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29. April 2022 078/22 Forschung
Verhören beginnt schon in den Ohren
Forscherinnen entdecken Code, mit dem ähnlich klingende Laute in Nervenreize umgewandelt werden
Oldenburg. Auf der komplexen Suche nach der Ursache für Altersschwerhörigkeit haben Forschende der Universität Oldenburg einen vielversprechenden Ansatz entdeckt. Sie haben den Code entschlüsselt, mit dem bestimmte Laute vom Ohr ans Gehirn übermittelt werden. Das berichten sie im Fachmagazin eNeuro. Mit diesem Wissen und weiteren Versuchen wollen sie künftig herausfinden, ob und wie sich dieser Code im Alter verändert.
Die Neurowissenschaftlerinnen Dr. Amarins Heeringa und Prof. Dr. Christine Köppl haben untersucht, welche Informationen der Hörnerv von Mongolischen Wüstenrennmäusen als elektrische Reize ans Gehirn überträgt, wenn den Tieren unterschiedliche Laute vorgespielt werden. Weil eine wesentliche Herausforderung beim Hören ist, die gewünschten Informationen von anderen, Menschen und Tiere ständig umgebenden Hintergrundgeräuschen abzugrenzen, spielten sie den Tieren nicht nur verschiedene einsilbige Sprachproben vor, sondern gleichzeitig Nebengeräusche, die einem Stimmengewirr ähnelten.
Diese Geräuschkulisse aus Sprachproben und Nebengeräuschen gelangt als Schallwelle, die das Trommelfell vibrieren lässt, zum Mittelohr. Über die Gehörknöchelchen übertragen sich die Vibrationen auf die Hörschnecke (Cochlea) und schließlich auf die Sinneszellen, die die Vibration in elektrische Impulse umwandeln, welche wiederum vom Hörnerv übertragen werden. Das Ohr übersetzt Geräusche also in einen Code aus elektrischen Impulsen, der im Gehirn wieder decodiert wird und schließlich zur bewussten Wahrnehmung des Gehörten wird.
Auf diesem komplexen Code, der die gesamte Geräuschkulisse überträgt, exakt die Information zu finden, mit der die unterschiedlichen Vokallaute transportiert werden, stellte die Expertinnen vor eine besondere Herausforderung. Wie sie herausfanden, sorgen die unterschiedlichen Laute nämlich nicht für unterschiedliche Anzahlen von Nervenimpulsen, sondern viel mehr für unterschiedlich lange Pausen zwischen eben diesen Impulsen.
Diese unterschiedlichen Zeitmuster stellten die Neurowissenschaftlerinnen grafisch dar und erkannten Unterschiede, je nachdem, ob ein Laut mit einem „a“, einem „e“ oder einem „i“ vorgespielt wurde. Die Muster für die Laute „e“ und „i“, die auch ähnlich klingen und deshalb schnell verwechselt werden, ähnelten dabei allerdings einander. Daraus schließen die Forscherinnen, dass das „Verhören“ bei diesen ähnlich klingenden Lauten bereits im Ohr seine Ursache hat und nicht erst beim Decodieren im Gehirn.
Dass Mongolische Wüstenrennmäuse die verschiedenen Vokale in menschlicher Sprache tatsächlich unterscheiden können, hatte zuvor eine Partnerstudie von Carolin Jüchter, Dr. Rainer Beutelmann und Prof. Dr. Georg Martin Klump, ebenfalls von der Universität Oldenburg, gezeigt, die im Fachmagazin „Hearing Research“ veröffentlicht wurde. Das Team brachte den Tieren bei, ihre Warteposition auf einer Plattform zu verlassen, wenn sie in einer Umgebung mit Hintergrundgeräuschen wahrnahmen, dass sich eine immer wieder vorgespielte Sprechprobe plötzlich veränderte. In einem Vergleichstest mussten auch menschliche Probandinnen und Probanden solche Lautveränderungen anzeigen. Sowohl Menschen als auch Tieren fiel es dabei leichter, zwischen Vokalen als zwischen Konsonanten zu unterscheiden. Und es zeigte sich auch, dass die Tiere in der Praxis tatsächlich Probleme hatten, die Vokale, die in den Versuchen von Heeringa ähnliche Zeitmuster aufwiesen, zu unterscheiden. Trotz kleinerer Unterschiede bei Mensch und Tier kommen die Forschenden zu dem Ergebnis, dass die Mongolische Wüstenrennmaus geeignet ist, als Untersuchungsmodell für das menschliche Hören zu dienen.
Die beiden Erstautorinnen der Studien, Amarins Heeringa und Carolin Jüchter, sind in den Abteilungen „Cochlea- und Hirnstammphysiologie“ sowie „Zoophysiologie und Verhalten“ tätig, die unter anderem im Exzellenzcluster Hearing4all zusammenarbeiten. Ihr gemeinsames Forschungsinteresse liegt dabei besonders auf der Frage, was genau sich im Ohr bei einer Altersschwerhörigkeit verändert. Um Antworten auf diese Frage zu finden, wollen sie auch die Untersuchungen an älteren Mongolischen Wüstenrennmäusen gemeinsam durchführen.
Originalveröffentlichungen:
Amarins N. Heeringa, Christine Köppl: „Auditory Nerve Fiber Discrimination and Representation of Naturally-Spoken Vowels in Noise”, eNeuro (2022), doi.org/10.1523/ENEURO.0474-21.2021
Carolin Jüchter, Rainer Beutelmann, Georg Martin Klump: „Speech sound discrimination by Mongolian gerbils”, Hearing Research (2022), doi.org/10.1016/j.heares.2022.108472
Weblinks
Kontakt
Amarins Nieske Heeringa, E-Mail: , Carolin Jüchter, E-Mail: