber dasselbe bleibt, müssen wir mit den Augen korrigierende Bewegungen durchführen. Dies geschieht unbewusst, auf Grund von Informationen aus den Bogengängen über die Drehbeschleunigung.

 

Bei der heutigen Forschung beschäftigt man sich nun stark damit, in welchem Verhältnis die einzeln Wahrnehmungen unser Gleichgewicht prägen. So hat man beim Fisch herausgefunden, dass der Sinn für die Lage im Raum zum einen durch die Wahrnehmung der Gravitation und zum anderen aus der Wahrnehmung der Lichteinstrahlrichtung resultiert. Durch Verändern dieser Parameter (Lichteinfall von hinten) konnte man den Fisch dazu veranlassen eine Kompromisslage einzugehen, die dem Verhältnis der Gewichtung der Informationen entsprach. Im Allgemeinen ist dies aber nicht so leicht zu bestimmen, da durch die Vielfalt der Informationen, die zu diesem Sinn beitragen eine große Anzahl von Kompensationsmöglichkeiten in der Gewichtung bestehen. So kann man trotz eingeschränkter Funktion des Gleichgewichtsapparates noch gehen, da die fehlenden Informationen durch visuelle Informationen kompensiert werden. Ein Fehlen einer Information führt zu einer schlechteren Wahrnehmung, das Widersprechen von einzelnen Informationen zum Schwindel bzw. Unwohlsein.

 

Beispiel: Seekrankheit: Widerspruch von Visuellen- und Beschleunigungsrezeptoren.

 

Die Reiztransduktion im Gleichgewichtsapparat

Beim Menschen und den meisten anderen Säugern ist der Gleichgewichtsapparat im Innenohr lokalisiert. Hinter dem ovalen Fenster liegt der Vestibularapparat mit zwei Kammern, dem Utriculus und Sacculus, sowie den drei Bogengängen.

Die drei Bogengänge sind in den drei Ebenen des Raumes ausgerichtet und haben an ihrer Basis eine Verdickung, die als Ampulle bezeichnet wird.

 

 

 

 

 

 

 

 

 Abb. 1 Bildnachweis: Gleichgewichts- und Orientierungssinn. Donald E. Parker

 In jeder Bogengangsampulle steht eine Gruppe von Haarzellen, deren Cilien in eine gallertartige Masse ragen, die Cupula die bis zum Dach der Ampulle reicht.

 

 

 

 

  Abb. 2 Bildnachweis: Gleichgewichts- und Orientierungssinn. Donald E. Parker

 Wenn nun der Kopf gedreht wird, bleibt die Endolymphe träge zurück:

Sie drückt damit auf die Cupula, die sich ausbeult und die Haarbündel abbiegt.

 

 

 

 

 

 

 Abb. 3 Bildnachweis: Gleichgewichts- und Orientierungssinn. Donald E. Parker

 In Utriculus und Sacculus ragen die Haarbüschel in ein galleartiges Netzwerk aus Eiweißmolekülen, dass man als Statolithenmembran bezeichnet. Auf ihrer Oberseite häufen sich kleine Kristalle, die sogenannten Statokonien, die eine wesentlich höhere Dichte als die umgebende Endolymphe besitzen. Bei einer Beschleunigung des Kopfes bleiben sie träge hinter der Körperbewegung zurück, was sich auf die Cilien der Sinneshaare überträgt und sie entgegengesetzt zur Beschleunigung abbiegt.

 

 

 

 

 

 

 Abb. 4 Bildnachweis: A.J. Parker, Spektrum Die Haarzellen des Innenohrs

 Die neuronale Verschaltung

Die einzelnen Elemente des Gleichgewichts- und des Orientierungssystems sind auf vielfältige Weise verschaltet. Die vestibulären-, visuellen- und somatischen Rezeptoren schicken ihre elektrischen Impulse in drei Untereinheiten des Zentralnervensystems:

das Vestibulo-Cerebellum, die vestibulären Kerne und die Retikularisformation. Nach dem die eingegangenen Signale verarbeitet wurden, geben die vestibulären Kerne die Information an eines der beiden Ausführenden Zentren und an den Thalamus weiter.

Nur die vom Thalamus registrierten Informationen werden bewusst wahrgenommen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 5                                                                                                  

 Literaturverzeichnis:

Donald E. Parker: Gleichgewichts- und Orientierungssinn

A.J. Hudspeth: Die Haarzellen des Innenohrs (Spektrum der Wissenschaft, März 1983). In: Verständliche Forschung. Physiologie der Sinne. Spektrum Akademischer Verlag

Schmidt, Thews: Physiologie des Menschen, Springer-Verlag (1997)