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Hörsinn


Im Unterschied zum Sehsinn ist der Hörsinn bereits bei der Geburt sehr gut ausgebildet, wobei das Neugeborene noch ein paar Tage braucht, bis seine Gehörgänge gänzlich frei von Fruchtwasser sind, aber es hört schon ab dem 5. Schwangerschaftsmonat recht gut und nimmt in den ersten Lebensmonaten Geräusche ganz besonders differenziert wahr. Auch die zeitliche Auflösung des Gehörs scheint bereits gut zu funktionieren, denn junge Säuglinge können Phoneme aller Sprachen unterscheiden. Wahrnehmungsvorlieben gibt es insbesondere für melodiös gesprochene Sprache im Frequenzbereich von Frauenstimmen. Dass das akustische Gedächtnis bereits bei der Geburt recht gut funktioniert, wurde experimentell nachgewiesen: Neugeborene erinnern sich an das Lautmuster einer Geschichte, die ihnen während der Schwangerschaft vorgelesen wurde und scheinen zudem eine Vorliebe für die eigene Muttersprache zu haben, was man ebenfalls auf pränatale Einflüsse zurückführt. Die Fähigkeit, Geräusche im Raum zu orten, lässt sich nur schwer überprüfen, weil das Kind abgesehen von der subkortikal über die Colliculi gesteuerten groben Orientierung hin zur Schallquelle durch seine eingeschränkten Sehfähigkeiten und die begrenzte motorische Kopfkontrolle zunächst nicht gut zeigen kann, wo es die Quelle eines Geräusches vermutet.

Hören muss daher gelernt werden, denn das Gehirn verarbeitet Informationen und bildet Synapsen, die sich nach der Geburt in der Hirnrinde entwickeln. Gesteuert wird diese Entwicklung vom Hören, wobei die dadurch ausgelöste Aktivität Synapsen entstehen lässt und sie aufrecht hält, während Inaktivität zu ihrem Abbau führt. Dabei geht es nicht nur um gesellschaftliche Isolation und Inaktivität wegen der eingeschränkten Kommunikationsfähigkeit, sondern Ergebnisse einer aktuellen Untersuchung lassen vermuten, dass eine erfolgreiche Hörtherapie Altersdemenz verlangsamen kann.

Bekanntlich verändert und beeinflusst Gehörlosigkeit auch das menschliche Gehirn, wobei es bei Kindern es einen klaren Zusammenhang mit der frühen auditiven und sprachlichen Entwicklung und kognitiver Fähigkeiten gibt, doch auch bei Erwachsenen kann im höheren Alter das Hörvermögen Vorgänge im Gehirn mitbestimmen. Nach Ansicht von Experten ist Nicht-Hören der wichtigste bekannte und veränderbare Faktor, der das kognitive Altern beeinflusst. Nach Ansicht von ExpertInnen ist Lärm der größte Risikofaktor für Schwerhörigkeit. Man sollte unbedingt schon in jungen Jahren vermeiden, laute Konzerte zu hören oder laute Musik über Kopfhörer, woraus oft eine Schwerhörigkeit entsteht, weil auf die Dauer bestimmte Frequenzen ausfallen.

Schleichender Hörverlust bedeutet nicht, dass für die Betroffenen alles insgesamt leiser klingt, sondern er äußert sich zunächst darin, dass sie bestimmt, meist hochfrequente Töne nicht mehr hören. So werden Pfeifen und Zischen nicht mehr wahrgenommen, Buchstaben wie „s“ und „f“ nicht mehr erkannt. Die Altersschwerhörigkeit hängt bei den meisten Menschen auch nicht mit irgendwelchen Traumata zusammen, wie etwa einem Schaden im Innenohr, sondern sie ist meist eine Folge der lebenslangen Lärmkulisse, von der Menschen umgeben sind. Für Menschen mit wachsendem Hörverlust werden bei Gesprächen die Nebengeräusche zunehmend störender, denn wenn man Straßenverkehr, Partylärm oder die Geräuschkulisse in Restaurants als immer unangenehmer empfindet, kann das mit einer Überforderung oder Ermüdung des Gehörs zu tun haben. Das Gehirn besitzt zwar die Fähigkeit, aus dem Kontext heraus schlecht Gehörtes auch nachträglich zu entschlüsseln, doch je weniger davon tatsächlich vom Ohr erfasst wird oder je müder das Gehirn ist, desto schwerer fällt die Entschlüsselung.


Sonia Kleindorfer, Leiterin der Konrad Lorenz Forschungsstelle der Uni Wien im Almtal, weist in einem Interview mit den OÖN vom 28. September 2019 darauf hin, dass Menschen und Singvögel erstaunlich ähnliche Gehirne besitzen: “Es gibt nur sieben Tiergruppen, die vokales Lernen beherrschen; eine Form von Kultur: Singvögel, Papageien, Kolibris, Wale, Elefanten, Fledermäuse und Menschen. Jede Generation lernt die Sprache neu. Menschen und Singvögel haben einen Bereich im Gehirn, der für Lautverarbeitung zuständig ist und einen anderen für Lautproduktion. Beide sind mit Neuronen verbunden. Im menschlichen Baby, das ja noch nicht spricht, wird der Lautverarbeitungsbereich zuerst einmal mit den Lauten der Bezugspersonen formatiert. Diese Informationsstelle wird später mit der Lautproduktion verknüpft. Das Gleiche gilt bei den Vögeln. Brütet man Eier still im Labor aus, können die Vögel später nicht singen. Was meine Gruppe entdeckt hat, ist, dass dieses Lernen sehr früh beginnt. Wir haben gesehen, dass Weibchen zu ihren Eiern singen, obwohl dies das Risiko, von Räubern entdeckt zu werden, erhöht. Wir haben Gelege ausgetauscht und konnten nachweisen, dass die Küken dann den Ruf der Ziehmutter produzieren. Das heißt, dass die Lautäußerung gelernt ist und nicht genetisch festgelegt. Dann haben wir anhand von Magnetresonanzuntersuchungen an den Eiern festgestellt, dass sich die Gehirne anders entwickeln, wenn sie keine elterlichen Rufe erfahren haben. Sie waren asymmetrisch, kleiner und hatten weniger Protein im Areal der Lautverarbeitung.” Und weiter in Bezug auf den Menschen: “Wir wissen, dass menschliche Embryos sehr wohl eine Wahrnehmung haben für menschliche Sprache. Neugeborene zeigen eine Präferenz für die Sprache, mit der sie Erfahrung haben – gemessen an der Nuckelintensität. Hier tut sich meines Erachtens eine Möglichkeit auf, mit der Stimme der Eltern Frühgeborene zu fördern.” Allerdings gibt es bei Singvögeln keinen Beweis, “dass es einen Zusammenhang gibt zwischen Kognition und Sprachfähigkeit. Aber wir wissen, dass eine reiche pränatale Erfahrung mit Akustik die Persönlichkeit beeinflusst. Solche Jungvögel sind neugieriger und zeigen vermehrtes Explorationsverhalten, ohne bei Problemlösungen besser zu sein. Es gibt keine Evidenz, dass ein Vogel- oder Menschenbaby gescheiter wird, wenn man ihm Mozart oder Schönberg vorspielt. Spielt man jedoch Wachteln im Ei rhythmische Töne vor, steigert das ihre Leistungsfähigkeit nach dem Schlüpfen, spielt man ihnen hingegen Lärm vor, vermindert das die Gehirnorganisation. Wir Menschen – als vokal lernende Art – sollten unsere akustische Landschaft besser gestalten und genauer untersuchen. Viele unserer Leiden könnten daher kommen, dass wir in akustischer Armut leben oder überreizt sind vom Geräuschpegel.”


Übrigens: Rechts hören Menschen ein wenig besser!

