Die Bedeutung von globalen akustischen Merkmalen für räumliche Wahrnehmung und Navigation

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Stephan Ewert; Dr. Virginia Flanagin; Professor Dr. Steven van de Par
• Fachliche Zuordnung: Akustik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 558011946

Räumliche Wahrnehmung und Navigation sind ein wichtiger Bestandteil unseres Alltags, beispielsweise für Bewegung und zur Vermeidung potenzieller Bedrohungen. Während wir uns stark auf das Sehen verlassen, kann das Hören eine wichtige Rolle bei diesen Aufgaben spielen. Im Gegensatz zum Sehsinn, ist Hören nicht auf unser frontales Gesichtsfeld und auf unverdeckte Objekte beschränkt, sondern liefert omnidirektionale Informationen. Anders als bei der auditiven Richtungslokalisation, sind die zugrundeliegenden sensorischen Informationen für die räumliche Navigation wahrscheinlich stärker von der Quelle und den akustischen Eigenschaften der Umgebung abhängig. Dieses Projekts schließt die Lücke zwischen auditiver Raumwahrnehmung, visueller räumlicher Navigation und Eigenbewegungen. Wir untersuchen, i) wie auditive Informationen zur weltzentrierten räumlichen Wahrnehmung beitragen, ii) wie aktuelle Computermodelle für räumliches Verhalten auf auditive Informationen und sensorische Integration angewendet werden können, und iii) wie auditive Sinneseindrücke die an der weltzentrierten Navigation beteiligten Gehirnregionen beeinflussen. Hinausgehend über schallquellenbasierte Funktionen wie die kopfzentrierte Lokalisierung oder Entfernungswahrnehmung, betrachten wir globale räumlichen Informationen vom Schall. Experimente untersuchen den Einfluss von Eigenbewegung auf die Lokalisierung von Schallquellen, die Größenschätzung der Umgebung anhand auditiver und visueller Informationen, die Auswirkungen verschiedener Arten der Eigenbewegung in virtueller Realität (VR) auf räumliche Navigation, das Erlernen einer räumlichen Darstellung der Umgebung und den Beitrag auditiver Informationen zur Navigation in komplexen virtuellen Umgebung. Wir verwenden modernste Techniken für VR und verbinden eine Videospiel-Engine für visuelles Rendering mit unserer eigenen angepassten und optimierten Raumakustiksimulation. Neben Verhaltensmessungen identifizieren wir beteiligte Hirnregionen mit funktioneller Magnetresonanztomographie (MRT). Dieses Projekt wird Ergebnisse liefern zu: 1) Quantifizierung des Grades der audiovisuellen sensorischen Integration für die globale räumliche Wahrnehmung von Quellen und Umgebungen sowie für die Navigation in komplexen Umgebungen. Mittels kognitiver Computermodellierung werden die Gewichtung und Verzerrungen in beiden Sinnesmodalitäten bestimmt. 2) Wie Situationen mit eingeschränkten (Kopf-) Bewegungen und Körperhaltungen, z.B. im Simulator oder MRT, die räumliche Orientierung und das Navigationsverhalten verändern. 3) Wie audiovisuelle Informationen im Gehirn kombiniert werden und auditive Rauminformationen die Gehirnnetzwerke für räumliche Navigation beeinflussen. 4) Weiterentwicklung von akustischer VR und MRT-Sequenzen für Bedingungen mit akustischer Stimulation. Wir werden konkrete Empfehlungen geben, wie die Nutzbarkeit von VR für verschiedene Anwendungen wie Rehabilitation, Unterricht oder audiovisuelle Forschung optimiert werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen