Objektive Messung der Sprachverständlichkeit im Störgeräusch
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das am häufigsten genannte Problem von Schwerhörigen ist das eingeschränkte Sprachverstehen in Situationen mit Nebengeräuschen. Das Sprachverstehen erfordert die Hörbarkeit und die korrekte Verarbeitung im auditorischen System bis hin zur kortikalen Mustererkennung. Zur Quantifizierung der Sprachverständlichkeit wurden in den vergangen Jahren Sprachtests entwickelt, mit denen eine präzise Messung der Sprachverständlichkeit im Störgeräusch möglich ist. Ein Nachteil aller sprachaudiometrischen Verfahren ist jedoch, dass sie ein hohes Maß an Mitarbeit der Versuchspersonen erfordern und somit nicht objektiv sind. Fernziel des beantragten Projektes war es, durch die Messung von Hirnströmen (Elektroenzephalographie, EEG) in bestimmten akustischen Szenarien Aussagen über die individuelle Sprachverständlichkeit abzuleiten. In dem Projekt wurden hierzu an hörgesunden Erwachsenen Sprachverständlichkeitsmessungen durchgeführt und parallel dazu EEG-Multikanalableitungen durchgeführt. Hierzu wurden Sätze aus dem Oldenburger Satztest in Ruhe und in unterschiedlichen Störgeräuschen dargeboten. Mit modernen Signalverarbeitungsverfahren wurde aus den EEG-Messungen ein Maß für die Sprachverständlichkeit abgeleitet. Um die interindividuellen Unterschiede der Sprachverständlichkeit zu berücksichtigen, wurden die individuellen Sprachverständlichkeitsschwellen (SRT50) bestimmt. Die Signal- Rausch-Abstände (signal-to-noise ratio, SNR) bei den EEG-Messungen wurden auf diese individuelle SRT50 bezogen. Dadurch wurde sichergestellt, dass vergleichbare Verständlichkeitsraten vorlagen. Für die Analyse wurde zunächst ein linearer Ansatz untersucht, bei dem eine zeitliche Übertragungsfunktion (temporal response function, TRF) bestimmt wurde, die aus der Einhüllenden des Sprachsignals eine Schätzung des Multikanal-EEGs erlaubt. Es wurden systematische Änderungen der TRF in Abhängigkeit vom individuellen SNR dargestellt. Anschließend wurde ein Verfahren entwickelt, dass eine Zuordnung der EEG-Messungen zu den Verständlichkeiten ermöglicht. Es konnte damit eine Vorhersage der Verständlichkeit auf bis zu 2 dB erreicht werden. Zusammenfassend erlauben die entwickelten Methoden eine grobe Vorhersage der Sprachverständlichkeit aus EEG-Messungen. Eine Einteilung in „unverständlich“, „mit Mühe zu verstehen“ und „gut zu verstehen“ wäre damit möglich. Dadurch werden die subjektiven Messungen objektiviert. Für eine präzise Bestimmung der Sprachverständlichkeitsschwellen sind die interindividuellen Schwankungen des EEG selbst bei jungen gesunden Normalhörigen durch den Einfluss der Aufmerksamkeit auf das EEG jedoch zu groß.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Akustisch evozierte Potentiale ausgelöst durch Oldenburger Sätze (2020) Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Audiologie e.V., Köln,
Muncke, J., Schneider, V. & Hoppe, U.
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An LMMSE-based Estimation of Temporal Response Function in Auditory Attention Decoding. 2020 42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC), 2837-2840. IEEE.
Kuruvila, Ivine; Fischer, Eghart & Hoppe, Ulrich
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Extracting the Auditory Attention in a Dual-Speaker Scenario From EEG Using a Joint CNN-LSTM Model. Frontiers in Physiology, 12.
Kuruvila, Ivine; Muncke, Jan; Fischer, Eghart & Hoppe, Ulrich
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Inference of the Selective Auditory Attention Using Sequential LMMSE Estimation. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 68(12), 3501-3512.
Kuruvila, Ivine; Can, Demir Kubilay; Fischer, Eghart & Hoppe, Ulrich
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Prediction of Individual Intelligibility for Speech in Noise (2021) NBT Berlin – International Forum on neural Engineering & Brain Technologies, Berlin, 17.-18. Mai 2021
Muncke, J.
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Prediction of Speech Intelligibility by Means of EEG Responses to Sentences in Noise. Frontiers in Neuroscience, 16.
Muncke, Jan; Kuruvila, Ivine & Hoppe, Ulrich
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Prediction of the EEG for a Speech in Noise Test Using an Auditory Model (2022) 35th World Congress of Audiology, Warsaw, 2022-April
Muncke, J. & , Hoppe, U.
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Neural Correlates of Auditory Attention in a dual-speaker scenario. Dissertation, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, 2023
Kuruvila, I.
