Computergestützte Neurophonetik: Kopplung neuronaler Schaltkreise und biomechanischer Stimmproduktion

• Antragsteller: Dr.-Ing. Bogac Tur
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Phoniatrie und Audiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 575660403

Die menschliche Stimme entsteht durch ein komplexes Zusammenspiel zwischen Gehirn, Muskeln und Stimmbändern. Neurologische Erkrankungen wie Parkinson oder Dystonie führen oft zu schweren Sprach- und Stimmproblemen. Wie genau Fehlfunktionen im Gehirn solche Störungen verursachen, ist bislang nicht ausreichend verstanden, was effektive Therapien erschwert. Ziel meines Projektes ist es, ein umfassendes Computermodell der Sprachsteuerung zu entwickeln, dass die Hirnaktivität mit der tatsächlichen Stimmerzeugung verbindet. Dieses Modell integriert erstmals detaillierte neuronale Schaltkreise einschließlich der Rolle hemmender Nervenzellen (sog. GABAerge Hemmung), sowie die tief im Gehirn liegenden Strukturen (Basalganglien und Kleinhirn), die für die präzise Steuerung der Sprache entscheidend sind. Zusätzlich wird die biomechanische Funktionsweise der Stimmlippen realistisch simuliert, sodass nachvollziehbar wird, wie neuronale Signale konkret die Stimme beeinflussen. Durch den Abgleich der Simulationsergebnisse mit humanen Daten aus funktioneller Magnetresonanztomographie, iEEG-Messungen und High-Speed Videoaufnahmen der Stimmlippenschwingung wird überprüft, ob das computergestützte Modell Hirnaktivitäten präzise abbilden kann. So soll besser verstanden werden, warum bestimmte neurologische Veränderungen die Stimme beeinträchtigen. Langfristig könnte dieses Wissen dazu beitragen, neue Therapieansätze für Sprach- und Stimmstörungen zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Dr. Kristina Simonyan