Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stimmzellen für die Erkennung von Stimmen

23.08.2011
Für die Verarbeitung mündlicher Informationen der Artgenossen sind besondere Nervenzellen reserviert

Die Stimme des Menschen ist genauso charakteristisch wie sein Gesicht – häufig lässt sich ein Bekannter über eine Nachricht auf dem Anrufbeantworter identifizieren, selbst wenn er vergessen hat seinen Namen zu nennen. Der Hauptbereich der Gesichtserkennung liegt im unteren Schläfenlappen.


Zwei Rufe von Rhesusaffen (oben: Amplitude der Laute über die Zeit; unten: Energie für jede Frequenz über die Zeit) © Catherine Perrodin/MPI für biologische Kybernetik


Links: Abbildung des Hörkortex eines Affen (schwarze Linien) und der Cluster, in dem bevorzugt Stimmen verarbeitet werden (rot). Rechts: Messungen einer Stimmzelle, die deutlich stärker auf Affenstimmen als auf andere Geräusche reagiert. © Catherine Perrodin/MPI für biologische Kybernetik

Dort treten gehäuft Nervenzellen auf, die auf Gesichter deutlich stärker reagieren als auf andere Bilder. Forscher des Max-Planck-Instituts für biologische Kybernetik in Tübingen haben sich auf die Suche nach vergleichbaren Strukturen bei der Verarbeitung von Stimminformationen im Gehirn gemacht. Bei Rhesusaffen sind sie wiederum im Schläfenlappen fündig geworden: Sie sind auf „Stimmzellen“ gestoßen, die sehr selektiv auf Rufe und Laute der Artgenossen ansprechen.

Die Augen gelten bei Mensch und Affe als vorherrschende Sinnesorgane. Im sozialen Umgang miteinander werden Gesichter von Verwandten und Bekannten augenblicklich erkannt und ihre Stimmung gedeutet. Fällt beim Menschen die Gesichtserkennung aus, eine Erkrankung, die auch Gesichtsblindheit genannt wird, kann der Betroffene seine Mitmenschen nicht unterscheiden, durchaus aber individuelle Gesichter von Hunden oder Schafen erkennen. „Die Stimmen der Mitmenschen sind ähnlich speziell und in sozialen Zusammenhängen von großer Bedeutung. Es war zu erwarten, dass auch sie von einzelnen Nervenzellen anders verarbeitet werden als andere Hörinformationen“, meint Catherine Perrodin vom Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik.

Die Forscherin hat zusammen mit Christoph Kayser und Nikos K. Logothetis vom gleichen Institut sowie Christopher I. Petkov vom Institute of Neuroscience der Newcastle University (UK) neue Experimente zur Verarbeitung von Stimmen durchgeführt. Sie führten dabei frühere Untersuchungen fort, bei denen über funktionelle Magnetresonanztomografie der bei der Stimmverarbeitung aktive Hirnbereich sichtbar gemacht worden war. Nun zeichneten sie die Aktivität einzelner Nervenzellen in diesem Hirnbereich auf.

Die Forscher haben erstmals in systematischer Arbeit „Stimmzellen“ im Schläfenlappen des Gehirns nachgewiesen. So nennen sie – analog zu den „Gesichtszellen“ bei der Gesichtserkennung – Nervenzellen, die mindestens doppelt so stark auf Stimmen von Artgenossen reagieren wie auf Stimmen anderer Tiere oder Geräusche aus anderen Quellen. Die Stimmzellen kamen in bestimmten Clustern gehäuft vor, jedoch deutlich weniger konzentriert als Gesichtszellen im Hauptbereich der Gesichtserkennung.

Vergleiche der Messungen an Gesichts- und Stimmzellen zeigten, dass die Stimmzellen selektiver auf individuelle Stimmen ansprachen als Gesichtszellen auf individuelle Gesichter. So reagierten die hochspezialisierten Stimmzellen nur auf etwa ein Fünftel der Rufe der Artgenossen, während in früheren visuellen Studien Gesichtszellen im Schnitt auf rund 40 bis 60 Prozent der Gesichter reagierten.

„Möglicherweise lässt sich das dadurch erklären, dass die Gesichter der Wirbeltiere mit zwei Augen, Nase und Mund sich in den Grundzügen stark gleichen. Dagegen gibt es bei Stimmen ein viel größeres Variationsspektrum. Dank ihrer spezialisierten Darstellung von Stimmen können die Stimmzellen effizienter arbeiten“, erklärt Catherine Perrodin. In den Experimenten hatten die Forscher einen repräsentativen Mix aus Stimmen von Rhesusaffen eingesetzt. Als Vergleich dienten Stimmen anderer Arten wie Pferd und Hund sowie Umgebungsgeräusche wie ein auffliegender Vogelschwarm, laufendes Wasser und Donnergrollen.

Die Hirnregion der Stimmzellen im Schläfenlappen ist bei Affe und Mensch prinzipiell gleich aufgebaut. Daher gehen die Forscher davon aus, dass sich die Ergebnisse auf den Menschen übertragen lassen. Sie wollen im nächsten Schritt untersuchen, welche Anteile der komplexen Hörinformation einer Stimme die Wiedererkennung des Sprechers und welche Anteile die Einschätzung seiner Stimmungslage ermöglichen. Außerdem interessiert sie, ob die Stimmzellen Reize verschiedener Sinne, etwa auch visuelle Informationen, verarbeiten können. „Bisher wurden Stimmen und die mündliche Kommunikation häufig nur im Zusammenhang mit Sprache untersucht“, sagt Catherine Perrodin, „dabei sind sie auch als nichtverbale Laute interessant, die Bedeutung des Gesagten kommt als zusätzliche Information obendrauf.“

Ansprechpartner
Catherine Perrodin
Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik, Tübingen
Telefon: +49 7071 601-1701
E-Mail: catherine.perrodin@tuebingen.mpg.de
Janna Eberhardt
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Tübingen
Telefon: +49 7071 601-444
E-Mail: presse@tuebingen.mpg.de
Originalveröffentlichung
Catherine Perrodin, Christoph Kayser, Nikos K. Logothetis, Christopher I. Petkov
Voice Cells in the Primate Temporal Lobe
Current Biology, 23. August 2011, doi: 10.1016/j.cub.2011.07.028

Catherine Perrodin u.a. | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.tuebingen.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Blockierung des Eisentransports könnte Tuberkulose stoppen
01.04.2020 | Universität Zürich

nachricht Universität Innsbruck entwickelt neuartiges Corona-Testverfahren
01.04.2020 | Universität Innsbruck

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: Blockierung des Eisentransports könnte Tuberkulose stoppen

Tuberkulose-Bakterien brauchen Eisen zum Überleben. Wird der Eisentransport in den Bakterien gestoppt, so kann sich der Tuberkulose-Erreger nicht weiter vermehren. Nun haben Forscher der Universität Zürich die Struktur des Transportproteins ermittelt, das für die Eisenzufuhr zuständig ist. Dies eröffnet Möglichkeiten zur Entwicklung neuer Medikamente.

Einer der verheerendsten Erreger, der sich im Inneren menschlicher Zellen vermehren kann, ist Mycobacterium tuberculosis – der Bazillus, der Tuberkulose...

Im Focus: Blocking the Iron Transport Could Stop Tuberculosis

The bacteria that cause tuberculosis need iron to survive. Researchers at the University of Zurich have now solved the first detailed structure of the transport protein responsible for the iron supply. When the iron transport into the bacteria is inhibited, the pathogen can no longer grow. This opens novel ways to develop targeted tuberculosis drugs.

One of the most devastating pathogens that lives inside human cells is Mycobacterium tuberculosis, the bacillus that causes tuberculosis. According to the...

Im Focus: Corona-Pandemie: Medizinischer Vollgesichtsschutz aus dem 3D-Drucker

In Vorbereitung auf zu erwartende COVID-19-Patienten wappnet sich das Universitätsklinikum Augsburg mit der Beschaffung von persönlicher Schutzausrüstung für das medizinische Personal. Ein Vollgesichtsschutz entfaltet dabei in manchen Situationen eine bessere Schutzwirkung als eine einfache Schutzbrille, doch genau dieser ist im Moment schwer zu beschaffen. Abhilfe schafft eine Kooperation mit dem Institut für Materials Resource Management (MRM) der Universität Augsburg, das seine Kompetenz und Ausstattung im Bereich des 3D-Drucks einbringt, um diesen Engpass zu beheben.

Das Coronavirus SARS-CoV-2 wird nach heutigem Wissensstand maßgeblich durch Tröpfcheninfektion übertragen. Dabei sind neben Mund und Nase vor allem auch die...

Im Focus: Hannoveraner Physiker entwickelt neue Photonenquelle für abhörsichere Kommunikation

Ein internationales Team unter Beteiligung von Prof. Dr. Michael Kues vom Exzellenzcluster PhoenixD der Leibniz Universität Hannover hat eine neue Methode zur Erzeugung quantenverschränkter Photonen in einem zuvor nicht zugänglichen Spektralbereich des Lichts entwickelt. Die Entdeckung kann die Verschlüsselung von satellitengestützter Kommunikation künftig viel sicherer machen.

Ein 15-köpfiges Forscherteam aus Großbritannien, Deutschland und Japan hat eine neue Methode zur Erzeugung und zum Nachweis quantenverstärkter Photonen bei...

Im Focus: Physicist from Hannover Develops New Photon Source for Tap-proof Communication

An international team with the participation of Prof. Dr. Michael Kues from the Cluster of Excellence PhoenixD at Leibniz University Hannover has developed a new method for generating quantum-entangled photons in a spectral range of light that was previously inaccessible. The discovery can make the encryption of satellite-based communications much more secure in the future.

A 15-member research team from the UK, Germany and Japan has developed a new method for generating and detecting quantum-entangled photons at a wavelength of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Europäischer Rheumatologenkongress EULAR 2020 wird zum Online-Kongress

30.03.2020 | Veranstaltungen

“4th Hybrid Materials and Structures 2020” findet web-basiert statt

26.03.2020 | Veranstaltungen

Wichtigste internationale Konferenz zu Learning Analytics findet statt – komplett online

23.03.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Studie mit bispezifischem Antikörper liefert beeindruckende Behandlungserfolge bei Multiplem Myelom

01.04.2020 | Medizin Gesundheit

Unternehmenswissen - Wie gelingt der Umstieg von Präsenz auf Online?

01.04.2020 | Seminare Workshops

SmartKai – „Einparkhilfe“ zur Vermeidung von Schäden an Schiffen und Hafeninfrastruktur

01.04.2020 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics