Fysiologie van het auditief systeem.docx

# De anatomie en functie van de cochlea en het orgaan van Corti Hier volgt een gedetailleerde studiehandleiding over de anatomie en functie van de cochlea en het orgaan van Corti. ## 1. De cochlea en het orgaan van Corti: structuur en functie De cochlea, een spiraalvormige structuur in het binnenoor, is verantwoordelijk voor de omzetting van mechanische geluidstrillingen in elektrische zenuwsignalen, voornamelijk via het orgaan van Corti. ### 1.1 Anatomie van de cochlea De cochlea is opgebouwd uit drie concentrische ruimten, gescheiden door membranen. #### 1.1.1 De drie ruimten * **Scala vestibuli**: Deze bovenste ruimte is gevuld met perilymfe. * **Scala tympani**: Deze onderste ruimte is eveneens gevuld met perilymfe. * **Scala media**: De middelste ruimte, gelegen tussen de scala vestibuli en scala tympani, is gevuld met endolymfe. #### 1.1.2 Vloeistofsamenstelling De samenstelling van de vloeistoffen in de cochlea is cruciaal voor de functie: * **Perilymfe (scala vestibuli en scala tympani)**: De samenstelling lijkt op die van extracellulair vocht. * Hoge natriumconcentratie ($[Na^+] \approx 150 \text{ mM}$). * Lage kaliumconcentratie ($[K^+] \approx 3-5 \text{ mM}$). * **Endolymfe (scala media)**: Deze vloeistof heeft een unieke samenstelling, afwijkend van het klassieke extracellulaire milieu. * Zeer hoge kaliumconcentratie ($[K^+] \approx 150 \text{ mM}$). * Lage natriumconcentratie ($[Na^+] \approx 1 \text{ mM}$). * Lage glucoseconcentratie ($[Glucose] \approx 0.6 \text{ mM}$). #### 1.1.3 Membraansystemen * **Reissner-membraan**: Scheidt de scala vestibuli van de scala media. * **Basilair membraan**: Scheidt de scala media van de scala tympani. Het orgaan van Corti rust op dit membraan. ### 1.2 Het orgaan van Corti Dit is het eigenlijke zintuigorgaan voor gehoor en bevindt zich in de scala media, rustend op het basilair membraan. Het bestaat uit haarcellen en steuncellen, met het tectoriaal membraan erboven. #### 1.2.1 Haarcellen Er zijn twee hoofdtypen haarcellen, die elk een specifieke functie vervullen: * **Binnenste haarcellen (Inner Hair Cells, IHCs)**: * Bevinden zich in één rij langs de cochlea. * Zijn de primaire sensorische cellen voor geluidsdetectie. * Zetten mechanische trillingen om in elektrische signalen. * Geven voornamelijk **afferente output** (signalen naar de hersenen). Ongeveer 95% van de vezels in de gehoorzenuw is afkomstig van IHCs. * Hebben **zeer weinig efferente input** (input vanuit de hersenen). * **Buitenste haarcellen (Outer Hair Cells, OHCs)**: * Bevinden zich in drie rijen langs de cochlea. * Hebben een cruciale **versterkende (amplificerende) functie** voor het geluidssignaal. * Veranderen actief van lengte (via het eiwit prestin) en versterken daardoor lokaal de beweging van het basilair membraan. * Verbeteren de gevoeligheid en de frequentieselectiviteit van het gehoor. * Hebben **veel efferente input** vanuit de hersenstam, die hun activiteit moduleren en beschermen. #### 1.2.2 Kernboodschap voor het examen * **Binnenste haarcellen = detecteren** (primaire sensorische functie). * **Buitenste haarcellen = versterken en moduleren** (cochleaire versterker). * Scala media + orgaan van Corti = plaats van auditieve transductie. ### 1.3 Mechanisme van geluidstransductie Het proces van geluidstransductie in de cochlea is een complexe reeks gebeurtenissen: #### 1.3.1 Beweging van het basilair membraan 1. Geluidstrillingen veroorzaken drukgolven in de perilymfe van de scala vestibuli. 2. Deze drukgolven leiden tot een buiging van het basilair membraan. 3. Deze beweging is **frequentie-afhankelijk**: de plaats van maximale uitwijking (de "lopende golf") varieert met de frequentie van het geluid. Hoge frequenties veroorzaken maximale beweging aan de basis van de cochlea, terwijl lage frequenties maximale beweging aan de apex veroorzaken. Dit fenomeen wordt **tonotopie** genoemd. #### 1.3.2 Relatieve beweging en stereocilia-buiging 1. Door de op-en-neerwaartse beweging van het basilair membraan ontstaat een schuifkracht (shear force) tussen de haarcellen en het tectoriaal membraan. 2. De **stereocilia**, kleine haarachtige uitsteeksels op de haarcellen, worden hierdoor gebogen. 3. De **buitenste haarcellen (OHCs)** hebben stereocilia die vastzitten in het tectoriale membraan. Hun beweging veroorzaakt direct de buiging. 4. De **binnenste haarcellen (IHCs)** hebben vrije stereocilia, die worden bewogen door de stroming van de endolymfe en de beweging van omliggende structuren. #### 1.3.3 Mechanische opening van ionkanalen 1. Buiging van de stereocilia **naar de langste stereocilia toe** veroorzaakt tractie op de **tiplinks**, dunne filamenten die de stereocilia met elkaar verbinden. 2. Deze tractie opent de **mechano-elektrische transducer (MET)-kanalen**, die zich aan de apices van de stereocilia bevinden. Deze kanalen zijn voornamelijk selectief voor kationen. #### 1.3.4 Elektrische signaaltransductie 1. **Bij IHCs en OHCs**: Bij opening van de MET-kanalen stromen, door de hoge kaliumconcentratie in de endolymfe ($[K^+] \approx 150 \text{ mM}$) en het negatieve rustmembraanpotentiaal van de haarcel (ongeveer $-60 \text{ mV}$), **kaliumionen (K⁺)** en enigszins **calciumionen (Ca²⁺)** de cel binnen. 2. Deze ionenstroom veroorzaakt een **depolarisatie** van de haarcelmembraan. 3. **Bij OHCs**: * De depolarisatie opent **spanningsgevoelige Ca²⁺-kanalen (Cav1.3)** aan de basolaterale zijde. * De intracellulaire Ca²⁺-concentratie stijgt. * OHCs bevatten het eiwit **prestin**, dat de lengte van de cel actief kan veranderen. Bij depolarisatie **verkort** de OHC; bij hyperpolarisatie **verlengt** deze. Dit mechanisme, bekend als **elektromotiliteit**, versterkt de beweging van het basilair membraan en creëert de cochleaire versterker. 4. **Bij IHCs**: * De depolarisatie opent eveneens **spanningsgevoelige Ca²⁺-kanalen (Cav1.3)** aan de basolaterale zijde. * De intracellulaire Ca²⁺-concentratie stijgt. * De verhoogde Ca²⁺-concentratie triggert de **vrijstelling van de neurotransmitter glutamaat** uit de presynaptische terminal. * Glutamaat bindt aan receptoren op de afferente neuron, wat leidt tot depolarisatie en het genereren van actiepotentialen in de gehoorzenuw. 5. **Repolarisatie**: Na de stimulatie sluiten de MET-kanalen. Kaliumionen stromen de cel uit via basolaterale K⁺-kanalen, wat leidt tot **repolarisatie** van de haarcel. Dit proces, evenals het verwijderen van Ca²⁺, reset de cel voor de volgende stimulus. ### 1.4 Rol van de endolymfe en de endocochleaire potentiaal De unieke ionensamenstelling van de endolymfe is essentieel voor de haarceltransductie. #### 1.4.1 De endocochleaire potentiaal (EP) * De **endocochleaire potentiaal (EP)** is het potentiaalverschil tussen de endolymfe in de scala media en de perilymfe in de scala vestibuli en tympani. * De endolymfe is **positief geladen** ten opzichte van de perilymfe, met typische waarden van $+50 \text{ mV}$ tot $+80 \text{ mV}$. * Dit positieve potentiaalverschil wordt voornamelijk opgewekt en in stand gehouden door de **stria vascularis**, een gespecialiseerd epitheel in de wand van de scala media. * De **stria vascularis** gebruikt **Na⁺/K⁺-ATPase** pompen en andere transportmechanismen om actief kaliumionen de endolymfe in te pompen, waardoor de hoge $[K^+]$ en het positieve potentiaal worden gehandhaafd. Dit is een **energie-intensief proces**. * De EP vergroot de **elektrochemische drijvende kracht** voor K⁺-instroom in de haarcellen wanneer de MET-kanalen openen, wat leidt tot een snelle en gevoelige depolarisatie. #### 1.4.2 De K⁺-kringloop * Een gesloten kringloop van kaliumionen zorgt voor het behoud van de ionengradiënten. * K⁺ stroomt vanuit de endolymfe de haarcellen binnen tijdens depolarisatie. * Na repolarisatie wordt K⁺ afgegeven aan de basolaterale zijde en opgenomen door steuncellen. * Via een netwerk van **gap junction-gekoppelde steuncellen** wordt K⁺ getransporteerd naar het spiraal ligament en uiteindelijk terug naar de stria vascularis, waar het opnieuw in de endolymfe wordt gesecreteerd. ### 1.5 Codering van geluid in de gehoorzenuw De gehoorzenuw codeert zowel de intensiteit als de frequentie van het geluid. #### 1.5.1 Codering van geluidssterkte (intensiteit) * **Spike-rate coding**: Luider geluid leidt tot grotere depolarisatie van de IHC, wat resulteert in een hogere vuursnelheid (spike rate) van de afferente neuronen. Dit werkt tot de IHC en de afferente neuronen verzadigen (maximale spike rate, ongeveer 600 Hz, beperkt door de refractaire periode). * **Populatiecodering**: Bij hogere geluidsintensiteiten worden meer IHCs geactiveerd, waardoor meer afferente neuronen gaan vuren. Het brede dynamische bereik van het gehoor wordt gecodeerd door de rekrutering van neuronen met verschillende drempels (gevoeligheden). #### 1.5.2 Codering van geluidsfrequentie (toonhoogte) * **Place coding (tonotopie)**: De belangrijkste frequentiecode. Hoge frequenties worden verwerkt aan de basis van de cochlea (hoge frequentie gevoelige IHCs), lage frequenties aan de apex (lage frequentie gevoelige IHCs). De plaats van activiteit op het basilair membraan correspondeert met de geluidsfrequentie. * **Time coding (phase locking)**: Bij lagere frequenties (tot ongeveer 1-5 kHz) vuren de afferente neuronen gesynchroniseerd met de fase van de geluidsgolf. De timing van de spikes, zelfs als er periodes zonder spikes zijn (bv. elke 2 of 4 cycli), draagt ook frequentie-informatie over. Bij hogere frequenties verdwijnt phase locking en blijft voornamelijk place coding over. #### 1.5.3 De receptorpotentiaal in IHCs * De receptorpotentiaal in IHCs heeft zowel een **AC-component** (wisselend, oscillerend) als een **DC-component** (gemiddelde depolarisatie). * Bij **lage frequenties** domineert de AC-component, wat de timing-informatie weerspiegelt. * Bij **hogere frequenties** wordt de AC-component afgevlakt (door de capacitantie van het celmembraan en de beperkte snelheid van MET-kanalen), terwijl de DC-component toeneemt. Dit komt door de **asymmetrische respons van de MET-kanalen** (meer openen dan sluiten) en "clipping" van de hyperpolarisatie, wat leidt tot een netto depolarisatie. De DC-component is belangrijk voor de codering van intensiteit en continuïteit van het signaal. #### 1.5.4 Adaptatie en spontane activiteit * De respons van afferente neuronen toont **adaptatie**: na een initiële piekrespons bij geluidsonset, daalt de spike rate naar een stabieler niveau. Dit behoudt de gevoeligheid voor veranderingen in het geluid. * Spontane activiteit (vuren zonder stimulus) in afferente neuronen correleert omgekeerd met hun drempel, wat bijdraagt aan de brede dynamische range van geluidswaarneming. ### 1.6 Functie van buitenste haarcellen (OHC) in detail Buitenste haarcellen zijn cruciaal voor de mechanische versterking van het geluidssignaal. #### 1.6.1 Elektromotiliteit door prestin * **Prestin** is een membraaneiwit in de OHCs dat elektrische spanning direct omzet in mechanische lengteverandering. * Prestin werkt als een spanningsgestuurde ionenschakelaar, waarbij chloride-ionen (Cl⁻) een sleutelrol spelen in het reguleren van de conformatieverandering van prestin. * **Depolarisatie** leidt tot verkorting van de OHC, terwijl **hyperpolarisatie** leidt tot verlenging. Dit proces is zeer snel en vereist geen ATP-hydrolyse. #### 1.6.2 De cochleaire versterker en feedbacklus * De lengteverandering van OHCs oefent kracht uit op het basilair membraan, wat de beweging ervan versterkt. * Dit creëert een **positieve feedbacklus**: de beweging van het basilair membraan veroorzaakt een reactie in de OHCs, die op hun beurt de beweging van het basilair membraan versterken. * Deze **cochleaire versterker** verhoogt de gevoeligheid en de frequentieselectiviteit van het gehoor. #### 1.6.3 Stabiliteit en oscillaties * De feedbacklus moet nauwkeurig gereguleerd zijn. Onjuiste afstelling of vertragingen kunnen leiden tot **instabiliteit** en ongewenste **oscillaties** van het basilair membraan. * Deze spontane oscillaties, zonder externe stimulus, kunnen leiden tot **spontane oto-akoestische