Mechanismen der Schallokalisation untersucht mit kopfbezogenen Übertragungsfunktionen

• Antragsteller: Professor Dr. Hartmut Führ; Professor Dr. Hermann Wagner
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280063511

Das Schallokalisationsverhalten ist eine wichtige Orientierungsreaktion, die Menschen und Tiere dazu befähigt, interessante Objekte zu fixieren. Die Schleiereule ist ein Modellsystem für Schallokalisation wegen der nächtlichen ökologischen Nische, die sie einnimmt. Dies hat zu Adaptationen geführt, die es der Schleiereule erlauben, Beute hauptsächlich mit dem Gehör zu jagen. Viele Schallokalisationsmechanismen sind durch Arbeiten an der Schleiereule ausgearbeitet worden. Bisher wurden in den Experimenten hauptsächlich einzelne Stimulusparameter getestet. Diese Experimente haben gezeigt, dass die interaurale Zeitdifferenz den Hauptfaktor für die azimutale Schallokalisation darstellt, während die interaurale Amplitudendifferenz ein wichtig für die elevationale Schallokalisation ist. Diese Experimente haben auch gezeigt, dass weitere, bisher unbekannte Parameter des Schalls das Schallokalisationsverhalten und die Antworten von Neuronen beeinflussen, die Schallokalisationsinformation repräsentieren. Spezifisch ist unklar, ob und wie Raumpositionen unterschieden werden können, die gleiche Breitbandzeit- und -amplitudendifferenzen aufweisen. Um solche Fragen zu beantworten schlagen wir einen neuen Ansatz vor, in dem wir sog. kopfbezogene Übertragungsfunktionen (engl. head-related transfer functions, HRTFs) für die Stimulation benutzen. Die am Trommelfell gemessene HRTF beinhaltet die Information über die Position einer Schallquelle, verzerrt durch den Körper, Kopf und das Außenohr des Hörers. Die HRTF enthält deshalb die kompletteste Information, die ein Hörer für die Schallokalisation benutzen kann. Wir schlagen in enger Zusammenarbeit von Experiment und Theorie 5 Arbeitspakete vor: 1) Aufnahme von HRTFs, 2) Analyse der HRTFs mit reversiver Modellierung, um herauszufinden, ob der Ort rekonstruiert werden kann, an dem die HRTF aufgenommen wurde, 3) Verhaltensexperimente mit natürlichen und manipulierten HRTFs, um herauszufinden welche der in den HRTFs enthaltenen Informationen die Tiere im Verhalten benutzen, 4) elektrophysiologische Experimente, um herauszufinden durch welche Information die Neuronenantworten getrieben werden, und 5) Analyse der Neuronenantworten, um die Position der Schallquelle zu rekonstruieren, welche diese Antworten hervorruft. Wir erwarten, dass diese neue Herangehensweise und die Daten, die daraus resultieren, unser Verständnis der der Schallokalisation zu Grunde liegenden Mechanismen einen großen Schritt weiterbringt, nicht nur in der Schleiereule, sondern auch bei anderen Tiere einschließlich des Menschen. Nicht zuletzt könnten diese Daten auch Anwendung in schallokalisierenden Systemen wie autonomen Agenten finden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen