Das Geheimnis des Hörens entschlüsseln

Dr. Manuela Nowotny hat seit kurzem die Professur für Tierphysiologie an der Universität Jena inne. Nowotny untersucht Laubheuschrecken, deren Hörapparat nach den gleichen Prinzipien arbeitet wie der menschliche, aber viel einfacher strukturiert ist. Außerdem möchte sie in Kooperation mit dem Universitätsklinikum Jena einen Test für Tinnitus entwickeln.

Laubheuschrecken hören mit den Vorderbeinen. Genauer gesagt: Die Ohren der Tiere befinden sich unterhalb des „Knies“ in den Vorderbeinen. Dennoch hören die Heuschrecken nach dem gleichen mechanischen Prinzip wie Menschen. „Die Aufnahme des Schalls und das Weiterleiten zur Reizverarbeitung sind bei den Heuschrecken nicht viel anders als bei uns“, sagt Nowotny. Die Jenenserin hat seit kurzem die Professur für Tierphysiologie an der Universität Jena inne.

Aktuell untersucht Manuela Nowotny Laubheuschrecken der Arten Mecopoda elongata, Ancylecha fenestrata und Stilpnochlora couloniana. Insgesamt gibt es ca. 7000 Arten. Die Tiere stammen ursprünglich aus Südostasien und Mittelamerika, es sind Regenwaldbewohner. Für die Forschung sind sie geeignet, weil ihr Hörapparat zwar nach den gleichen mechanischen Prinzipien wie der menschliche arbeitet, dabei aber viel einfacher strukturiert ist.

„Eine der Arten hat exakt 45 Sinneszellen, beim Menschen sind es mehrere tausend“, sagt Nowotny. Bei einer anderen Art haben die Männchen 110, die Weibchen nur 80 Sinneszellen. Das Mehr an Zellen bei den Männchen dient zum Empfang und Verarbeitung jener Frequenzen, mit denen die Weibchen singen. Wobei Singen ein wenig übertrieben ist: Die Töne entstehen, indem die Tiere ihre Flügel aneinander reiben.

Üblicherweise stimmen die Tiere ihren Gesang zu festen Zeiten an. Eine der untersuchten Arten beginnt um 16 Uhr: das ist die Zeit, bei der im Regenwald die Nacht hereinbricht. Andere Heuschrecken singen um Mitternacht. Nowotny sagt, dass die Weibchen dieser Art zudem nur sehr kurz zu vernehmen sind. Angesichts der Geräuschkulisse im nächtlichen Regenwald vollbringen die Männchen also wahre Höchstleistungen. Ihr Fortpflanzungserfolg ist offensichtlich an gutes Hören gekoppelt.

Enge Kooperation mit Universitätsklinikum

In Jena möchte Manuela Nowotny eng mit dem Universitätsklinikum zusammenarbeiten. Ein Ziel der Kooperation ist es, einen objektiven Test für Tinnitus zu entwickeln. Für Manuela Nowotny schließt sich gewissermaßen ein Kreis. Denn für ihre Promotion 2005 in Tübingen hat sie die Innenohrmechanik von Säugetieren am Beispiel des Meerschweinchens untersucht.

Studiert hat die 43-jährige Biologin in Jena, mit Studienaufenthalten in Graz und Berlin. Dann ging sie 2001 nach Tübingen, wo sie in einer Forschungsabteilung der universitären HNO-Klinik arbeitete und an der Eberhard Karls Universität Tübingen 2005 promovierte. Nächste Station war die Goethe-Universität in Frankfurt/M., hier folgte 2015 die Habilitation über biomechanische und physiologische Mechanismen im Innenohr.

Forschungsaufenthalte führten sie u. a. nach Cambridge in England und an die Columbia University in New York. „In Cambridge standen Wissensaustausch und Methodenlehre auf dem Programm, in New York habe ich viel über Flüssigkeitsdynamik im Innenohr gelernt“, sagt Manuela Nowotny.

Tiere „befragen“, was sie hören

Bei der Forschung an Säugetieren dienen Mäuse und Mongolische Wüstenrennmäuse als Modellorganismen. Immer wieder wird überprüft, ob sich die Befunde ihres Hörapparates auf das komplexe Hörsystem des Menschen übertragen lassen. Dabei müssen Nowotny und ihr Team Methoden entwickeln, mit denen sich die Tiere „befragen“ lassen, was sie hören. So gibt es beispielsweise einen Test, der den Forschern anzeigt, ob die Tiere tatsächlich einen Tinnitus entwickelt haben. Den Tieren wird ein variabler Dauerton vorgespielt, dem ein plötzliches lautes Geräusch folgt. „Wenn sie tatsächlich Tinnitus haben, erschrecken sie anders als mit intaktem Gehör“, sagt Nowotny.