Kompetitive neuronale Interaktion im primären auditorischen Cortex
Final Report Abstract
Die Fähigkeit, aus einem Stimmengewirr einen einzelnen Sprecher herauszuhören, bezeichnet man als cocktail-party-Effekt. Die klassische Erklärung, dass der Effekt ausschließlich auf einer Auswertung von Richtungsinformationen durch Vergleich der Schallereignisse an den beiden Ohren zustande kommt, beschreibt allerdings nicht das ganze Phänomen, da der cocktail-party-Effekt auch bei rein monauraler Stimulation auftritt, wenn gar keine Richtungsinformation zur Verfügung steht. Im vorliegenden Projekt ist es uns gelungen, die neurophysiologischen Grundlagen dieses monauralen cocktail-party-Effekts aufzuklären. Wie wir zeigen konnten, beruht dieser Mechanismus auf einer Analyse der zeitlichen Modulation von Schallsignalen. Konkurrierende Schallsignale unterschiedlich schneller Modulation werden dabei in verschiedenen Arealen einer cortikalen Karte repräsentiert. Innerhalb dieser Karte existieren dann weitreichende, funktionell inhibitorische Verbindungen, die einen winner-take-all-Algorithmus innerhalb der Karte realisieren, so dass die Repräsentation eines Reizes (z.B. einer Stimme) in der Lage ist, die Repräsentationen aller anderen Reize (Stimmen) zu unterdrücken. Dieser Reiz wird so aus dem Hintergrund anderer Reize herausgefiltert und kann separat wahrgenommen werden. Die dabei wirksame Inhibition ist durch GABAA-Rezeptoren vermittelt, die durch primär exzitatorische Projektionen innerhalb der Karte nach Umschalten auf GABAerge Interneurone aktiviert werden. Zusätzlich zu diesen Ergebnissen konnten wir zeigen, dass der auditorische Cortex eine notwendige Struktur für die Verarbeitung (Diskrimination) sprachrelevant schnell modulierter Reize ist, wohingegen langsam modulierte Signale auch rein sub-cortikal diskriminiert werden können. Dies wurde in Verhaltensexperimenten mit Cortex-lädierten Tieren ermittelt, die Verwendbarkeit und Verläßlichkeit von Kernspindaten zur Bestimmung von Hirnläsionsort und –größe wurde gezeigt. Wir erhoffen uns von den gewonnenen Erkenntnissen Impulse für die Entwicklung neuer Signalverarbeitungsalgorithmen für kommerzielle Hörgeräte, um deren Nutzbarkeit in verrauschten Hörumgebungen zu verbessern.
Publications
- Deutscher, A.; Kurt, S.; Scheich, H.; Schulze, H. (2006) Cortical and subcortical sides of auditory rhythms and pitches. NeuroReport, 17: 853-856. (PDF)
- Deutscher, A.; Niessen, H.G.; Angenstein, F.; Goldschmidt, J.; Scheich, H.; Schulze, H. (2006) Comparison of estimates for volumes of brain ablations derived from structural MRI and classical histology. J. Neurosci. Methods, 156: 136-139.
- Kurt, S.; Deutscher, A.; Crook, J.M.; Ohl, F.W.; Budinger, E.; Moeller, C.K.; Scheich, H.; Schulze, H. (2008) Auditory Cortical Contrast Enhancing by Global Winner-Take-All Inhibitory Interactions, PLoS ONE 3(3): e1735 (Siehe online unter: doi:10.1371/journal.pone.0001735)
