Schallquellenlokalisation mittels Frequenzbereich-Kompression der Außenohrübertragungsfunktionen

Diplomarbeit (41.000KB pdf)

Die elektrische Stimulation des Hörnervs mit Hilfe von Cochleaimplantaten (CIs) ermöglicht gehörlosen Menschen das Verstehen von gesprochener Sprache und hat sich daher als erfolgreicher Ersatz für ein funktionsuntaugliches Innenohr etabliert. Die Wiederherstellung sämtlicher Funktionen des normalen Gehörs ist mit derzeitigen CI-Systemen jedoch nicht möglich. Die Lokalisation von Schallquellen in den sagittalen Ebenen ist mit derzeitigen CI-Systemen stark begrenzt. Im normalen Gehör erfolgt diese Lokalisation durch Auswertung der durch die Pinna verursachten Färbung des hohen Frequenzbereichs des eintreffenden Schalls. Bei CI-Systemen decken die implantierten Elektroden den relevanten Frequenzbereich nicht ab. Der Versuch diese räumliche Information dennoch zu übertragen, kann mit einer Verschiebung in einen niedrigeren Frequenzbereich realisiert werden. Dabei ergibt sich die grundlegende Fragestellung, inwieweit die Lokalisation unter Verwendung von frequenzverschobener räumlicher Information erlernt werden kann.

Zur Untersuchung dieser Frage wurde in dieser Arbeit der Effekt einer linearen Frequenzbereich-Kompression der spektralen Richtungsinformation auf die Lokalisation von Schallquellen in den Sagittalebenen untersucht. Um die bei CI-Trägern häufig auftretenden individuellen Faktoren auszuklammern, wurden normalhörende Versuchspersonen getestet. Die Darbietung der Schallquellen erfolgte mittels virtueller Akustik, wobei individuelle Außenohrübertragungsfunktionen (engl: head-related transfer-functions, HRTFs) verwendet wurden. Der hochfrequente Bereich (2,8 - 16 kHz) wurde in den für Träger derzeitiger CI-Systeme verbleibenden Frequenzbereich von 2,8 bis 8,5 kHz komprimiert, während der für die Sprachverständlichkeit relevante niederfrequente Bereich (0,3 - 2,8 kHz) nicht verändert wurde. 15 normalhörende Versuchspersonen, aufgeteilt in Test- und Kontrollgruppe, absolvierten ein 21-tägiges, audio-visuelles Training in jeweils 2-stündigen Einheiten pro Tag. In der Testgruppe kam die Frequenzbereich-Kompression, in der Kontrollgruppe Bandbegrenzung (0,3 - 8,5 kHz), ohne Frequenzbereich-Kompression zur Anwendung.

Die Vorne-Hinten-Verwechslungen nahmen in der Testgruppe signifikant stärker ab als in der Kontrollgruppe. Dennoch waren die polaren Lokalisationsfehler in der Testgruppe am Ende des Trainings größer als mit den originalen HRTFs. Erstaunlicherweise zeigte auch die Kontrollgruppe einen starken Trainingseffekt, sodass sich deren Lokalisationsleistung am Ende des Trainings nicht mehr signifikant von jener mit den originalen HRTFs unterschied. Die starke auditorische Plastizität in der vertikalen Lokalisationsfähigkeit eröffnet daher neue Möglichkeiten für CI- und Hörgeräte-Systeme mit eingeschränktem Frequenzbereich.