Sacchinelli et al. (2017) ließen Probanden im Alter zwischen 19 und 28 Jahren zu einem Hörtest antreten, bei dem die Teilnehmer zur selben Zeit auf jedem Ohr unterschiedliche Wörter oder kurze Sätze hörten. Zunächst sollten sie sich jeweils nur auf die Signale auf einem Ohr konzentrieren und diese wiedergeben, bei weiteren Durchgängen mussten sie alle gehörten Begriffe nachzusprechen. Kinder überfordert eine solche Aufgabe, denn sie konnten gleichzeitig gehörte Informationen von beiden Ohren im Gehirn nicht zu einem sinnvollen Ganzen zusammenzuführen. Daher verlassen sich Kinder im Alltag vor allem auf ihr rechtes Ohr, denn was dort ankommt, wird von der linken Gehirnhälfte verarbeitet, die unter anderem für Sprache und Erinnerungsvermögen zuständig ist, und kann daher besser verstanden und gemerkt werden. Bei einem Test mit Erwachsenen zeigte sich, dass dieser Vorteil des rechten Ohres zunächst nicht der Fall zu sein scheint, denn über welches Ohr die Probanden Zahlenwörter oder andere Begriffe hörten, machte keinen Unterschied und sie konnten diese jeweils gleich gut wiedergeben. Das änderte sich jedoch, als man die Anzahl der Begriffe entscheidend erhöhte und damit die individuelle Merkspanne der Teilnehmer überschritt. Nun konnten die Teilnehmer mit dem rechten Ohr diese schwierige Hörsituation um acht Prozent besser bewältigen, wobei manche Probanden mit rechts um bis zu vierzig Prozent besser abschnitten als mit links. Offensichtlich verschwindet der bisher schon vermutete Vorteil des rechten Ohrs ab dem dreizehnten Lebensjahr doch nicht völlig, wobei der kognitive Anspruch der Höraufgabe aber entscheidend sein dürfte.


Die individuelle Ohrform beeinflusst das Gehör

Manche Ohren der Menschen sind klein, manche groß, manche eher hängend, andere wiederum spitz nach oben ragend, doch so unterschiedlich sie auch aussehen, so entscheidet ihre Form darüber, was Menschen hören. Die äußere Beschaffenheit des menschlichen Ohrs ist auch entscheidend für die Entscheidung im Gehirn, ob ein Ton von oben oder unten komme, denn Töne aus verschiedenen Richtungen treffen unterschiedlich auf die äußeren Bereiche der Ohren. Durch die individuelle und unregelmäßige Form reflektieren die menschlichen Ohrmuscheln den Schall in den Gehörgang, wobei das Gehirn mit der Zeit lernt, diesen individuellen Vorgang richtig zu interpretieren. Wird aber die Form der Ohrmuschel künstlich verändert, ist das Gehirn zunächst verwirrt und kann nicht mehr feststellen, ob die Töne von oben oder unten kommen. Menschen können daher nur mit ihren eigenen, individuell gestalteten Ohren gut hören, weil das Gehirn jeweils ihre Form gelernt hat und daher gut kennt. Die Ohrmuschel reflektiert durch ihre unregelmäßige Form den Schall in den Gehörgang, woraus ein kurzes Echo entsteht, das die Klangfarbe ändert, was schließlich in Form der Lage im Raum interpretiert wird (Trapeau & Schönwiesner,  2018).

Die verschiedenen Formen in der Ohrmuschel mit den knorpeligen Vertiefungen, Ausstülpungen oder kleinen Wände dienen vorwiegend dazu herauszufinden, ob ein Geräusch von unten oder oben kommt. Links und rechts sind für Ohren kein Problem, denn dafür haben Lebewesen zwei Ohren, und aus den minimalen Zeitunterschieden, mit denen der Schall erst das eine und dann das andere Ohr erreicht, kann das Gehirn ableiten, wo sich die Quelle eines Geräuschs auf einer horizontalen Ebene befindet. Für die Unterscheidung zwischen oben und unten hilft dieser Mechanismus aber nicht weiter, sondern dafür ist die Form der Ohrmuschel zuständig. Bei Untersuchungen zeigte sich, dass es sogar eine optimale Ohrmuschel für den perfekten Raumklang gibt, denn bei manchen Menschen ist die Ohrform dergestalt, dass sich Schallquellen aus verschiedenen Richtungen noch verschiedener anhören, wobei ein unsymetrisches, großes Ohr dafür perfekt ist.

