Die apikale Seite der Haarzellen trägt ein Bündel regelmäßig angeordneter, haarförmiger Fortsätze, die meist als Stereozilien bezeichnet werden, obwohl sie nicht mit den tubulinhaltigen echten Zilien verwandt sind, sondern, wie Mikrovilli, Aktin enthalten. Als treffenderer Name wurde daher Stereovilli vorgeschlagen. Zwei Typen von Haarzellen lassen sich morphologisch, funktionell und aufgrund ihres Innervierungsmusters unterscheiden; sie werden aufgrund ihrer unterschiedlichen Lage als innere bzw. äußere Haarzellen bezeichnet. Die menschliche Cochlea enthält etwa 3200 birnenförmige innere und 12000 zylindrische äußere Haarzellen. Das basale Ende der äußeren Haarzellen liegt den Deitersschen Zellen auf, die wiederum auf der Basilarmembran ruhen. Möglicherweise dienen die Deitersschen Zellen nicht nur zur Stütze der äußeren Haarzellen, sondern auch zur Regulation der extrazellulären Kalziumkonzentration. Die Basilarmembran enthält verschiedene Filamente und ist elastisch. Der interstitielle Raum ist lateral um die äußeren Haarzellen herum erweitert; er enthält eine perilymphartige Flüssigkeit, sowie phalangeale Ausläufer der Deitersschen Zellen. Innere Haarzellen sind dagegen lateral dicht von Stützzellen umschlossen. Auf der apikalen Seite der Haarzellen ragen die Stereozilien in den subtektorialen Flüssigkeitsraum, von dem angenommen wird, daß er kaliumreiche Endolymphe enthält, obwohl es auch dem widersprechende Befunde gibt. Die Spitzen der Stereozilien äußerer Haarzellen, nicht aber die der inneren Haarzellen, sind mit der darüberliegenden Tektorialmembran verbunden.

Afferenzen

Die zumeist bipolaren Neurone (pro Cochlea ca. 30 000 beim Menschen und 50 000 bei der Katze), deren Fortsätze den afferenten Hörnerven bilden, haben ihre Somata im Spiralganglion, welches sich nahe der Schneckenachse im Rosenthalschen Kanal befindet. Nur 5% (Katze) bis 10% (Meerschweinchen) der Nervenfasern ziehen zu äußeren, alle anderen zu inneren Haarzellen. Jedes der etwa 20 Axone, die zu einer inneren Haarzelle führen (myelinisierte Typ I Fasern), innerviert nur diese eine Zelle, während jeweils etwa 10 äußere Haarzellen von verschiedenen Kollateralen derselben, unmyelinisierten Typ II Nervenzelle versorgt werden. Allerdings führen auch zu jeder äußeren Haarzelle mehrere afferente Fasern. In inneren Haarzellen erhöht ein depolarisierendes Rezeptorpotential die Frequenz der Aktionspotentiale in afferenten Typ I Fasern, die das (in der Frequenzdomäne codierte) Signal zum Gehirn leiten. Die vom Hörnerven abgeleiteten Signale geben ein Maß für Frequenzselektivität und Empfindlichkeit des vorgeschalteten Rezeptionsprozesses.

Nur in der Cochlea von Fledermäusen findet sich (vergleichbar mit der Fovea centralis des Säugerauges) eine Rezeptorzellregion, von der besonders viele afferente Nervenfasern ausgehen. In Typ II Fasern, die von den äußeren Haarzellen der Säugercochlea ausgehen, wurden schallinduzierte Aktionspotentialänderungen bisher nicht gefunden. Als Neurotransmitter der Synapsen, welche die Haarzellen mit den nachgeschalteten Dendriten der afferenten Hörnervenzellen verbinden, werden exzitatorisch wirkende Aminosäuren, Glutamat und Aspartat, vermutet, die in den Haarzellen synthetisiert und von ihnen sezerniert werden.

Efferenzen

Die Cochlea erhält auch efferente, olivocochleäre Nervenfasern aus dem oberen Olivenkomplex von beiden Hirnstammhälften. Innere und äußere Haarzellen werden von zwei verschiedenen Typen von Olivenzellen innerviert. Innere Haarzellen erhalten wesentlich mehr ipsi- als contralaterale Fasern, während äußere Haarzellen meistens mehr contra- als ipsilaterale Fasern erhalten. Seit langem gibt es Hinweise, daß Acetylcholin und g-Aminobuttersäure (GABA) Neurotransmitter in den efferenten Synapsen sind. Obwohl die Wirkung der zu den äußeren Haarzellen führenden Efferenzen durch Strychnin blockiert wird, und Strychnin vor allem als Blocker von Glycinrezeptoren bekannt ist, enthält die Membran der äußeren Haarzellen vermutlich keine Glycinrezeptoren. Es wird vermutet, daß Glycin eine Aktivierung von nicotinergen Acetylcholinrezeptoren in der Membran der äußeren Haarzellen verhindert. Dopamin wird ebenfalls als Transmitter der lateralen, olivocochleären Efferenzen, die vorwiegend zu den inneren Haarzellen ziehen, diskutiert. Außerdem scheinen Enkephaline, Dynorphine und andere Peptide als Transmitter oder Neuromodulatoren in der efferenten Innervation zu wirken. Obwohl verschiedene Wirkungen der Aktivierung efferenter Fasern im Tierexperiment untersucht wurden, ist die physiologische Funktion der Efferenzen noch weitgehend unklar.