emissies** (geluiden die door het oor zelf worden geproduceerd). ### 1.7 Klinische relevantie Defecten in de moleculaire mechanismen van de cochlea kunnen leiden tot verschillende vormen van gehoorverlies: * Mutaties in genen die coderen voor **K⁺-kanalen (bv. KCNQ1, KCNE1)**, **transporters (bv. NKCC1)** of **eiwitten in de stria vascularis** kunnen leiden tot problemen met de endolymfe-huishouding, de EP, en structurele integriteit van de cochlea (bv. Reissner-membraan collaps), wat resulteert in sensorineurale doofheid. * Defecten in **MET-kanaal componenten (bv. TMC1, TMC2)** of **prestin** leiden direct tot het falen van geluidstransductie of cochleaire versterking en veroorzaken doofheid. * Stoornissen in de synaptische transmissie of de neurale respons kunnen eveneens leiden tot gehoorverlies. --- # Ionensamenstelling en de endocochleaire potentiaal (EP) Hieronder vind je een gedetailleerd studiemateriaal over de ionensamenstelling en de endocochleaire potentiaal, essentieel voor het begrip van de auditieve transductie. ## 2. Ionensamenstelling en de endocochleaire potentiaal (EP) Dit onderwerp verklaart de unieke ionensamenstelling van endolymfe en perilymfe, en hoe de stria vascularis en Na+/K+-ATPase de hoge K+-concentratie en de positieve endocochleaire potentiaal handhaven, wat cruciaal is voor de haarceltransductie. ### 2.1 De vloeistoffen in de cochlea: perilymfe en endolymfe De cochlea, een spiraalvormige structuur in het binnenoor, bevat drie gescheiden ruimtes gevuld met specifieke vloeistoffen: * **Scala vestibuli en scala tympani:** Deze ruimtes zijn gevuld met **perilymfe**. De samenstelling van perilymfe lijkt sterk op die van het klassieke extracellulaire milieu. Het bevat een hoge natriumconcentratie ($Na^+$) en een lage kaliumconcentratie ($K^+$). * **Scala media:** Deze ruimte is gevuld met **endolymfe**. De endolymfe heeft een sterk afwijkende samenstelling, met een zeer hoge kaliumconcentratie ($K^+$) en een lage natriumconcentratie ($Na^+$). Dit verschil toont aan dat door cellen omsloten ruimtes een unieke ionensamenstelling kunnen handhaven die afwijkt van het algemene extracellulaire milieu. Deze twee vloeistoffen worden gescheiden door membraansystemen: * Het **Reissner-membraan** scheidt de scala vestibuli van de scala media. * Het **basilair membraan** scheidt de scala media van de scala tympani. ### 2.2 Het orgaan van Corti en haarcellen Het **orgaan van Corti** bevindt zich in de scala media en rust op het basilair membraan. Het is het eigenlijke zintuigorgaan voor gehoor en bestaat uit gespecialiseerde haarcellen en steuncellen. * **Binnenste haarcellen (Inner Hair Cells - IHCs):** Deze zijn de primaire sensorische cellen. Hun functie is het omzetten van mechanische trillingen in elektrische signalen. Deze signalen worden vervolgens doorgegeven aan de gehoorzenuw. * **Buitenste haarcellen (Outer Hair Cells - OHCs):** Deze hebben een belangrijke versterkende functie. Ze kunnen lokaal de beweging van het basilair membraan versterken, wat de gevoeligheid en frequentieselectie van het gehoor verbetert. ### 2.3 Mechanisme van haarceltransductie 1. **Mechanische prikkel:** Geluid veroorzaakt drukverschillen in de perilymfe, wat leidt tot trillingen van het basilair membraan. 2. **Buiging van stereocilia:** De relatieve beweging tussen het basilair membraan en het tectoriaal membraan buigt de stereocilia van de haarcellen. 3. **Ionstromen door MET-kanalen:** Bij buiging van de stereocilia naar de langste toe, openen mechanisch geactiveerde kationkanalen (MET-kanalen) aan de apicale zijde van de haarcel. * Door de hoge kaliumconcentratie ($K^+$) in de endolymfe en de positieve potentiaal van de endolymfe (~ +80 mV ten opzichte van perilymfe), stroomt $K^+$ (en enige $Ca^{2+}$) de haarcel binnen. 4. **Depolarisatie:** De instroom van positieve ionen veroorzaakt een **depolarisatie** van de haarcelmembraan (bv. van ~ -60 mV naar ~ -40 mV). 5. **Calciuminstroom:** De depolarisatie opent spanningsgevoelige $Ca^{2+}$-kanalen aan de basolaterale zijde van de cel. $Ca^{2+}$ stroomt de cel binnen, wat de vrijlating van neurotransmitters triggert. 6. **Neurotransmittervrijlating:** Verhoogde intracellulaire $Ca^{2+}$ concentratie leidt tot de exocytose van glutamaat, een neurotransmitter, die de afferente neuronen van de gehoorzenuw activeert. 7. **Repolarisatie:** $K^+$ verlaat de haarcel via basolaterale $K^+$-kanalen, wat leidt tot **repolarisatie** van de celmembraan. ### 2.4 Het belang van de ionensamenstelling en potentiaal De unieke ionensamenstelling van de endolymfe (hoge $K^+$, lage $Na^+$) en de positieve **endocochleaire potentiaal (EP)** zijn cruciaal voor dit proces. #### 2.4.1 De endocochleaire potentiaal (EP) * **Definitie:** De EP is het potentiaalverschil tussen de endolymfe (scala media) en de perilymfe (scala vestibuli en tympani). * **Ontstaan:** De EP ontstaat voornamelijk in de **stria vascularis**, een metabolisch zeer actief epitheel in de wand van de scala media. Deze celstructuur bevat ionpompen en kanalen die actief $K^+$ in de endolymfe secreteren en een positieve potentiaal handhaven. * **Waarde:** De endolymfe is positief ten opzichte van de perilymfe, typisch met een waarde van **+50 mV tot +80 mV**. Deze potentiaal is groter aan de basis van de cochlea (+80 mV) en kleiner aan de apex (+50 mV). * **Functie:** De positieve EP vergroot de elektrochemische drijvende kracht voor $K^+$. Hierdoor kan $K^+$ bij het openen van de MET-kanalen zeer snel de haarcellen binnenstromen, wat een snelle en gevoelige depolarisatie mogelijk maakt. Zonder de EP zou de mechanotransductie niet efficiënt plaatsvinden. #### 2.4.2 De rol van de stria vascularis en K⁺-recycling De stria vascularis is essentieel voor het handhaven van de hoge $K^+$ concentratie in de endolymfe en de EP. * **Na⁺/K⁺-ATPase:** Deze pomp is zeer actief in de stria vascularis en pompt continu $Na^+$ uit de cellen en $K^+$ in de cellen. Dit proces verbruikt veel ATP. * **K⁺-secretie:** Via een complex transportmechanisme in de stria vascularis (waarbij o.a. de transporters NKCC1 en K⁺-kanalen zoals KCNQ1/KCNE1 betrokken zijn) wordt $K^+$ actief uitgescheiden in de endolymfe. * **K⁺-recycling:** De $K^+$ die tijdens de haarceltransductie de haarcellen verlaat (aan de basolaterale zijde), wordt opgenomen door steuncellen. Via een netwerk van gap junction-gekoppelde steuncellen wordt $K^+$ teruggevoerd naar de stria vascularis of het spiraal ligament, om vervolgens opnieuw in de endolymfe te worden gesecreteerd. Dit vormt een gesloten $K^+$-kringloop, wat essentieel is voor het behoud van de hoge $K^+$ concentratie in de endolymfe en de EP. #### 2.4.3 Intrastriale en Cl⁻-potentialen De stria vascularis is complex en bevat verschillende celtypen (marginale, intermediaire, basale cellen) die samenwerken. * **Intrastriale potentiaal:** Er wordt een positieve potentiaal opgebouwd in de intrastriale ruimte (tussen de cellen van de stria vascularis), die zelfs nog positiever kan zijn (+90 mV) dan de EP. Dit ontstaat passief door de ionstromen, met name $K^+$ via kanalen zoals Kir4.1, gedreven door de hoge intracellulaire $K^+$ en het concentratieverschil. Deze hoge intrastriale potentiaal is cruciaal voor de uiteindelijke EP. * **Cl⁻-transport:** Chloride-ionen ($Cl^-$) spelen ook een rol, met name via kanalen zoals ClC-K/Barttin. Hoewel $Cl^-$ geen primaire stroomdrager is voor de EP, is hun transport essentieel voor de elektrische stabiliteit en de correcte werking van andere transporters zoals NKCC1. Mutaties in genen die coderen voor deze transporters (bv. NKCC1, Barttin) kunnen leiden tot gehoorverlies. #### 2.4.4 De rol van Prestin en de cochleaire versterker De buitenste haarcellen (OHCs) bezitten het eiwit **prestin**. Prestin is een spanningsafhankelijk membraaneiwit dat, onder invloed van de membraanpotentiaal, de lengte van de OHC kan veranderen (elektromotiliteit). * **Mechanisme:** Depolarisatie van de OHC (veroorzaakt door geluid) leidt tot inkorting via prestin, terwijl hyperpolarisatie leidt tot verlenging. Dit proces is zeer snel en energie-efficiënt (geen ATP nodig, maar $Cl^-$ als "spanningssensor"). * **Functie:** Deze actieve lengteverandering van de OHCs versterkt de beweging van het basilair membraan. Dit vormt een **cochleaire versterker** die de gevoeligheid en de frequentieselectiviteit van het gehoor enorm vergroot. Het is een vorm van positieve feedback: de beweging van het basilair membraan veroorzaakt een signaal in de OHCs, die vervolgens het basilair membraan nog verder bewegen. > **Tip:** De cochleaire versterker is essentieel voor het horen van zachte geluiden en het onderscheiden van verschillende toonhoogtes. Verstoringen in dit systeem leiden tot sensorineurale doofheid. > **Voorbeeld:** Zonder de cochleaire versterker zouden we de meeste geluiden in onze omgeving niet kunnen horen, en toonhoogtes zouden veel moeilijker te onderscheiden zijn. ### 2.5 Samenvatting voor het examen * **Perilymfe:** Lijkt op extracellulair vocht (hoog $Na^+$, laag $K^+$). * **Endolymfe:** Unieke samenstelling (laag $Na^+$, zeer hoog $K^+$). * **Endocochleaire potentiaal (EP):** Positieve potentiaal (+50 tot +80 mV) van endolymfe t.o.v. perilymfe. * **Stria vascularis:** Handhaaft hoge $K^+$ en EP via ionpompen (Na⁺/K⁺-ATPase) en kanalen; essentieel voor K⁺-secretie. * **K⁺-recycling:** Gesloten kringloop via steuncellen om hoge $K^+$ in endolymfe te behouden. * **Haarceltransductie:** Depolarisatie door $K^+$ influx via MET-kanalen (geopend door stereocilia-buiging) leidt tot glutamaatvrijlating. * **Prestin:** Motor-eiwit in OHCs dat lengteverandering veroorzaakt en de cochlea versterkt. * **EP en hoge $K^+$:** Cruciaal voor snelle en gevoelige haarceldepolarisatie. --- # Mechanismen van auditieve transductie en signaalcodering Hier is de samenvatting over de mechanismen van auditieve transductie en signaalcodering, klaar voor je examenstudie. ## 3. Mechanismen van auditieve transductie en signaalcodering Deze sectie beschrijft het proces waarbij mechanische geluidstrillingen worden omgezet in elektrische zenuwsignalen in de cochlea, en hoe informatie over frequentie en intensiteit wordt gecodeerd voor transmissie naar de hersenen. ### 3.1 De cochlea: Structuur en Vloeistoffen De cochlea is een spiraalvormige structuur in het binnenoor die essentieel is voor de omzetting van mechanische geluidstrillingen naar elektrische zenuwsignalen. #### 3.1.1 Ruimtes in de cochlea De cochlea is opgedeeld in drie met vloeistof gevulde ruimtes: * **Scala vestibuli**: Gevuld met perilymfe. * **Scala tympani**: Gevuld met perilymfe. * **Scala media**: Gevuld met endolymfe. #### 3.1.2 Vloeistofsamenstelling * **Perilymfe** (in scala vestibuli en tympani): Heeft een samenstelling vergelijkbaar met extracellulair vocht, met een hoge natriumconcentratie en een lage kaliumconcentratie. * **Endolymfe** (in scala media): Heeft een unieke en afwijkende samenstelling, gekenmerkt door een zeer hoge kaliumconcentratie en een lage natriumconcentratie. Dit verschil wordt in stand gehouden door gespecialiseerde cellen en is cruciaal voor de auditieve functie. #### 3.1.3 Membraansystemen De verschillende ruimtes worden gescheiden door membranen: * **Reissner-membraan**: Scheidt de scala vestibuli van de scala media. * **Basilair membraan**: Scheidt de scala media van de scala tympani. Het orgaan van Corti rust hierop. ### 3.2 Het Orgaan van Corti: Het Zintuigorgaan voor Gehoor Het orgaan van Corti, gelegen in de scala media op het basilair membraan, is het eigenlijke zintuigorgaan voor gehoor. Het bestaat uit haarcellen en steuncellen. #### 3.2.1 Typen Haarcellen Er zijn twee hoofdtypen haarcellen: * **Binnenste haarcellen (Inner Hair Cells - IHCs)**: * Ongeveer 1 rij (~3500 cellen). * Primaire sensorische cellen die mechanische trillingen omzetten in elektrische signalen. * Zeer veel afferente output: ~95% van de vezels in de gehoorzenuw komt van IHC's (divergentie: 1 IHC → veel neuronen). * Functie: **Detectie van geluid** en doorgeven van het auditieve signaal naar het centrale zenuwstelsel (CZS). * **Buitenste haarcellen (Outer Hair Cells - OHCs)**: * Ongeveer 3 rijen (~16 000 cellen). * Hebben een **versterkende functie** (amplificatie). * Kunnen actief van lengte veranderen, wat de beweging van het basilair membraan versterkt. * Weinig afferente output, maar veel efferente input (convergentie: veel OHCs → 1 neuron). * Functie: **Versterking (gain control)** en modulatie van het signaal, waardoor de gevoeligheid en frequentieselectie van het gehoor worden verbeterd. #### 3.2.2 Tectoriaal membraan Dit membraan bevindt zich boven het orgaan van Corti. De stereocilia van de buitenste haarcellen zitten hierin vast, terwijl die van de binnenste haarcellen vrij zweven. ### 3.3 Mechanisme van Auditieve Transductie Het proces van geluidstransductie begint met de beweging van het basilair membraan. #### 3.3.1 Beweging van het Basilair Membraan Geluidstrillingen veroorzaken drukgolven in de cochlea, wat leidt tot een beweging (buiging) van het basilair membraan. Deze beweging is frequentie-afhankelijk: hogere frequenties veroorzaken maximale uitwijking nabij de basis van de cochlea, terwijl lagere frequenties dit doen nabij de apex. Dit principe van **tonotopie** is cruciaal voor frequentiedetectie. #### 3.3.2 Schuifkracht op Stereocilia De beweging van het basilair membraan veroorzaakt een relatieve beweging tussen het basilair membraan en het tectoriaal membraan. Dit resulteert in een **schuifkracht (shear force)** op de stereocilia van de haarcellen. #### 3.3.3 Activatie van Mechanisch Geactiveerde Kanalen (MET-kanalen) * **Buiging van stereocilia naar de langste toe**: Dit spant de **tiplinks** die de stereocilia met elkaar verbinden. Hierdoor openen de mechanisch geactiveerde kationkanalen (MET-kanalen) aan de top van de stereocilia. * **Buiging in de andere richting**: Dit ontspant de tiplinks, waardoor de MET-kanalen sluiten. #### 3.3.4 Ioneninstroom en Depolarisatie * Wanneer de MET-kanalen openen, stromen **kationen** (voornamelijk $\text{K}^+$ en enigszins $\text{Ca}^{2+}$) **vanuit de endolymfe de haarcel binnen**. * Dit komt door de hoge $\text{K}^+$ concentratie in de endolymfe en het negatieve rustmembraanpotentiaal van de haarcel (ongeveer −60 mV tot −70 mV). * De instroom van positieve ionen veroorzaakt een **depolarisatie** van de haarcelmembraan. * De openkans van de MET-kanalen is niet binair; in rust zijn ze al deels open, wat zorgt voor een basale instroom en een **DC-component** in het signaal. #### 3.3.5 Rol van Prestin (enkel in OHCs) * Outer hair cells bevatten het eiwit **prestin**. * **Bij depolarisatie** (door ioneninstroom) **verkort** de OHC actief. * **Bij hyperpolarisatie** (wanneer kanalen sluiten) **verlengt** de OHC actief. * Deze **elektromotiliteit** van de OHCs versterkt de beweging van het basilair membraan lokaal, wat essentieel is voor de cochleaire versterking. Dit mechanisme is mogelijk door de interactie van chloride-ionen met prestin, dat als een spanningssensor fungeert. #### 3.3.6 Neurotransmittervrijstelling (bij IHCs) * De depolarisatie van de IHC opent **spanningsgevoelige $\text{Ca}^{2+}$ kanalen** (zoals Cav1.3) aan de basolaterale zijde van de cel. * De instroom van $\text{Ca}^{2+}$ triggert de exocytose van de neurotransmitter **glutamaat** vanuit synaptische vesikels. * Glutamaat bindt aan receptoren op het afferente neuron, wat leidt tot actiepotentialen in de gehoorzenuw. #### 3.3.7 Repolarisatie * Na de depolarisatie sluiten de MET-kanalen en de spanningsgevoelige $\text{Ca}^{2+}$ kanalen. * $\text{K}^+$ stroomt de cel uit via basolaterale $\text{K}^+$ kanalen, wat leidt tot **repolarisatie** van de haarcel. ### 3.4 Codering van Geluidsinformatie Het gehoorsysteem codeert zowel frequentie als intensiteit van geluid. #### 3.4.1 Frequentiecodering * **Plaats-codering (Tonotopie)**: Elke frequentie heeft een specifieke plaats van maximale activatie op het basilair membraan. Hoge frequenties worden gecodeerd nabij de basis (smal, stijf deel), lage frequenties nabij de apex (breed, flexibel deel). De tonotopie wordt gehandhaafd in de hogere centra van het auditieve systeem. * **Tijd-codering (Phase Locking)**: Bij lagere frequenties (tot ongeveer 1-5 kHz) kunnen de spikes van de auditieve zenuwvezels gesynchroniseerd zijn met de fase van de geluidsgolf. Dit betekent dat de timing van de actiepotentialen ook frequentie-informatie kan dragen. Bij hogere frequenties verdwijnt phase locking, en wordt de frequentie voornamelijk via plaats-codering doorgegeven. #### 3.4.2 Intensiteitscodering * **Spike-rate coding**: Een hogere geluidsintensiteit leidt tot een grotere amplitude van het receptorpotentiaal (zowel AC- als DC-component) in de IHC. Dit resulteert in een hogere vuursnelheid (spike rate) van het afferente neuron. * **Populatiecodering**: Omdat een individuele haarcel en afferent neuron slechts tot een bepaalde intensiteit kunnen coderen (verzadiging), wordt intensiteit ook gecodeerd door het aantal actieve afferente neuronen. Bij toenemende intensiteit worden neuronen met hogere drempels (die minder gevoelig zijn) ook geactiveerd. Het brede dynamische bereik van het gehoor (~130 dB) wordt bereikt door deze progressieve rekrutering van neuronen. #### 3.4.3 Receptorpotentiaal: AC- en DC-componenten * Het receptorpotentiaal van de IHC heeft twee componenten: * **AC-component**: Het oscillerende deel dat de geluidsgolf volgt. Dominant bij lage frequenties, cruciaal voor timing-informatie. * **DC-component**: De gemiddelde verschuiving van het membraanpotentiaal naar depolarisatie. Ontstaat door de asymmetrische respons van de MET-kanalen (clipping van de hyperpolarisatie), waardoor de cel netto gedepolariseerd blijft. Dominant bij hogere frequenties en bij hogere intensiteiten. ### 3.5 De Rol van de Stria Vascularis en de Endocochleaire Potentiaal (EP) De unieke ionensamenstelling van de endolymfe en de daaruit voortvloeiende endocochleaire potentiaal (EP) zijn essentieel voor de auditieve transductie. #### 3.5.1 Stria Vascularis Dit metabool actieve epitheel in de wand van de scala media produceert en handhaaft de hoge $\text{K}^+$ concentratie in de endolymfe. Dit gebeurt via ionpompen (zoals $\text{Na}^+/\text{K}^+$-ATPase) en ionkanalen. #### 3.5.2 Endocochleaire Potentiaal (EP) * De EP is het potentiaalverschil tussen de endolymfe (scala media) en de perilymfe (scala vestibuli/tympani). * De endolymfe is **positief geladen** ten opzichte van de perilymfe (typisch +50 mV tot +80 mV). * Dit positieve potentiaal wordt opgebouwd door ionentransport in de stria vascularis, mede via specifieke $\text{K}^+$ kanalen (bv. $\text{KCNQ1/KCNE1}$) en het $\text{Na}^+/\text{K}^+/2\text{Cl}^-$-cotransporter (NKCC1). * De EP creëert een sterke elektrochemische drijvende kracht voor $\text{K}^+$, wat een snelle instroom in de haarcellen mogelijk maakt wanneer de MET-kanalen openen. Dit is cruciaal voor de gevoeligheid en snelheid van de transductie. #### 3.5.3 K⁺-recycling $\text{K}^+$ dat de haarcel binnenstroomt tijdens depolarisatie, wordt via steuncellen en gap junction-gekoppelde netwerken gerecycled en teruggevoerd naar de stria vascularis om opnieuw in de endolymfe te worden gescreteerd. Dit creëert een gesloten $\text{K}^+$-kringloop. ### 3.6 Mechanismen van Signaaloverdracht in Haarcellen #### 3.6.1 Inner Hair Cells (IHCs) * De receptorpotentiaal (AC en DC) in IHC's stuurt de neurotransmittervrijstelling (glutamaat). * De amplitude van de receptorpotentiaal bepaalt de vuursnelheid van afferente neuronen. * Bij lage frequenties draagt de timing van de spikes (phase locking) bij aan frequentiecodering. #### 3.6.2 Outer Hair Cells (OHCs) * De OHCs ontvangen veel efferente input. * De lengteverandering van OHCs, aangedreven door prestin, versterkt de beweging van het basilair membraan. * Deze versterking verhoogt de gevoeligheid en frequentieselectiviteit van het gehoor. * De OHC-lus vormt een **positieve feedbacklus**: BM-beweging → OHC-activatie → extra BM-beweging. Onjuiste afstemming kan leiden tot oscillaties en oto-akoestische emissies. ### 3.7 Adaptatie en Spontane Activiteit * **Adaptatie**: De spike rate van afferente neuronen neemt na de initiële respons af tot een stabieler niveau, zelfs bij aanhoudende stimulus. Dit zorgt ervoor dat het systeem gevoelig blijft voor veranderingen in de stimulus. * **Spontane activiteit**: Veel afferente neuronen vuren al bij afwezigheid van geluid. Neuronen met een hoge spontane activiteit hebben een lage prikkeldrempel en vuren bij zachte geluiden, terwijl neuronen met lage spontane activiteit een hoge drempel hebben en pas bij luide geluiden vuren. Dit draagt bij aan de brede dynamische range van het gehoor. --- # Rol van buitenste haarcellen (OHCs) en de cochleaire versterker Oké, hier is een gedetailleerd studieoverzicht voor het examen, specifiek gericht op de rol van buitenste haarcellen en de cochleaire versterker. ## 4. Rol van buitenste haarcellen (OHCs) en de cochleaire versterker Buitenste haarcellen (OHCs) spelen een cruciale rol bij het versterken van zwakke geluidssignalen en het verbeteren van de frequentieselectiviteit in de cochlea, voornamelijk door hun vermogen tot actieve lengteveranderingen via het eiwit prestin. ### 4.1 Anatomie en Fysiologie van de Cochlea De cochlea is een spiraalvormige structuur in het binnenoor die mechanische geluidstrillingen omzet in elektrische zenuwsignalen. Ze bestaat uit drie met vloeistof gevulde ruimtes: * **Scala vestibuli** en **scala tympani**: Gevuld met perilymfe, dat vergelijkbaar is met extracellulair vocht (hoge natriumconcentratie, lage kaliumconcentratie). * **Scala media**: Gevuld met endolymfe, een unieke vloeistof met een zeer hoge kaliumconcentratie en lage natriumconcentratie, vergelijkbaar met intracellulaire vloeistof. Deze ruimtes worden gescheiden door membranen: het Reissner-membraan (scheidt scala vestibuli van scala media) en het basilair membraan (scheidt scala media van scala tympani). Het **orgaan van Corti**, dat zich in de scala media bevindt en rust op het basilair membraan, is het eigenlijke zintuigorgaan voor gehoor. ### 4.2 Haarcellen: Binnenste en Buitenste Het orgaan van Corti bevat twee hoofdtypen haarcellen: * **Binnenste haarcellen (IHCs)**: Ongeveer 3500 cellen in één rij. Hun primaire functie is de detectie van geluid en de omzetting van mechanische trillingen naar elektrische signalen. Ze sturen het overgrote deel van de afferente informatie (ongeveer 95%) naar de gehoorzenuw. Ze ontvangen weinig efferente input. * **Buitenste haarcellen (OHCs)**: Ongeveer 16.000 cellen in drie rijen. Hun primaire functie is versterking (amplificatie) en modulatie van het geluidssignaal. Ze veranderen actief van lengte, wat de beweging van het basilair membraan versterkt. Ze ontvangen veel efferente input van de hersenstam, waarmee hun functie gemoduleerd en de binnenste haarcellen beschermd worden. > **Tip:** Onthoud: IHCs = Detectie & Afferent; OHCs = Versterking & Efferent gestuurd. ### 4.3 Het Mechanisme van Geluidsdetectie en Versterking 1. **Beweging van het Basilair Membraan**: Geluid veroorzaakt drukgolven in de cochlea, wat leidt tot een opwaartse buiging van het basilair membraan op een frequentie-specifieke locatie. 2. **Schuifkracht op Stereocilia**: De beweging van het basilair membraan veroorzaakt een relatieve verschuiving ten opzichte van het tectoriaal membraan, wat leidt tot een schuifkracht (shear force) op de stereocilia van de haarcellen. 3. **Activatie van MET-kanalen**: Buiging van stereocilia naar de langste toe opent mechanisch geactiveerde ionkanalen (Mechano-Electrical Transducer - MET-kanalen). 4. **Ioninstroom en Depolarisatie**: Vanwege de hoge kaliumconcentratie in de endolymfe, stroomt kalium (en enige calcium) de haarcel binnen, wat leidt tot depolarisatie van de cel. Dit mechanisme is vergelijkbaar voor zowel IHCs als OHCs. 5. **Neurotransmitter Vrijstelling (IHCs)**: Bij IHCs leidt depolarisatie tot het openen van spanningsgevoelige calciumkanalen, Ca²⁺ influx, en vervolgens tot de vrijstelling van de neurotransmitter glutamaat aan de synaps met afferente neuronen, wat leidt tot actiepotentialen in de gehoorzenuw. 