Es gibt für die Unterscheidung oben-unten kleine Bereiche in der Hörrinde, in denen die Nervenzellen nur ganz wenig feuern, wenn ein Geräusch von oben kommt, und immer mehr feuern, je tiefer die Schallquelle liegt. Die verlässliche Information über die Lage der Schallquelle wird dabei in der Ohrmuschel erzeugt, denn dort verändert sich der Ton aufgrund der unregelmäßigen Knorpel-Strukturen, Erhöhungen und Vertiefungen. Es entsteht ein Echo, durch das dem Ton ein spezifischer Oberton aufgesetzt wird, der eine Art Code für die Höhe der Schallquelle darstellt. Verändert man etwa durch kleine Silikoneinsätze die Struktur der Ohrmuscheln, ist die Lokalisierfähigkeit gestört, doch nach einigen Wochen lernt das Gehirn, mit dem neuen Ohr umzugehen. Allerdings ist noch unklar, wie das Gehirn lernt, wieder die Höhe der Schallquelle korrekt zu interpretieren, wobei offenbar kein Abgleich über optische Eindrücke notwendig ist, allerdings kann man beobachten, dass die Menschen mit veränderten Ohrmuscheln während des Lernprozesses häufig den Kopf drehen.


Übrigens können Schleiereulen auf ein oder zwei Grad genau ermitteln, aus welcher Richtung ein Geräusch kommt, also viel besser als Menschen. Das liegt an speziellen Strukturen in ihrem Gehirn, die sich zunutze machen, dass ein Geräusch die beiden Ohren etwas zeitversetzt erreicht, wenn die Eule nicht genau in Richtung der Quelle sieht. Ein Gitter aus Nerven mit zwei unterschiedlich langen Enden ermittelt hierzu, wie groß diese Differenz ist und gibt Aufschluss darüber, aus welcher Richtung das Geräusch kam.


Der Aktionstag “Welttag des Hörens“- „World Hearing Day“, „International Ear Care Day“ – findet jährlich am 3. März statt, mit dem die Weltgesundheitsorganisation gemeinsam mit nationalen Organisationen die Aufmerksamkeit auf die Prävention und Versorgung von Hörminderungen und auf die Bedeutung des Gehörs lenken möchte. Hintergrund ist, dass etwa fünf Prozent der Weltbevölkerung hochgradig hörgemindert und dadurch behindert sind, wobei dies allein ein Drittel der über 65-Jährigen, aber auch 32 Mio. Kinder betrifft.


Bei einem Hörverlust verändert sich das Gehirn und organisiert sich neu, wobei andere Sinne wie das Sehen oder der Tastsinn in den Vordergrund treten und Aufgaben des Hörens übernehmen. Dieser Wandel tritt schon früh etwa drei Monate nach Beginn einer leichten Schwerhörigkeit ein, denn während bei einem hörenden Menschen die Hörrinde ausschließlich für die Verarbeitung von Höreindrücken zuständig ist, wird diese bei einem Hörverlust nachweislich auch von den übrigen Sinnen beansprucht. Dieser Effekt tritt in Folge der neuen Aufgabenverteilung im Gehirn aufgrund der fehlenden akustischen Signale durch die Hörminderung ein. Die frontalen und die präfrontalen Bereiche des Gehirns werden aktiver, wenn der auditorische Input abgeschwächt wird, sodass mehr Anstrengungen zum Zuhören notwendig sind, was anscheinend eine Veränderung der kortikalen Ressourcenallokation im Gehirn bewirkt, da das Zuhören immer aufwendiger wird.


Hintergrundgeräusche: Jeden Augenblick erreichen den Menschen unzählige Informationen, von denen nur ein kleiner Teil aktiv verarbeitet wird. Bisher war man davon ausgegangen, dass unwichtige Informationen aus dem Hintergrund auch nur schwach verarbeitet werden, wenn die Aufmerksamkeitsanforderungen hoch und diese Informationen irrelevant sind und keine erkennbare Spur im Langzeitgedächtnis hinterlassen. Hutmacher & Kuhbandner (2019) haben das nun für Geräusche untersucht. Den Probanden wurden gleichzeitig ein schneller visueller Wortstrom und ein auditiver Strom von Alltagsgeräuschen (ein Glas wird mit Wasser gefüllt, ein Kühlschrank brummt, die Waschmaschine läuft) präsentiert (auf einem Bildschirm wurden für jeweils 250 Millisekunden kurze Wörter präsentiert, wobei wenn ein Wort zweimal hintereinander vorkam, sollte eine Taste gedrückt werden), mit der Anweisung, sich um den visuellen Strom zu kümmern und nur die Wortwiederholungen zu erkennen bzw. die Ablenkung durch die irrelevante Geräusche zu vermeiden. Es wurde aber nicht erwähnt, dass ihre Erinnerungen an die Geräusche später überprüft werden würden. Die Ergebnisse zeigten, dass offenbar mehr vermeintlich unwichtige Sinneseindrücke gemerkt werden, denn die Trefferquote beim anschließenden Test lag bei immerhin rund 57 Prozent und beim Test einen Tag später noch bei rund 56 Prozent. Das Ergebnis zeigt, dass Menschen nicht nur Sinneseindrücke speichern, die die Aufmerksamkeit aktiv auswählt, sondern dass mehr im Gedächtnis hängen bleibt, als man gemeinhin annehmen würde. Zudem waren in dem Experiment die Erinnerungen auch noch sehr detailliert, denn die für das Experiment verwendeten Geräusche unterschieden sich nur in Details.

Bekanntlich können Geräusche und Töne auf ähnlichen Frequenzen vom Gehirn nur schlecht differenziert werden. Christensen et al. (2019) haben bei Mäusen untersucht, wie ihr Gehirn zwischen wichtigen und weniger wichtigen Tönen unterscheidet, und fanden dabei heraus, dass ein konstantes Geräusch das Hören verbessert, wobei jedoch nicht jede Art von Hintergrundgeräusch diesen Effekt besitzt. Vor allem weißes Rauschen, also ein gleich bleibender Geräuschton, führt dazu, dass das Gehirn Töne präziser wahrnehmen kann. Da hilft – wie mittels Optogenetik gemessen wurde – nicht eine erhöhte Aktivität der Nervenzellen im auditorischen Cortex, sondern das Gegenteil, d. h., das weiße Rauschen unterdrückte diese neuronale Aktivitäten, sodass es bei zwei getrennten Tönen zu weniger Überschneidungen zwischen den verschiedenen Neuronenpopulationen kommt. Daher führt die allgemeine Reduktion der neuronalen Aktivität zu einer deutlicheren Tondarstellung. Diese Effekte des weißen Rauschens werden schon länger erforscht, wobei man auch herausfand, dass sich Menschen mit ADHS besser konzentrieren können, wenn sie weißes Rauschen hören.

Literatur

Campbell, J & Sharma, A. (2014). Cross-modal re-organization in adults with early stage hearing loss. PLoS ONE, doi:10.1371/journal.pone.0090594.
Campbell, J. & Sharma, A. (2013). Compensatory changes in cortical resource allocation in adults with hearing loss. Frontiers Systems Neuroscience, 7, doi:10.3389/fnsys.2013.00071.
Christensen, R. K., Lindén, H., Nakamura, M. & Barkat, T. R. (2019). White noise background improves tone discrimination by suppressing cortical tuning curves. Cell Reports 29, 1-13.
Hutmacher, Fabian & Kuhbandner, Christof (2019). Detailed long-term memory for unattended, irrelevant, and incidentally encoded auditory information. Journal of Experimental Psychology, doi:10.1037%2Fxge0000650.
Pauen, S, & Vonderlin, E, (2007). Entwicklungsdiagnostik in den ersten drei Lebensjahren. Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung.
Sacchinelli, D, M., Weaver, A, J. & Wilson, M, (2017). Does the right ear advantage persist in mature auditory systems when cognitive demand for processing increases? Acoustical Society of America, 174th Meeting 2017.
Trapeau, R. & Schönwiesner, M. (2018). The encoding of sound source elevation in the human auditory cortex. J Neurosci, doi: 10.1523/JNEUROSCI.2530-17.2018.


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