Neuronale Informationsverarbeitung

Das Hören besser verstehen

| Redakteur: Peter Koller

Prof. Werner Hemmert, Leiter des Fachgebiets Bioanaloge Informationsverarbeitung an der TU München: „Damit die Implantate präziser arbeiten können, sind Kodierungsstrategien notwendig, die besser auf die Informationsverarbeitung der neuronalen Schaltkreise im Gehirn abgestimmt sind.“
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Prof. Werner Hemmert, Leiter des Fachgebiets Bioanaloge Informationsverarbeitung an der TU München: „Damit die Implantate präziser arbeiten können, sind Kodierungsstrategien notwendig, die besser auf die Informationsverarbeitung der neuronalen Schaltkreise im Gehirn abgestimmt sind.“ (Bild: TUM)

Hochgradig schwerhörigen Menschen können Cochlea-Implantate das Hören wieder ermöglichen, indem sie den Hörnerv elektrisch erregen. Forscher der TU München arbeiten daran, die Grenzen dieser Technologie zu überwinden. Mit den von ihnen entwickelten Computermodellen wollen die Hersteller ihre Geräte weiter verbessern.

Ein funktionierendes Gehör ist die Voraussetzung, um sprechen lernen zu können. Kinder mit angeborener Taubheit erhalten deshalb so früh wie möglich ein sogenanntes Cochlea-Implantat. Es besteht aus einem hinter dem Ohr getragenen Sprachprozessor mit Sendespule und dem eigentlichen Implantat, einem verkapselten und unter der Haut eingesetzten Mikroprozessor, der über eine Stimulationselektrode mit bis zu 22 Kontakten den Hörnerv direkt anregt.

Auch Erwachsenen, die ihr Hörvermögen verloren haben, können Cochlea-Implantate das Hören wieder ermöglichen. Innerhalb der letzten Jahrzehnte haben sich diese Implantate zu den erfolgreichsten Neuroprothesen entwickelt. Sprache können die Betroffenen damit inzwischen gut verstehen. Doch die Technik stößt an ihre Grenzen, beispielsweise beim Hören von Musik oder wenn viele Menschen durcheinander sprechen. Erste Verbesserungen bringt hier die beidseitige Versorgung mit Cochlea-Implantaten.

Ein weiterer Entwicklungssprung könnte erfolgen wenn es gelänge, das räumliche Hören wieder herzustellen. Da die Ohren ein paar Zentimeter voneinander entfernt sind, erreicht der von einer Quelle ausgehende Schall zuerst das eine Ohr und dann das andere. Die Differenz beträgt nur wenig Millionstel Sekunden, doch das Gehirn kann daraus berechnen, wo sich eine Schallquelle befindet. Moderne Mikroprozessoren könnten zwar so schnell reagieren, doch ein Nervenimpuls dauert fast hundertmal so lange. Um hier ein perfektes Zusammenspiel zu erreichen, sind völlig neue Strategien nötig.

Modellierung des Hörens

Die Wahrnehmung von Schallsignalen beginnt im Innenohr. Hier übersetzen Haarsinneszellen die mechanischen Schwingungen in die Sprache der Nervenzellen, sogenannte Aktionspotenziale. Über neuronale Schaltstationen im Stammhirn, Mittelhirn und Zwischenhirn werden die Signale in die Hörrinde (auditorischer Kortex) übertragen, wo schließlich rund 100 Millionen Nervenzellen für den subjektiven Höreindruck verantwortlich sind. Doch über die Details dieser „Kodierung“ genannten Übersetzung weiß die Wissenschaft bisher noch wenig.

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