Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Echoortung - Lernen, den Raum zu hören

24.01.2017

Wer sein Gehör trainiert, kann hören, wie groß ein Raum ist. LMU-Forscher zeigen erstmals, wie eng dabei sensorischer und Motor-Kortex zusammenarbeiten.

Der Mensch muss nicht um sich schauen, um sich im Raum zu orientieren. Blinde Menschen orten Echos von selbstgenerierten Geräuschen, um zu wissen, in welcher Entfernung von Wänden sie sich befinden. Dafür klopfen sie zum Beispiel mit einem Stock auf den Boden oder klicken mit der Zunge.


Grafik: Axel Kock / fotolia.com

Quelle: LMU

Auch sehende Menschen können Echoortung mit Klicklauten lernen, wie Forscher um Lutz Wiegrebe, Professor am Department Biologie der LMU, zeigen. Die LMU-Biologen haben zusammen mit Dr. Virginia L. Flanagin vom Deutschen Schwindelzentrum am Klinikum der LMU erstmals die Gehirnaktivitäten von Sehenden und einem Blinden im Moment der Echoortung analysiert. Welche neuronalen Mechanismen dabei greifen, berichten sie aktuell in der Fachzeitschrift Journal of Neuroscience.

Lutz Wiegrebe und seine Kollegen haben eine Technik entwickelt, die es erstmals möglich macht, Echoortung mit Klicklauten im MRT-Scanner aufzunehmen. Für ihre Studie haben die Forscher zunächst die Akustik in einer Kapelle aufgenommen.

„Wir haben sozusagen ein akustisches Foto der Kirche gemacht und den aufgenommenen Raum im Versuch skaliert, also größer oder kleiner gemacht“, erklärt Wiegrebe. Mithilfe eines Headsets, das aus einem Mikrofon und einem Kopfhörer besteht, wurden die Probanden in dem virtuellen Raum positioniert. Echos von im Scanner generierten Klicklauten änderten sich für sie, je nachdem, wie groß der virtuelle Raum war, in dem sie sich befanden.

„Allen Teilnehmenden ist es gelungen, sogar kleinste Unterschiede in der Raumgröße wahrzunehmen“, sagt Wiegrebe, der diese Technik der Echoortung mit den Probanden zuvor trainiert hatte. Dabei konnten sie sich besser orientieren, wenn sie mit der Zunge schnalzten, um die Raumgröße zu bestimmen, als wenn ihnen nur ihre Klicks und Echos vorgespielt wurden. Ein Proband konnte die Raumgrößen so genau nennen, dass seine Angaben nur um höchstens vier Prozent von der tatsächlichen Größe abwichen.

Um die neuronalen Mechanismen bei der Echoortung zu erfassen, lagen die Probanden dabei in einem MRT. „Bei der Echoortung gibt es eine ganz enge Kopplung zwischen sensorischem und Motor-Kortex“, sagt Virginia L. Flanagin. Der Schall wird beim Schnalzen mit der Zunge ausgesendet, von der Umgebung reflektiert und kehrt zum Ohr zurück, wodurch der sensorische Kortex aktiviert wird, kurz darauf wird der Motor-Kortex angeregt, damit neue Klick-Geräusche produziert werden. Die Aufnahmen eines blinden Probanden zeigten dagegen eine Aktivierung im visuellen Kortex.

„Das zeigt, wie plastisch das menschliche Gehirn ist. Der visuelle primäre Kortex kann offenbar auditive Aufgaben übernehmen“, sagt Wiegrebe. Die sehenden Probanden hatten dagegen nur eine geringe Aktivierung im visuellen Kortex, wenn sie den Raum über das Echo orteten.

Die Forscher wollen nun ein Trainingsprogramm entwickeln, damit blinde Menschen die Echoortung mit Klicklauten gezielt trainieren können.
The Journal of Neuroscience 2017

Publikation:
Virginia L. Flanagin, Sven Schörnich, Michael Schranner, Nadine Hummel, Ludwig Wallmeier, Magnus Wahlberg, Thomas Stephan and Lutz Wiegrebe:
Human exploration of enclosed spaces through echolocation
In: The Journal of Neuroscience 2017, DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1566-12.2016
http://www.jneurosci.org/content/early/2017/01/10/JNEUROSCI.1566-12.2016

Kontakt:
Prof. Dr. Lutz Wiegrebe
Department Biologie der LMU
Tel.: (0)89 / 2180-74314
E-Mail: lutzw@lmu.de

Luise Dirscherl | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Berichte zu: Echoortung Kortex LMU Ludwig-Maximilians-Universität MRT-Scanner

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte