| Anatomie | Druckausgleich | Hören unter Wasser |
| Lagesinn | Orientierung unter Wasser |
Anatomie
Die Ohren befinden sich beim Menschen allseits von Schädelknochen umschlossen hinter den Unterkiefer-Gelenken.
Das Ohr kann grob in drei Anteile unterteilt werden:
- äußeres Ohr
- Mittelohr und
- Innenohr
Äußeres Ohr
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Das äußere Ohr besteht aus der knorpeligen Ohrmuschel und dem Gehörgang, der im äußeren Teil knorpelig, im inneren Teil knöchern begrenzt ist. Äußeres Ohr und Mittelohr werden durch das Trommelfell getrennt, welches die Schallschwingungen auf die Gehörknöchelchen im Mittelohr überträgt. |
Mittelohr
Das Mittelohr ist luftgefüllt und besitzt eine Verbindung zum Nasen-Rachen-Raum, die "Eustachische Röhre" oder Ohrtube.
Diese Verbindung ist normalerweise verschlossen, um eine Infektion des Mittelohres zu verhindern und um eine Hörbeeinträchtigung durch Atemgeräusche auszuschließen.
Durch Anspannung der Gaumenmuskulatur wird sie jedoch bei jedem Kauen, Schlucken und Gähnen kurz geöffnet, um einen Luftaustausch im Mittelohr zu ermöglichen.
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Die luftgefüllten Hohlräume im sogenannten "Mastoid", einem Schädelauswuchs hinter dem Ohr, heißen "Mastoidzellen" und stehen mit dem Mittelohr in Verbindung. Mit der Fußplatte dieses dritten Knöchelchens ist eine ovale Membran verbunden, die das Mittelohr vom Innenohr trennt. |
Über dieses "ovale Fenster" (das nicht zu verwechseln ist mit dem Foramen ovale im Herz !) werden die Schallsignale auf das flüssigkeitsgefüllte Innenohr übertragen.
Innenohr
Das Innenohr ist allseits von Knochen umgeben und beherbergt zwei Sinnesorgane:
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das Hörorgan in der "Schnecke"
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und das Gleichgewichtsorgan mit den drei Bogengängen zur Registrierung der Lage im Raum und der Drehbeschleunigung.
Sogenannte "Haarzellen" nehmen die akustischen Signale und die Informationen über Lage und Bewegung im Raum in den beiden Sinnesorganen auf.
Vom Innenohr ziehen der Gleichgewichts- und der Hörnerv gemeinsam zum Gehirn.
Neben dem ovalen Fenster gibt es noch eine zweite Membran zwischen Mittelohr und Innenohr, das "runde Fenster".
Wenn das ovale Fenster durch Bewegungen des Steigbügels in Richtung Innenohr verschoben wird, so kann der Innenohrdruck durch eine gegensinnige Bewegung des runden Fensters in Richtung Mittelohr ausgeglichen werden.
Da das Innenohr allseits von starrem Knochen umgeben ist und die Innenohrflüssigkeit inkompressibel ist, kann nur so eine optimale Schallübertragung ohne größere Druckschwankungen im Innenohr gewährleistet werden.
Druckausgleich
Da die Mittelohren und die mit ihnen verbundenen Mastoidzellen die einzigen Hohlräume im Kopf sind, die im Gegensatz zu allen anderen Nasennebenhöhlen keine ständig geöffnete Verbindung zum Nasen-Rachen-Raum besitzen, ist bei Druckveränderungen immer ein bewusst durchzuführender Druckausgleich notwendig. Hierfür gibt es zwei Möglichkeiten:
Aktiver Druckausgleich
| Beim sogenannten Valsalva-Manöver werden Nase und Mund geschlossen gehalten und anschließend versucht, durch die verschlossene Nase auszuatmen. Der hierdurch erzeugte Überdruck im Nasen-Rachen-Raum führt zu einer Öffnung der Tuben und einem Einpressen von Luft in die Mittelohren. |
Passiver Druckausgleich
Beim bewussten Schlucken, Kauen oder Gähnen werden die natürlichen Öffnungsmechanismen nachvollzogen. Durch Anspannung der Gaumenmuskulatur werden die Tuben geöffnet und ein Druckausgleich im Mittelohr wird durch passives Einströmen von Luft hergestellt.
Einige Taucher sind durch viel Training in der Lage, die zur Tubenöffnung erforderlichen Muskeln einzeln anzuspannen, also ohne zu Schlucken, zu Kauen oder zu Gähnen.
Die passiven Druckausgleichsmethoden haben gegenüber dem Valsalva-Manöver den Vorteil, dass größere, plötzliche Druckschwankungen im Mittelohr vermieden werden.
Druckausgleichsprobleme
Alle genannten Druckausgleichsmethoden funktionieren nur bei normalen Schleimhautverhältnissen im Bereich der Tube, also z.B. nicht bei Erkältungen mit Schleimhautschwellungen im Nasen-Rachen-Raum.
Auch bei leichten Erkältungen oder bei schon abgeklungenen Krankheitssymptomen ist die Schleimhaut im Bereich der Tubenöffnungen oft schon/noch gereizt und ein einwandfreier Druckausgleich nicht möglich.
Die Druckausgleichsmethoden funktionieren ebenfalls nicht, wenn die Druckdifferenz zwischen Mittelohr und Nasen-Rachen-Raum zu groß ist, da es dann im Bereich der Tube zu Schleimhautschwellungen mit den oben beschriebenen Auswirkungen kommt.
Hören unter Wasser
Im Wasser werden Schallwellen ca. viermal so schnell transportiert wie in Luft. Die Übertragungsverluste durch Absorption sind wesentlich geringer als in Luft, so dass Schallwellen über größere Distanzen transportiert werden können. Dabei werden hohe Frequenzen stärker absorbiert als tiefe Frequenzen.
Die genannten Effekte führen unter Wasser zu Problemen bei der Ortung von Schallquellen (Richtung und Entfernung), da die persönlichen Erfahrungswerte des Hörens in Luft zu Fehleinschätzungen führen.
Wichtige Informationen für ein korrektes Richtungs- und Entfernungshören liefern:
- der unterschiedliche Auftreffzeitpunkt der Schallwellen auf beide Ohren und
- die höhere Schallintensität an dem der Schallquelle zugewandten Ohr.
Beide Informationen sind unter Wasser schlecht zu verwerten. Die Auftreffzeitdifferenz ist nur ein Viertel des Luftwertes und die Unterschiede in der Schallintensität an beiden Ohren sind geringer als in Luft.
Viele Schallereignisse lokalisiert man beim Tauchen daher "im" Kopf, mit großer Erfahrung sind allenfalls grobe Richtungsangaben möglich. Gefahren im Wasser lassen sich oft nicht orten, z.B. kann man nur schlecht das Näherkommen oder sich Entfernen eines Schiffes unterscheiden.
Lagesinn
Die beiden Gleichgewichtsorgane in den Innenohren geben uns sowohl statische als auch dynamische Orientierungshilfen.
Statische Orientierung
In einem Teil des Gleichgewichtsorgans wird die aktuelle Lage des Gleichgewichtsorgans zur Schwerkraftachse ermittelt, d.h. Informationen darüber, ob der Kopf aufrecht gehalten wird, geneigt ist oder sich (beim Kopfstand) in 180° gedrehter Stellung befindet.
Dynamische Orientierung
In den drei senkrecht aufeinanderstehenden Bogengängen des Gleichgewichtsorgans werden Drehbeschleunigungen in allen drei Bewegungachsen gemessen.
Bei Drehbewegungen des Kopfes bewegt sich die in den Bogengängen befindliche Innenohrfüssigkeit zunächst nicht mit und führt so zur Bewegung der in den Bogengängen befindlichen Sinneshärchen.
Verarbeitung im ZNS
Die statischen und dynamischen Informationen beider Gleichgewichtsorgane werden im zentralen Nervensystem (= ZNS) abgeglichen.
Daneben erfolgt im Gehirn auch ein Vergleich mit den optischen Informationen beider Augen und den Sensoren der Haltemuskulatur des Körpers, die aufgrund des Spannungszustandes der Muskeln Informationen über die Körperhaltung geben.
Dabei versucht das Gehirn immer, die Informationen aller drei Orientierungssysteme (Gleichgewichtsorgane, Sehen und Haltemuskulatur) in Übereinstimmung zu bringen.
Orientierung unter Wasser
Unter Wasser gestaltet sich die Orientierung für den Menschen wesentlich schwieriger als an Land. Dies liegt zum einem an den eingeschränkten optischen Orientierungsmöglichkeiten, da die Sichtweite unter Wasser mehr oder weniger stark begrenzt ist und das Gesichtsfeld durch Maskengröße und optische Verzerrung eingeschränkt ist.
Zudem kann die Haltemuskulatur eines Tauchers, der gut austariert im Wasser "schwebt", dem Gehirn nur schlecht verwertbare Informationen liefern.
Da die seitlichen, fast senkrecht stehenden Bogengänge besonders in horizontaler Lage empfindlich auf Temperaturveränderungen reagieren, kann es beim Tauchen in bestimmten Situationen auch hier zu Fehlinformationen kommen (s.u. "Drehschwindel").
Mit diesen oft unzureichenden Informationen versorgt, ergibt sich für das zentrale Nervensystem beim Tauchen noch die zusätzliche Schwierigkeit, dass sich der Mensch ohne festen Halt frei im dreidimensionalen Raum bewegt. Eine Art der Fortbewegung, für die dem ZNS keine Erfahrungswerte vorliegen.
Auch allein die Tatsache, dass dem Gehirn insgesamt zu wenig Informationen zur Orientierung vorliegen (sogenannte "Deprivation"), kann zu Störungen und zu Schwindelsensationen führen .
