Welchen Zweck hat der Amboss?

Der Amboss ist beim Menschen vorhanden, weil er bei unseren Säugetiervorfahren vorhanden ist, und er ist bei unseren Vorfahren vorhanden, weil das aus drei Knochen bestehende Gehörknöchelchensystem der Säugetiere von frühen Amnioten geerbt wurde.

Die synapsidischen Vorfahren von Säugetieren hatten die angestammte Kieferartikulation zwischen dem Gelenk (später Hammer genannt) und dem Quadrat (später Amboss genannt). Dies ist das untere Bild unten. Es gibt fossile Arten mit einer Übergangsform, bei der es zwei Kiefergelenke gibt (z. B. Pachygenelus ). Bei rezenten Säugetieren liegt das Kiefergelenk zwischen dem Dentarium und dem Squamosal (Teil des Schläfenbeins), während das alte Gelenk und das Quadrat Teil des Gehörknöchelchensystems sind (oberes Bild unten).

Dazu gibt es viel Material im Netz:

• http://crompton.oeb.harvard.edu/publications/transformation-quadrate-incus-through-transition-nonmammalian-cynodonts
• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3552421/
• http://www.zoology.ubc.ca/~millen/vertebrate/bio204_labs/Lab_3__Skull.html

Kurz gesagt, der Amboss ist da, weil es für das Säugetierohr keinen anderen Weg gab, sich aus dem Ahnensystem zu entwickeln. Es hat an sich keinen Zweck, außer dass es immer (zumindest zurück zu Fischen mit Kiefern) am Steigbügel und am Gelenk (Malleus) befestigt war.

Kurze Antwort
Der Amboss bildet mit dem Hammer einen Hebel , verstärkt dadurch den eingehenden Schall und unterstützt die Impedanzanpassungsfunktion des Mittelohrs.

Hintergrund
Zusätzlich zu kmms exzellenter evolutionärer Perspektive möchte ich meine zwei Cent in Bezug auf den funktionalen Vorteil des Amboss hinzufügen .

Die winzigen Knochen im Mittelohr (Gehörknöchelchen) bilden einen wichtigen Mechanismus zur Steigerung der Hörempfindlichkeit. Die Hörrezeptoren des Innenohrs (die Haarzellen) arbeiten in einer flüssigen Umgebung, aber akustische Reize gelangen über die Luft in das Ohr. Wenn Schall in der Luft auf eine flüssige Grenze trifft ( dh eine Grenze zwischen Medien mit unterschiedlichen akustischen Impedanzen), können 99,9 % der Energie des einfallenden Schalls aufgrund von Reflexion verloren gehen. Dieser Verlust beträgt 30 dB, was eine erhebliche Verringerung der Stimulusintensität darstellt und für einen Zuhörer ziemlich wahrnehmbar ist.

_{Was es wert ist, als persönliche Anekdote - ich habe genetisch bedingt einen Verlust von etwa 30 dB im Frequenzbereich von 125 bis 500 Hz, was mein Sprachverständnis erheblich verringert, insbesondere in lauten Umgebungen .}

Um die Fehlanpassung in der Impedanz von Luft und Flüssigkeit zu überwinden, ist das Mittelohr, das zwischen dem Trommelfell und dem ovalen Fenster angeordnet ist, so ausgelegt, dass es den ankommenden Schall verstärkt . Dieser Vorgang wird als Impedanzanpassung bezeichnet .

Es gibt zwei Hauptstrukturen im Mittelohr, die Geräusche passiv verstärken:

1. Das Trommelfell;
2. Der Hammer-Amboss-Hebel .

Die wirksame Fläche des Trommelfells beträgt etwa das 21-fache der Fußplatte des Steigbügels. Somit wird die durch einen gegebenen Schalldruck in der Luft verursachte Kraft, die auf den Bereich des Trommelfells wirkt, durch die Gehörknöchelchen auf den kleinen Bereich der Fußplatte konzentriert, was zu einer Druckerhöhung führt, die proportional zum Verhältnis der Flächen der beiden Strukturen ist beträgt beim Menschen etwa 21:1.

Es kommt auch vor, dass der Hebelarm, den der Hammer beim Drehen um seinen Drehpunkt bildet, etwas länger ist als der des Amboss, was einen weiteren Faktor von etwa 1,3 in der Druckerhöhung ergibt.

Das 21-fache des Trommel-/Fußplatten-Flächenverhältnisses, multipliziert mit dem 1,3-fachen Hebelarmfaktor, ergibt einen etwa 27,3-fachen Druckanstieg, was 29 dB entspricht, wodurch der theoretische Verlust von 30 dB aufgrund der Luft/Flüssigkeits-Grenzfläche gerade noch überwunden wird. Daher passt das Mittelohr die akustische Impedanz zwischen Luft und Flüssigkeit an und maximiert so den Energiefluss von der Luft zur Flüssigkeit des Innenohrs (Abb. 1).

^{Abb. 1. Impedanzanpassungseigenschaften des Mittelohrs. Quelle: Universität Wisconsin}

Eine Beeinträchtigung der Schallübertragung durch das Mittelohr führt zu einer Schallleitungsschwerhörigkeit.

<sub>Quelle
- Universität Wisconsin</sub>