Gleichgewichtsorgan und Nystagmus

Gleichgewichtsorgan seit hunderten Millionen Jahren bei allen Lebewesen fast gleich. © Orla / shutterstock.com

Gleichgewichtsorgan seit hunderten Millionen Jahren bei allen Lebewesen fast gleich. © Orla / shutterstock.com

Das Gleichgewichtsorgan ist seit einigen 100 Millionen Jahren vollständig ausgereift und bei allen höheren Lebewesen im Bauplan sehr ähnlich.

Das Gleichgewichtsorgan besteht aus zwei Maculaorganen und den drei Bogengängen. Mit den Maculaorganen geschieht die Messung von Schwerkraft und geradlinigen Beschleunigungen. Sie sind mit kleinen Calcitkristallen, den Otholithen, bedeckt. Auf Grund der Trägheit dieser kleinen Kristalle kommt es zu einer Tangentialverschiebung bei Bewegungen und zur Erregung der Sinneszellen. Durch die zentrale Verarbeitung der Maculareize gewinnt der Organismus Information über die Stellung des Schädels im Raum.

Zur Drehbeschleunigungsmessung dienen die drei Bogengänge. Es handelt sich ­dabei um kreisförmig geschlossene Kanäle. Die Ebenen der drei Bogen­gänge bilden zueinander einen Winkel von 90°. Außerdem bildet die Hauptachse des Gleichgewichtsorgans gegen die Horizontale einen Winkel von 30°. Um das Gleichgewichtsorgan optimal zu nutzen, wird der Kopf beim aufrechten Gang leicht geneigt. Jeder Bogengang ist an einem Ende zur Ampulle erweitert. Dort befindet sich die Kupula, das Drehbeschleunigungsmess­gerät im engeren Sinn.

Die Kupula steht wie ein bewegliches Segel in dem mit Flüssigkeit (= Endolymphe) gefüllten Bogengang. Flüssigkeit und Kupula besitzen genau die gleiche Dichte. Darum kommt es bei Kopfdrehung auf Grund der Trägheit der Flüssigkeit nun zur Auslenkung der Kupula. Das führt zur Erregung der Sinnes­zellen, die wiederum die Fasern des Gleichgewichtsnervs reizen.

 

Ungleichgewicht durch Kopfbewegungen, Gleichgewichtskerne und Nystagmus

Der Gleichgewichtsnerv besteht in etwa aus 18.000 Nervenfasern. Er verbindet die Haarzellen des Sinnesepithels mit den Gleichgewichtskernen. Die Ruhefrequenz von 60–90 Aktionspotenzialen in der Minute wird je nach Erregung oder Hemmung moduliert. Die Nerven beider Seiten feuern mit der gleichen Frequenz. Bei Kopfbewegungen kommt es zu einem Ungleichgewicht, das in weiteren zentralen Verschaltungen verarbeitet wird. Die erste Nervenzelle verbindet die Sinneszelle mit einem der vier Gleichgewichtskerngebiete im Hirnstamm.

Den Gleichgewichtskernen wird auch Information von der Netzhaut und den Dehnungsrezeptoren der Sehnen und Muskeln geliefert. Gleichgewichtsorgan aber auch das optische System und der Stell- und Halteapparat des Körpers sind sehr bedeutend für die räumliche Orientierung. Durch Regelkreise zwischen Augenmuskelkernen und Gleichgewichtskernen wird auch die Koordination im Raum während schneller Augenbewegungen gewährleistet. Die Verbindungen zur Streckmuskulatur über das Rückenmark ermöglichen die Umsetzung der gewonnenen Information in Bewegungen der Gliedmaßen.

 

Alle Lebewesen mit beweglichen Augen besitzen diesen Reflex

Die Maculainformationen garantieren aufrechten Stand und Gang, während die Bogengänge hauptsächlich der Blickführung dienen. Über einen weiteren Regelkreis kontrolliert das Kleinhirn dabei die Feinabstimmung dieser Reflexbögen. Verbindungen zum Thalamus und der Großhirnrinde lassen uns auch Bruchteile dieser Informationen, wie zum Beispiel unsere Lage im Raum, bewusst werden.

Zur Kompensation einer Drehbewegung des Kopfes steuern das Gleichgewichtsorgan eine Gegenbewegung der Augen. Diese besteht aus einer langsamen Gegenbewegung und einer schnellen reflektorischen Rückstellbewegung, welche Blickstabilisierung und dadurch räumliche Orientierung auch während schneller Kopfbewegungen sicherstellt. Diesen vestibulookulären (zwischen Gleichgewicht und optischem System) Reflex nennt man Nystagmus. Alle Lebewesen mit beweglichen Augen besitzen diesen Reflex. Ebensolche Bewegungen werden bei der Beobachtung der Umwelt beim ­Eisenbahnfahren gesehen.

Dieser sogenannte Eisenbahn-Nystagmus wird jedoch nicht vom Gleichgewichtsorgan kontrolliert. Auch bei kalorischer Reizung der Gehörgänge können diese Augenbewegungen ausgelöst werden. Robert Bárány erklärte das schon seit 1860 bekannte Phänomen und wurde dafür 1914 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Die HNO Medizin macht sich die kalorische Reizung als eines der wichtigsten diagnostischen Mittel bei Gleichgewichtsstörungen zu Nutze.


Quellen:

https://vestibular.org/understanding-vestibular-disorder/human-balance-system

http://neuroscience.uth.tmc.edu/s2/chapter10.html

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