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Projekt
Mikrosekundengenaue Verarbeitung zeitlicher Information in neuronalen Netzwerken des auditorischen Hirnstamms und ihre Störung nach Hörverlust
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Werner Hemmert
Fachliche Zuordnung
Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
Förderung
Förderung von 2012 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 218143440
Unser Gehör wertet zeitliche Differenzen zwischen linkem und rechtem Ohr mit einer Auflösung von bis zu zehn Mikrosekunden aus und kann so Schallquellen präzise orten. Auch die Analyse von Sprache in Störgeräuschen erfordert hochgenaue zeitliche Auswertungsstrategien, welche allerdings mit zunehmenden Hörverlust beeinträchtigt werden.Das Ziel dieses Projektes ist die Zusammenfassung der im Schwerpunktprogramm gewonnen detaillierten Informationen in einem umfassenden Modellsystem, welches uns erlaubt, die ultra-präzise Informationsverarbeitung entlang des auditorischen Pfads nachzuvollziehen. Zusätzlich werden wir die Beeinträchtigung dieses Systems nach Ertaubung analysieren und nach Wegen suchen, diese nach einer Versorgung mit einem Innenohrimplantat zumindest teilweise wieder rückgängig zu machen.Wir werden ausgewählte Neurone im auditorischen Hirnstamm modellieren und in unser Simulationssystem 'cochlea' integrieren, das bereits ausgereifte Innenohrmodelle beinhaltet. Wir werden Neurone mit den sie erregenden und hemmenden Synapsen modellieren, soweit möglich, auf physiologischen Daten basierend. Im nächsten Schritt werden wir aus diesen Neuronen ein Netzwerkmodell der Verarbeitung interauraler Zeitdifferenzen erstellen. In enger Zusammenarbeit mit Partnern aus dem Schwerpunktprogramm werden wir die Verarbeitungsschritte identifizieren, welche nach einem Hörverlust degenerieren oder de-justiert sind. Während der Verfolgung dieser Ziele werden wir wichtige wissenschaftliche Fragestellungen beantworten, wie z.B. die ultrapräzise Verarbeitung mit relativ langsamen Neuronen funktionieren kann. Speziell werden wir analysieren, welche Prozesse die Synchronität von Neuronen erhöhen und wie neuronale Erregung und Hemmung zur Dekodierung kleinster Zeitunterschiede so präzise justiert werden kann. Ein Hauptfokus wird auf der Erforschung der Prozesse liegen, welche zu der beobachteten Verschlechterung der Diskrimination von Zeitunterschieden nach Hörstörungen führt. Diese Frage ist für unsere alternde Gesellschaft von großer Bedeutung, da mit zunehmenden Lebensalter Hörstörungen rapide zunehmen. Unser Modellsystem wird dabei von großer Bedeutung sein und neue, fokussierte physiologische Messungen, aber auch Messungen an Schwerhörigen oder Patienten mit Innenohrimplantaten, initiieren. Erst wenn wir die Veränderungen des auditorischen Systems nach Ertaubung besser verstehen, können wir auch Gegenmaßnahmen entwickeln, z.B. durch die Verbesserung von Kodierungsstrategien in Innenohrimplantaten.Wir werden unsere Modelle sowie den Quellcode veröffentlichen, damit andere Forschungsgruppen ihn evaluieren, wiederverwenden und weiterentwickeln können, was die Forschung auf diesem Gebiet schneller voranbringen wird. Unsere Modelle werden außerdem technische Anwendungen unserer Forschungsergebnisse erleichtern, z.B. auf den Gebieten Robotik, auditorische Szenenanalyse, automatische Spracherkennung, Hörgerätetechnik und Innenohrimplantate.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
