Untersuchung von Sprachdarstellung im Innenohr durch otoakustische Emissionen im Zusammenhang mit fließender Sprache

• Antragsteller: Professor Dr. Tobias Reichenbach
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 514955521

Unsere alltägliche Kommunikation erfordert es oft, Sprache trotz Hintergrundrauschen verstehen zu können. Die Untersuchung der zugrundeliegenden neuronalen Mechanismen wird jedoch durch die komplexe Struktur von Sprache erschwert. Neue statistische Ansätze haben dabei kürzlich zu bedeutenden Fortschritten geführt. Sie haben zum Beispiel eine Rolle der neuronalen Darstellung der zeitlichen Feinstruktur von Sprache aufgezeigt. Die stimmhaften Sprachsegmente weisen nämlich eine besondere spektrale Struktur auf, die durch eine zeitlich variierende Grundfrequenz und ihre Obertöne gekennzeichnet ist, welche sich in der neuronalen Antwort wiederfindet. Diese neuronale Aktivität kann durch kortikofugale Verbindungen vom Kortex reguliert werden, und damit das Sprachverstehen in Rauschen unterstützen.Eine solche Top-Down-Kontrolle könnte sich weiter bis zum Innenohr erstrecken. Das Innenohr teilt die verschiedenen Frequenzen in einem komplexen Schallsignal räumlich auf, und verstärkt schwache Signale mechanisch. Eine Folge dieser aktiven Verstärkung sind otoakustische Emissionen, also Töne, die im Innenohr entstehen und dann emittiert werden. Insbesondere können dabei durch nichlineare Distortion Kombinationstöne entstehen (DPOAEs). Bis jetzt sind solche DPOAEs jedoch nur mittels reiner Töne erzeugt und gemessen worden.In diesem Projekt sollen statistische Ansätze zur Untersuchung der Sprachverarbeitung im Innenohr entwickelt und angewendet werden. In einem ersten Schritt werden wir Methoden entwickeln, um DPOAEs zu messen, die mit der zeitlichen Feinstruktur von Sprache in Beziehung stehen (Sprach-DPOAEs). Wir werden dabei Emissionen in verschiedenen Frequenzbändern messen, sowie Emissionen, die ipsi- und kontralateral zum Sprachsignal auftreten.In eimem zweiten Schritt werden wir ein numerisches Modell entwickeln, mit dem wir die Entstehung der Sprach-DPOAEs im Innenohr beschreiben können. Iterativ werden wir mit den Ergebnissen des numerischen Modells die experimentelle Meßmethodik verfeinern, sowie mittels der Meßergebnisse das Modell testen und validieren. Mittels des numerischen Modells werden wir auch untersuchen, wie effektiv ein Filtermechanismus im Innenohr für das Verstärken eines Sprachsignals in Rauschen sein kann.In einem dritten Schritt werden wir mit Hilfe der entwickelten Methodik untersuchen, inwieweit das Innenohr zur selektiven Aufmerksamkeit hinsichtlich eines von zwei Sprachsignalen beiträgt. Sprach-DPOAEs in mehreren Frequenzbändern werden gemessen, während Probanden einem von zwei Sprechern zuhören. Wir werden dabei insbesondere ipsi- und kontralaterale Emissionen sowie die Rolle der beteiligten Frequenzbänder untersuchen.Wir werden somit Sprach-DPOAEs als neues Werkzeug zur Untersuchung von Sprachverarbeitung im Innenohr etablieren. Wir glauben, daß dies in Zukunft neue Anwendungen eröffnen wird, von der Grundlagenforschung bis hin zu klinischen Diagnosemöglichkeiten von Sprachwahrnehmungsstörungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen