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Guter Lärm, schlechter Lärm: Weisses Rauschen schärft das Gehör
Lärm ist nicht gleich Lärm – und selbst eine stille Umgebung hat nicht denselben Effekt wie das sogenannte weisse Rauschen. Bei einem kontinuierlichen weissen Geräusch wird das Hören von reinen Tönen sogar präziser, wie Forschende der Universität Basel in einer Studie in «Cell Reports» zeigen. Ihre Erkenntnisse könnten in der Weiterentwicklung von Hörprothesen Anwendung finden.
11. November 2019
Trotz der Bedeutung des Gehörs für unsere Wahrnehmung ist relativ wenig darüber bekannt, wie unser Gehirn akustische Signale verarbeitet und ihnen Sinn verleiht. Klar ist: Je präziser wir Geräuschmuster unterscheiden können, desto besser ist unser Gehör. Doch wie gelingt es dem Gehirn, zwischen relevanten und weniger relevanten Informationen zu unterscheiden – besonders in einer Umgebung mit vielen Nebengeräuschen?
Erforschtes «Hörgehirn»
Forschende unter Leitung von Prof. Dr. Tania Rinaldi Barkat vom Departement Biomedizin an der Universität Basel haben nun die neuronalen Grundlagen der Schallwahrnehmung und Klangunterscheidung untersucht, und zwar unter komplexen akustischen Bedingungen. Im Zentrum stand dabei die Erforschung des auditiven Cortex – des «Hörgehirns», also des Hirnareals, das akustische Reize verarbeitet. Gemessen wurden die jeweiligen Aktivitätsmuster im Gehirn einer Maus.
Die Unterscheidung von Tönen wird bekanntlich schwieriger, je näher sie im Frequenzspektrum beieinanderliegen. Zunächst nahmen die Forschenden an, dass ein zusätzliches Rauschen eine solche Höraufgabe noch erschweren könnte. Tatsächlich ist es aber umgekehrt, wie sich herausstellte: Das Team konnte nachweisen, dass die Fähigkeit des Gehörs zur Unterscheidung von subtilen Tonunterschieden besser wurde, wenn noch ein weisses Rauschen im Hintergrund dazukam. Im Vergleich zu einer stillen Umgebung erleichterte das Rauschen somit die auditive Wahrnehmung.
Rauschen drosselt Aktivität von Nervenzellen
Die Messdaten der Forschungsgruppe zeigten, dass das Rauschen die Aktivität der Nervenzellen in den Versuchstieren deutlich hemmt. Paradoxerweise führte diese Unterdrückung des neuronalen Erregungsmusters zu einer präziseren Wahrnehmung der reinen Töne. «Wir haben festgestellt, dass es bei zwei getrennten Tondarstellungen zu weniger Überschneidungen zwischen den verschiedenen Neuronenpopulationen kommt», so Barkat. «Daher führte die allgemeine Reduktion der neuronalen Aktivität zu einer deutlicheren Tondarstellung.»
Um zu bestätigen, dass bei den Versuchen allein der auditive Cortex und nicht noch weitere Hirnareale für die neuronale Aktivität und Tonwahrnehmung zuständig waren, nutzen die Forschenden die lichtgesteuerte Technik der Optogenetik. Ihre Erkenntnisse könnten möglicherweise genutzt werden, um die auditive Wahrnehmung in Situationen zu verbessern, in denen Geräusche nur schwer zu unterscheiden sind. So wäre es denkbar, so Barkat, dass Hörprothesen mit einem Effekt ähnlich dem weissen Rauschen ausgestattet werden könnten, um die Frequenzauflösung und somit das Hörergebnis ihrer Trägerinnen und Träger zu verbessern.
Originalbeitrag
Rasmus Kordt Christensen, Henrik Lindén, Mari Nakamura, Tania Rinaldi Barkat
White noise background improves tone discrimination by suppressing cortical tuning curves
Cell Reports (2019), doi: 10.1016/j.celrep.2019.10.049
Weitere Auskünfte
Prof. Dr. Tania Rinaldi Barkat, Universität Basel, Departement Biomedizin, Telefon +41 61 207 1638, E-Mail: tania.barkat@unibas.ch
