Het slakkenhuis

Het slakkenhuis in het oor, ook wel de cochlea genoemd, vormt ons gehoororgaan. Het zorgt voor de omzetting van de door geluid veroorzaakte mechanische trillingen in elektrische signalen. Dit proces heet transductie. Speciale sensorische cellen in het slakkenhuis zijn daar verantwoordelijk voor.

In onderstaande animaties wordt uitgelegd hoe het oor werkt. Daarna volgt een beschrijving.

De cochlea is in 2 3/4 winding spiraalsgewijs opgerold en heeft een diameter van 2 mm en een lengte van ongeveer 35 mm.

foto cochlea slakkenhuis

Cochlea van een foetus, waarbij het benige gedeelte is verwijderd. O= Ovale venster; R=ronde venster

(Met speciale dank aan Remy Pujol van de Universiteit van Montpellier (Frankrijk) voor het gebruik van deze foto. Foto door: M. Lavigne-Rebillard, INSERM-Montpellier)

In onderstaand tekening is het slakkenhuis gedeeltelijk uitgerold.

Slakkenhuis oor

Wanneer we de cochlea helemaal ontrold voorstellen is de structuur ervan beter te beschrijven.

Cochlea uitgerold

Ovale venster

Het ovale venster vormt de ingang waar de stijgbeugel op zit. Het ronde venster vormt de uitgang. Tussen deze twee zit een tussenschot dat de gehele slakkenhuis in twee delen verdeelt. Aan het uiteinde zit een kleine opening het helicotrema, waardoor beide helften met elkaar in verbinding staan. Het gedeelte achter het ovale venster heet scala vestibuli en het deel dat uitkomt op het ronde venster heet scala tympani. Het geheel is gevuld met een vloeistof die perilymphe heet.

dwarsdoorsnede slakkenhuis

Dwarsdoorsne van het gehele slakkenhuis (cochlea). 1. Scala media; 2. Scala vestibuli; 3. Scala Tympani. De rode pijl is vanaf het ovale venster. De blauwe pijl wijst naar het ronde venster. 4. Spiraalvormige ganglion; 5. gehoorzenuw.

(Met speciale dank aan Remy Pujol van de Universiteit van Montpellier (Frankrijk) voor het gebruik van deze tekening. Figuur getekend door Stéphan Blatrix. en R. Pujol, INSERM-Montpellier)

tekening dwarsdoorsnede slakkenhuis oor

Membraan van Reisner en Basilair membraan

Wanneer we naar een dwarsdoorsnede kijken van het slakkenhuis, zien we dat er een derde compartiment is: het scala media. Dit tussenschot is gevuld met een andere vloeistof: de endolymphe. De twee vloeistoffen worden van elkaar gescheiden door een zeer dun vlies: het membraan van Reissner. Aan de andere zijde ligt een dikker en stugger vlies: het basilair membraan.Deze membranen komen beide in trilling wanneer geluid de cochlea stimuleert.
Tussen de endolymphe en perilymphe vloeistof bestaat geen directe open-verbinding. De vloeistoffen in het binnenoor worden niet uitgescheiden en veranderen ook niet van volume. Het behoud van de chemische samenstelling van beide vloeistoffen wordt gedomineerd door ionen transport binnen de eigen regio.

Het basilair membraan is (1) 3 tot 4 keer zo breed bij het helicotrema dan bij de stijgbeugel, en (2) 100 maal zo stijf aan de stijgbeugel kant dan bij het helicotrema.

Uitgerold basilair membraan

Door de toename van de breedte en de afname van de gemiddelde dikte verloopt de stijfheid van de basis naar de apex met een factor 100. De resonantiefrequentie van het membraan is daardoor hoger aan de basis dan aan de apex. Aan de basis is deze ongeveer 20.000 Hz en aan de Apex om en nabij de 80 Hz.

Slakkenhuis vormt organisch geheel met evenwichtsorgaan

Het slakkenhuis vormt een organisch geheel met het evenwichtsorgaan. De vloeistof in het evenwichtsorgaan en die in het slakkenhuis staan met elkaar in verbinding. Het slakkenhuis is via een nauw kanaal verbonden met de grote ruimte in de schedel waarin zich de hersenen bevinden. Wanneer er nu een overdruk ontstaat in de cochlea, kan de perilymphe uitwijken naar de vloeistof rond de hersenen (de liquor cerebri).

Het orgaan van Corti

Het orgaan van Corti in het slakkenhuis bevat twee soorten haarcellen: binnenste haarcellen en buitenste haarcellen. In totaal zijn er vier rijen haarcellen: 1 rij binnenste haarcellen en 3 rijen buitenste haarcellen. Aan de binnenste haarcel, waarvan er zo’n 3500 zijn, zitten ca. 20 zenuwvezels. Van de buitenste haarcellen bestaan er veel meer namelijk zo’n 25.000.

stereocilia-buitenste-haarcel-foto

Stereocilia van buitenste haarcel

Deze cellen worden haarcellen genoemd omdat bovenop deze cellen zeer dunne haartjes zitten: de cilia. Deze cilia steken naar buiten en worden bedekt door het tectoriaal membraan.

tekening haarcellen oor

Orgaan van Corti. Figuur overgenomen van Wersall, Flock en Lundguist, 1965

Tectoriaal en basilair membraan met buitenste en binnenste haarcellen

Wanneer het basilair membraan in beweging komt buigen de cilia. Hierdoor ontstaan electrochemische signalen in de gehoorzenuw. Bij uitwijking van het basilair membraan zorgt voor buiging van de (stereo-) cilia. Dit zorgt op zijn beurt weer voor een spanningsverschil.

Effect slechthorendheid op buitenste haarcellen

Wanneer wij slechthorend worden, door bijvoorbeeld blootstelling aan lawaai, medicijngebruik, roken, ongezonde voeding of door ouderdom, neemt de functionaliteit van de buitenste haarcellen af. Hierdoor zijn we minder goed in staat om zachte geluiden waar te nemen. Vreemd genoeg zijn het aantal verbindingen van de buitenste haarcellen naar de hersenen (afferente zenuwbanen) gering. Elke 10 buitenste haarcellen moeten samen 1 zenuwvezel delen. Wel zijn er zenuwbanen van de hersenen naar (efferente zenuwbanen) deze buitenste haarcellen.
De informatie naar de hersenen wordt voornamelijk doorgegeven door de binnenste haarcellen. Zo is 90% van de vezels verbonden met de binnenste haarcellen.
Momenteel bestaan er theorieën dat de buitenste haarcellen bij stimulatie van zachte geluiden extra in beweging komen. Wanneer de buitenste haarcellen samentrekken, zal het orgaan van Corti in beweging komen zoals in onderstaande figuur te zien is. Informatie over de beweging in de cellen wordt teruggekoppeld naar de bewegingen op het basilair membraan, waardoor de golfbeweging versterkt wordt en de cochlea actief.

Animatie orgaan van corti

Animatie orgaan van corti

(Met speciale dank aan Fabio Mamano voor het gebruik van deze figuur).

Doorgifte harde en zachte geluiden

De buitenste haarcellen zouden niet betrokken zijn voor de doorgifte van de hardere geluiden. Hiervoor zijn de binnenste haarcellen verantwoordelijk. Dit zou de verklaring zijn dat de bij beschadiging van de buitenste haarcellen het oor ongevoelig wordt voor zachte geluiden, terwijl de hardere geluiden nog steeds goed zijn waar te nemen. De signaalbewerking van de meeste hoortoestellen is gebaseerd op de theorie. Zachte geluiden worden meer versterkt, terwijl hardere geluiden maar een klein beetje worden versterkt. Dit wordt compressie genoemd. Hoortoestellen compenseren volgens deze theorie daar waar het defect veelal zit: in de buitenste haarcellen.

slakkenhuis-haarcellen

Links: defecte haarcellen (IHC: één rij binnenste haarcellen, drie rijen buitenste haarcellen); midden enigszins beschadigde buitenste haarcellen; rechts: uitvergrote haarcel

Gehoorschade door lawaai en muziek als eerste in synapsen

Onderzoek uit 2016 laat zien dat schade zich als eerste voordoet in de synapsen die een verbinding vormen tussen de haarcellen en de gehoorzenuw. Volgens de onderzoekers ontstaat pas later schade aan de haarcellen zelf. Eerder werd gedacht dat eerst de haarcellen degenereerden en dat daarna als gevolg daarvan ook de genoemde cochleaire neuropathie zich voordeed. Omdat de schade aan deze synapsen niet meetbaar is met een toonaudiogram wordt dit ook wel ‘verborgen gehoorverlies‘ genoemd.  Op grond van het toonaudiogram lijkt er dan niks aan de hand, maar er is wel reeds schade die niet meetbaar is met deze standaard meting. De schade aan de synapsen is wel meetbaar met een zogeheten electro-cochleografie meting (ECochG onderzoek). Ook komt dit naar voren bij een test waarbij het verstaan van spraak in lawaai wordt gemeten.

Bezoek ook: “promenade round the cochlea”….by R. Pujol, S. Blatrix and T. Pujol, CRIC- Montpellier: http://www.iurc.montp.inserm.fr/cric/audition/start.htm