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Hinter dem Sammelbegriff der sensorineuralen Schwerhörigkeit verbirgt sich eine Vielzahl von pathophysiologischen Entitäten, die alle Elemente der peripheren und zentralen Hörbahn betreffen können. Erst in den letzten Jahren haben wir begonnen, die Mechanismen und beteiligten Strukturen im Detail zu verstehen.

Ein zentrales Element der Schallwahrnehmung stellt die Codierung der mechanischen Schwingungen in Nervenimpulse dar. Diese erfolgt an den inneren Haarzellen (IHZ) und ihren synaptischen Verbindungen mit den dendritischen Endigungen der Spiralganglienneurone. Unser Ziel war es, die afferente Synapse der inneren Haarzellen in Struktur und Funktion zu verstehen und die Frage zu beantworten, wie sich Synapsen an verschiedenen tonotopen Stellen entlang der Cochlea unterscheiden.

Am Modell der Cochlea der Maus verwendeten wir neben Elektronen- und konventioneller konfokaler Mikroskopie erstmalig STED- und 4Pi-Mikroskopie – optische Techniken, deren Auflösung jenseits der physikalischen Beugungsgrenze des sichtbaren Lichts liegen.

Wir führten zunächst eine fluoreszenzmikroskopische Kartierung der Cochlea durch, bei der die afferente Innervationsdichte, d.h. die Zahl der synaptischen Kontakte pro Haarzelle in Abhängigkeit von ihrer tonotopen Position ermittelt wurde. Es zeigte sich, daß die Bereiche mit der höchsten Schallempfindlichkeit in der Mitte des hörbaren Spektrums eine deutlich höhere Innervationsdichte aufwiesen. Die Struktur der einzelnen Synapse sowie die Anordnung ihrer funktionellen Elemente (synaptisches Band, präsynaptische Calciumkanäle sowie postsynaptische Glutamatrezeptoren) wurden mit höchstauflösender optischer Mikroskopie und Elektronenmikroskopie untersucht. Daten über ihre Funktion lieferten konfokale intrazelluläre Calciummessungen und die Patch-clamp Technik. Synapsen scheinen demnach unabhängig von ihrer Lokalisation einen einheitlichen Aufbau zu besitzen. Erheblich variiert jedoch die Aktivität und Neurotransmitterfreisetzung zwischen Synapsen innerhalb einer Haarzelle. Dieser Mechanismus könnte möglicherweise das breite Spektrum an unterschiedlichen Empfindlichkeiten und Spontanaktivitäten der Spiralganglienneurone erklären, das der neuronalen Codierung des großen Dynamikumfangs der Schallwahrnehmung zugrunde liegt.