6. **Actieve Lengteverandering (OHCs)**: * OHCs bevatten het eiwit **prestin** in hun laterale membraan. * Prestin werkt als een **elektromechanische transducer**: bij depolarisatie verkort de OHC, en bij hyperpolarisatie verlengt deze. Dit mechanisme is Cl⁻-afhankelijk en werkt snel, zonder ATP-verbruik. * Deze **actieve lengteverandering** van de OHCs versterkt de lokale beweging van het basilair membraan. Dit is de kern van de **cochleaire versterker**. * De versterkte beweging van het basilair membraan leidt tot een grotere schuifkracht op de stereocilia van de IHCs, wat de gevoeligheid en frequentieselectiviteit van het gehoor aanzienlijk verbetert. > **Tip:** De cochleaire versterker, aangedreven door OHCs, verhoogt de gevoeligheid met wel 40-60 dB en verbetert de frequentiescheiding. ### 4.4 De Rol van Prestin en Elektromotiliteit Prestin is het sleuteleiwit dat de elektromechanische koppeling in OHCs mogelijk maakt. Het functioneert als een eiwit dat zijn vorm verandert als reactie op het membraanpotentiaal. Chloride-ionen spelen een cruciale rol als cofactor of sensor: * Wanneer de OHC gedepolariseerd is (membraanpotentiaal wordt minder negatief), verandert prestin van conformatie, waardoor de cel **verkort**. * Wanneer de OHC gehyperpolariseerd is (membraanpotentiaal wordt negatiever), gaat prestin naar een andere conformatie, waardoor de cel **verlengt**. Deze snelle lengteveranderingen, bekend als **somatic electromotility**, stellen de OHCs in staat om met grote precisie mee te trillen met de geluidsgolf. Ze kunnen zeer snelle veranderingen volgen, tot tientallen kHz. ### 4.5 De Cochleaire Versterker en Positieve Feedback De interactie tussen de beweging van het basilair membraan en de actieve lengteverandering van de OHCs creëert een **positieve feedbacklus**: 1. Een externe geluidsstimulus veroorzaakt beweging van het basilair membraan. 2. Deze beweging leidt tot depolarisatie van de OHCs. 3. De OHCs verkorten (via prestin), wat **extra beweging** aan het basilair membraan toevoegt. 4. Deze versterkte beweging veroorzaakt opnieuw depolarisatie van de OHCs, en zo verder. Dit mechanisme is essentieel voor het horen van zeer zwakke geluiden (hoge gevoeligheid) en voor het nauwkeurig onderscheiden van verschillende tonen (hoge frequentieselectiviteit). > **Tip:** De cochleaire versterker is het resultaat van OHC-motiliteit die de mechanische respons van het basilair membraan versterkt. ### 4.6 Spontane Oto-Akoestische Emissies (SOAEs) De positieve feedbacklus, indien niet perfect afgesteld of bij bepaalde omstandigheden, kan leiden tot instabiliteit. Als de versterking te hoog is of er faseverschillen optreden, kunnen de OHCs gaan oscilleren **zonder externe geluidsstimulus**. Deze oscillaties worden doorgegeven aan de gehoorgang en kunnen gemeten worden als **spontane oto-akoestische emissies (SOAEs)**. SOAEs zijn een teken van een gezonde functionerende buitenste haarcelpopulatie. ### 4.7 Efferente Modulatie van OHCs OHCs ontvangen uitgebreide efferente input, voornamelijk vanuit het olivocochleair systeem. Deze efferente zenuwen gebruiken acetylcholine als neurotransmitter en kunnen: * De gevoeligheid van prestin beïnvloeden, waardoor de mate van versterking wordt gereguleerd (**gain control**). * De lengteverandering van OHCs dempen, wat kan helpen bij het beschermen van het gehoor tegen zeer luide geluiden. * De frequentieselectiviteit verder scherpen door specifieke frequenties te onderdrukken. Deze efferente controle is cruciaal voor aanpassing aan verschillende geluidsomstandigheden en voor het richten van de aandacht. ### 4.8 Belang van Ionensamenstelling en Potentiaal De functie van zowel de haarcellen als de structuren die de ionensamenstelling onderhouden (zoals de stria vascularis) is cruciaal: * De **endocochleaire potentiaal (EP)**, een positief potentiaalverschil tussen endolymfe en perilymfe (ongeveer +80 mV), ontstaat door de ionensamenstelling van de endolymfe en wordt onderhouden door de stria vascularis. Deze EP vergroot de elektrochemische drijvende kracht voor K⁺, waardoor de snelle depolarisatie van haarcellen mogelijk is. * **K⁺-recyclage** via steuncellen en gap junctions is essentieel om de hoge K⁺-concentratie in de endolymfe te handhaven. Stoornissen in deze ion-transportsystemen of in de onderhoudsmechanismen kunnen leiden tot gehoorverlies. ### 4.9 Tonotopie en Frequentiecodering De cochlea is tonotopisch georganiseerd. Dit betekent dat verschillende frequenties op verschillende plaatsen langs het basilair membraan maximale activatie veroorzaken: * Hoge frequenties worden maximaal geactiveerd aan de basis van de cochlea. * Lage frequenties worden maximaal geactiveerd aan de apex van de cochlea. Dit principe, de **lopende golf**, bepaalt welke haarcellen het sterkst gestimuleerd worden voor een bepaalde toon. De OHCs spelen een sleutelrol in het scherper maken van deze tonotopische respons, door de beweging van het basilair membraan op de karakteristieke frequentie van een bepaalde plek veel sterker te versterken dan op naburige frequenties. ### 4.10 Rol van Buitenste Haarcellen in Luidheidscodering Hoewel de primaire rol van OHCs versterking is, dragen ze indirect bij aan de luidheidscodering. Door de mechanische respons van het basilair membraan te versterken, vergroten ze de input naar de IHCs. Dit leidt bij hogere geluidsintensiteiten tot een grotere influx van ionen in de IHCs, resulterend in een hogere spike rate van de afferente neuronen die van de IHCs afkomstig zijn. ### 4.11 Samenvatting Kernconcepten * **OHCs en Prestin**: Creëren actieve lengteveranderingen door elektromechanische koppeling. * **Cochleaire Versterker**: Verhoogt gevoeligheid en frequentieselectiviteit door OHC-motiliteit. * **Positieve Feedbacklus**: OHC-versterking kan leiden tot oscillaties (SOAEs). * **Efferente Modulatie**: Reguleert gain, beschermt tegen luidheid, en verbetert selectiviteit. * **Tonotopie**: Frequentie wordt gecodeerd door de plaats van maximale activatie op het basilair membraan. * **Ionen Gradiënten**: Essentieel voor haarcel-transductie en de EP. > **Tip:** De OHCs vormen de 'motor' van de cochlea, die het signaal versterkt en scherper maakt, terwijl de IHCs de 'detectoren' zijn die het uiteindelijke signaal naar de hersenen sturen. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Cochlea | Een spiraalvormige structuur in het binnenoor die mechanische geluidstrillingen omzet in elektrische zenuwsignalen voor de gehoorzenuw. | | Orgaan van Corti | Het zintuigorgaan voor gehoor dat zich in de scala media van de cochlea bevindt en bestaat uit haarcellen en steuncellen. | | Scala vestibuli | Een van de drie met perilymfe gevulde ruimten in de cochlea, gelegen aan de bovenzijde, die begint bij het ovale venster. | | Scala tympani | Een van de drie met perilymfe gevulde ruimten in de cochlea, gelegen aan de onderzijde, die eindigt bij het ronde venster. | | Scala media | De middelste van de drie ruimten in de cochlea, gevuld met endolymfe, waarin het orgaan van Corti zich bevindt. | | Perilymf | Een vloeistof die de scala vestibuli en scala tympani in de cochlea vult; qua samenstelling vergelijkbaar met extracellulair vocht, met een hoge natrium- en lage kaliumconcentratie. | | Endolymf | Een vloeistof die de scala media in de cochlea vult; heeft een unieke samenstelling met een zeer hoge kalium- en lage natriumconcentratie. | | Reissner-membraan | Een dun membraan dat de scala vestibuli scheidt van de scala media in de cochlea. | | Basilair membraan | Een membraan dat de scala media scheidt van de scala tympani in de cochlea; hierop rust het orgaan van Corti. | | Haarcellen | De primaire sensorische cellen van het gehoor, onderverdeeld in binnenste haarcellen (detectie) en buitenste haarcellen (versterking), gelegen in het orgaan van Corti. | | Binnenste haarcellen (IHCs) | De primaire sensorische cellen in het orgaan van Corti die mechanische trillingen omzetten in elektrische signalen die naar de gehoorzenuw gaan. Ze zijn verantwoordelijk voor de detectie van geluid. | | Buitenste haarcellen (OHCs) | Cellen in het orgaan van Corti die een versterkende functie hebben; ze kunnen hun lengte actief veranderen om de beweging van het basilair membraan te versterken. | | Stereocilia | Kleine, haarachtige uitsteeksels op de toppen van haarcellen, die bij buiging mechanotransductiekanalen openen en sluiten. | | Depolarisatie | Een vermindering van de negatieve membraanpotentiaal van een cel, waardoor deze minder negatief of zelfs positief wordt. | | Repolarisatie | Het proces waarbij de membraanpotentiaal van een cel terugkeert naar zijn rustpotentiaal na depolarisatie. | | Glutamaat | Een excitatoire neurotransmitter die door haarcellen wordt vrijgegeven om afferente neuronen te stimuleren. | | Afferent | Betrekking hebbend op zenuwvezels die signalen van de zintuigen naar het centrale zenuwstelsel geleiden. | | Efferent | Betrekking hebbend op zenuwvezels die signalen van het centrale zenuwstelsel naar de effectoren (zoals spieren of klieren) geleiden. | | Tonotopie | De ruimtelijke organisatie van geluidsfrequenties langs het basilair membraan van de cochlea, waarbij verschillende plaatsen gevoelig zijn voor verschillende frequenties. | | Traveling wave | Een lopende golf die ontstaat in de perilymfe van de cochlea door geluidsdruk, en zich voortplant langs het basilair membraan. | | Mechano-elektrische transducerkanalen (MET-kanalen) | Ionenkanalen op de stereocilia van haarcellen die openen of sluiten als reactie op mechanische buiging, waardoor ionen instromen en een elektrisch signaal ontstaat. | | Endocochleaire potentiaal (EP) | Het potentiaalverschil tussen de endolymfe en de perilymfe in de cochlea, typisch rond +50 mV tot +80 mV, essentieel voor de gevoeligheid van de haarcellen. | | Stria vascularis | Een sterk gevasculariseerd epitheel aan de wand van de scala media dat de ionensamenstelling van de endolymfe onderhoudt en de endocochleaire potentiaal opbouwt. | | Na+/K+-ATPase | Een enzym dat ionenpompen gebruikt om natriumionen uit de cel te pompen en kaliumionen in de cel, wat energie kost en cruciaal is voor het handhaven van ionengradiënten. | | Gap junctions | Directe cel-cel verbindingen die de doorgang van ionen en kleine moleculen tussen aangrenzende cellen mogelijk maken, essentieel voor de K⁺-kringloop in de cochlea. | | Kir4.1 | Een inward-rectifying kaliumkanaal dat essentieel is voor de opbouw van de endocochleaire potentiaal door de hoge K⁺-conductantie in intermediate cellen van de stria vascularis. | | NKCC1 | Een natrium/kalium/2-chloride cotransporter die ionen de cel in transporteert, belangrijk voor de K⁺-secretie in de stria vascularis. | | Prestin | Een eiwit in de laterale membraan van buitenste haarcellen dat fungeert als een motor-eiwit, waardoor de cel kan verkorten of verlengen als reactie op membraanpotentiaalveranderingen. | | Elektromotiliteit | Het vermogen van cellen, zoals buitenste haarcellen, om hun lengte te veranderen als gevolg van elektrische stimulatie. | | Cochleaire versterker | Het mechanisme waarbij buitenste haarcellen de beweging van het basilair membraan versterken, wat leidt tot verhoogde gevoeligheid en frequentiescherpte van het gehoor. | | Spontane oto-akoestische emissies (SOAEs) | Geluiden die door het oor zelf worden geproduceerd en meetbaar zijn in de gehoorgang, vaak als gevolg van oscillaties in de cochleaire versterkerlus. | | Populatiecodering | Een mechanisme waarbij informatie wordt gecodeerd door de activiteit van een groep neuronen, in plaats van door de vuursnelheid van individuele neuronen. | | Spike rate coding | Het coderen van de intensiteit van een stimulus door de snelheid waarmee een neuron actiepotentialen genereert. | | Refractaire periode | De periode na een actiepotentiaal waarin een neuron tijdelijk niet opnieuw kan vuren. | | Spontane activiteit | De basisvuursnelheid van neuronen in afwezigheid van een externe stimulus. | | Phase locking | Het synchroniseren van de actiepotentialen van een neuron met een specifieke fase van een periodieke stimulus, zoals een geluidsgolf. |