Es totalmente posible hacer lo que pides, trata de hacerlo y veras que el onreadystatechange dispara tu función que hayas definido anteriormente.
 
Aunque en lo particular te recomendaría que hicieras algo asi: 
Código:
 ajax.onreadystatechange = function() {
     if(ajax.readyState==4){
          if(ajax.status==200){
             var doc=ajax.response.XML;
                 mi_funcion_handler( doc );
          }
     }  
}
  Así tu función solo recibe un parámetro que es el XML listo para ser procesado. 
Saludos.