04_Auditive Verarbeitung

• Schallwellen zwischen 20Hz (tief) und 20.000Hz (hoch) werden vom Ohr wahrgenommen

• Fürs Hören ist zeitliche Dimension wichtiger als die räumliche, da Hören ein Prozess der Verarbeitung von zeitlichen Signalen ist

• Sinuston = hat nur eine Frequenz (kommt in Natur fast nie vor)

• Klangfarbe kommt durch eine Summe mehrerer Sinustöne

• Frequenz (λ): Tonhöhe

• Amplitude: Lautstärke

Der Weg des Schalls erfolgt über

• Ohrmuschel

• Gehörgang

• Trommelfell

• Gehörknöchelchen (Hammer, Amboss & Steigbügel)

• Hörschnecke (Cochlea) -> Auch für Wahnehmung und Orientierung zuständig

• Hörnerv

• ist mit Flüssigkeit gefüllt, die von Schall bewegt wird

• Basilarmembran: Unterschiede in Dicke und Flexibilität

• Innere Harrzellen sitzen auf Basilarmembran und vibrieren je nach Eigenschaft dieser und codieren somit für unterschiedliche Frequenzen

• Hörmuschel -> Hörnerv -> Thalamus (Medial Geniculate Nucleus) -> Primärer Auditiver Kortex A1 -> Sekundärer Auditiver Kortex A2

• Belt entspricht funktionell größtenteils A2, Parabelt geht über A2 hinaus

• Tonotopische Organisation: Neurone sind so angeordnet, dass benachbarte Zellen auf ähnliche Frequenzen reagieren (vor allem in A1)

• Hierarchische Struktur:

  • A1: Aktivierung bei Sinustönen

  • Belt: Aktivierungen für weitere Bandbreiten von Frequenzen als in A1

  • Belt & Parabelt: Aktivierung bei Vokalisierung (Sprache z.B.) → Reagieren auf Veränderungen im Signal, nicht auf statischen Input

Problem: Generierung des magnetischen Felds mit lauten Knall verbunden → Interferenz mit auditivem Signal oder

Sparse scanning (Hall et al., 1999):

• 14 Sekunden auditive Sprache (passiv)

• 14 Sekunden Ruhe

• Data Acquisition am Ende von 14 Sek.

• Vergleich bei Sparse Scanning:

  • Baseline (Ende von Ruhe-Periode)

  • Speech (Ende von Speech-Periode)

  • Subtraktionsmethode

• Laufzeitdifferenz (inter-aural time difference): Wenn das Geräusch z.B. von links kommt, wird es im linken Ohr früher registriert als im rechten Ohr → Links/rechts-Achse

• Pegeldifferenz (inter-aural intensity difference): Wenn das Geräusch z.B. von links kommt, wird es im linken Ohr als lauter registriert als im rechten Ohr → Links/rechts-Achse

• Resonanzen des Außenohrs → Oben/unten-Achse

• Egozentrische (oben genanntes) vs. allozentrische (Position eines Geräusches relativ zu anderen Objekten und daher auch stabil wenn ich den Kopf bewege) Kodierung der Richtung → Integration mit Propriozeption (Körpersinn, also Kopfhaltung, Körperlage usw.) via Dorsal Route (Parietallappen)

• frühzeitiges, automatisches EEG-Signal, welches das Gehirn erzeugt, wenn ein auditiver Reiz von einer erwarteten Regel abweicht

• Gedächtnis für Melodien

• Erkennen von Rhytmus

• Wahrnehmen von Tonhöhe

• Wahrnehmung von musikalischem Syntax (Regeln & Struktur wie z.B. Harmonie)

• Harmonizität (Harmonicity)

• Anfangssynchronität (onset synchrony)

• Gemeinsames Schicksal (kohärente Modulation in Amplitude und Frequenz) (common fate)

  • Töne die gleichzeitig ändern, z.B. in Lautstärke, werden als zusammenhängend wahrgenommen

• Nähe (proximity)

  • Töne die zeitlich nah beieinander liegen werden zusammengefasst

• Kontinuität (continuity)

  • Tonfolgen, die logisch fortgesetzt werden, werden als Einheit wahrgenommen

• Ähnlichkeit (similarity)

• Wichtigkeit von Syntax (Patel, 2003)

• Verarbeitung von temporaler Information (z.B. Rhytmus – meist in der linken Gehirnhälfte) vs. Tonhöhe (meist in der rechten Gehirnhälfte)

• bei wiederholtem Hören einer Phrase wird diese als gesungen wahrgenommen, da das Hirn Prosodie, Rhytmus und Tonhöhenmuster erkennt

• Wird die Phrase allerdings zufällig segmentiert (unjumbled), also in eine andere Reihenfolge gebracht, tritt der Effekt nicht auf

• Kann mittels 2x2 design untersucht werden

Parallele Verarbeitung (Belin et al., 2011):

• Identifizierung des Redenden

• Affektive Information

• Inhalt des Gesprochenen

• fMRT: Bei Hören einer bekannten Stimme auch Aktivierung des Areals für Gesichtererkennung

γ: Phoneme θ: Silben δ: Phrasen

Phonemik = untersucht welche Laute einen Bedeutungsunterschied erzeugen; Phonem = kleinste Einheit die gebraucht wird, um zwischen Wörtern zu unterscheiden, sind nicht gleich Buchstaben! Ch = 1 Phonem

Phonetik = beschreibt, wie Laute physikalisch erzeugt werden

• Häufigkeit (frequency): Die Paarung Stimulus 1 & Stimulus 2 kommt oft vor

• Konsistenz (consistency): Stimulus 1 wird oft/immer von Stimulus 2 gefolgt

• Gehirn erkennt Muster und Wahrscheinlichkeiten in Lautfolgen (eine Form von Impliziten, Prozeduralem Lernen)