Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Hirnregionen einander zuhören

02.01.2019

Auditive Kognition: Die Kommunikation von Hirnregionen untereinander beeinflusst den individuellen Hörerfolg

Die Fähigkeit, einer Person zuzuhören und währenddessen ablenkende Geräusche und Stimmen auszublenden, ist abhängig davon, wie gut die Kommunikation von Hirnregionen untereinander auf das aufmerksame Zuhören eingestellt ist.


Während des fokussierten Zuhörens werden auch Hirnregionen eingebunden, die mit der gezielten Ausrichtung von Aufmerksamkeit assoziiert sind (Abb.: Alavash et al.)

Eine interdisziplinäre Forschergruppe, bestehend aus einem Biomedizin-Ingenieur, einer Sprachwissenschaftlerin und einem Psychologen der Universität zu Lübeck, konnte nun zeigen, dass erfolgreiches Sprachverstehen in diesen alltäglichen Situationen mit einer fein abgestimmten Umgruppierung der Hirnnetzwerke einhergeht.

Stellen Sie sich vor, Sie säßen in einem gut besuchten Restaurant. Sie versuchen, Ihrer Begleitung am anderen Ende des Tisches zuzuhören, während Sie von der Vielfalt der Geräusche um Sie herum abgelenkt werden.

Wir alle hören zwar in erster Line mit unseren Ohren, aber die Fähigkeit, unsere Aufmerksamkeit auf einen bestimmten Sprecher zu fokussieren, beruht auf dem Zusammenspiel von unterschiedlichen Arealen des menschlichen Gehirns.

Wie gut jemand in der Lage ist, trotz schwieriger Bedingungen fokussiert zuzuhören, ist von Mensch zu Mensch verschieden. Forscher der Universität zu Lübeck haben nun herausgefunden, dass sich diese Unterschiede zwischen Individuen über die Unterschiede in der flexiblen Anpassung der Kommunikation von räumlich getrennten Hirnregionen erklären lassen.

Die Kommunikation in unserem Gehirn wird durch das Zusammenspiel unterschiedlicher Netzwerke strukturiert. Diese ähneln den uns eher bekannten Formen von Netzwerken wie beispielsweise denen von Flugverbindungen zwischen verschiedenen Flughäfen oder auch Verbindungen zwischen Freunden in sozialen Netzwerken.

All diese Netzwerksysteme bestehen aus vielen einzelnen Knotenpunkten - in unserem Fall den unterschiedlichen Hirnregionen - und den Verbindungen zwischen diesen Knotenpunkten.

Eine weitere wichtige Eigenschaft von Netzwerken ist die Bündelung von Knotenpunkten und Verbindungen in kleinere Einheiten oder „Module“. Diese so genannte „Modularität“ eines Netzwerkes ist umso ausgeprägter, je stärker sich das Gesamtnetzwerk in Gruppen von untereinander eng verknüpften Knotenpunkten einteilen lässt.

Diese Strukturierung der Hirnnetzwerke erlaubt einen koordinierten und zielgerichteten Informationsfluss im Gehirn.

Die Lübecker Wissenschaftler der Forschungsgruppe „Auditive Kognition“ haben nun untersucht, inwiefern die Art und Weise, mit der Gehirnregionen innerhalb des Netzwerks miteinander kommunizieren, mitbestimmend für unseren Hörerfolg ist.

„Wir nahmen an, dass zur Anpassung an eine schwierige Hörsituation auch eine entsprechende Anpassung der Kommunikation zwischen den Gehirnmodulen erfolgen muss“, erklärt Co-Studienleiter Dr. Mohsen Alavash. „Dabei haben wir insbesondere die Aufteilung von größeren Netzwerken in kleinere Netzwerkmodule untersucht. Wir erwarteten, dass sich die Organisation und damit die Kommunikation zwischen diesen Netzwerkmodulen in Anpassung an eine schwierige Höraufgabe verändern würde.“

Dazu zeichneten die Forscher die Gehirnaktivität mittels Magnetresonanztomographie auf, während die Studienteilnehmer entweder ruhig im Scanner lagen oder ihre Aufmerksamkeit auf einen von zwei gleichzeitig über Kopfhörer dargebotenen Sprechern richten sollten. Wie erwartet, waren einige Teilnehmer besser dazu in der Lage, die Worte des zu folgenden Sprechers wiederzugeben.

Lassen sich die beobachteten Unterschiede in der Fähigkeit, der Sprache eines bestimmten Sprechers zu folgen, anhand von Unterschieden in der Kommunikation in Netzwerken des Gehirns erklären? „Wir konnten eine Veränderung in der Gruppierung von Modulen feststellen, wenn die Teilnehmer vom Ruhezustand zu der anspruchsvollen Höraufgabe wechselten“, erklärt Co-Studienleiterin Dr. Sarah Tune.

„Personen, bei denen eine stärkere Umstrukturierung der Hirnmodule zu beobachten war - was wir als bessere neuronale Anpassung an die Aufgabe deuten - zeigten tatsächlich eine bessere Leistung in der Höraufgabe“, ergänzt Prof. Dr. Jonas Obleser, Leiter der Forschungsgruppe Auditive Kognition. Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass während des fokussierten Zuhörens nicht nur bekannte Hörregionen beansprucht, sondern auch Hirnregionen eingebunden wurden, die mit der gezielten Ausrichtung von Aufmerksamkeit assoziiert sind.

Die Forscher hoffen nun, dass das bessere Verständnis dieser Umstrukturierung von Hirnnetzwerken und des damit einhergehenden individuell unterschiedlichen Hörerfolgs zukünftig zu Fortschritten in der Behandlung von Sprachverständnisschwierigkeiten sowie der Weiterentwicklung von Hörgeräten beitragen kann.

Originalpublikation
Alavash M, Tune S, Obleser J (2018) Modular reconfiguration of an auditory-control brain network supports adaptive listening behavior. Proc Natl Acad Sci USA, online 26. Dezember 2018. DOI: doi.org/10.1073/pnas.1815321116

Rüdiger Labahn | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-luebeck.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Autonomes Premiumtaxi sofort oder warten auf den selbstfahrenden Minibus?
14.06.2019 | Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

nachricht Erfolgreiche Forschung zur Ausbreitung von Wellen
23.05.2019 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: MPSD-Team entdeckt lichtinduzierte Ferroelektrizität in Strontiumtitanat

Mit Licht lassen sich Materialeigenschaften nicht nur messen, sondern auch verändern. Besonders interessant sind dabei Fälle, in denen eine fundamentale Eigenschaft eines Materials verändert werden kann, wie z.B. die Fähigkeit, Strom zu leiten oder Informationen in einem magnetischen Zustand zu speichern. Ein Team um Andrea Cavalleri vom Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie in Hamburg, hat nun Lichtimpulse aus dem Terahertz-Frequenzspektrum benutzt, um ein nicht-ferroelektrisches Material in ein ferroelektrisches umzuwandeln.

Ferroelektrizität ist ein Zustand, in dem die Atome im Kristallgitter eine bestimmte Richtung "aufzeigen" und dadurch eine makroskopische elektrische...

Im Focus: MPSD team discovers light-induced ferroelectricity in strontium titanate

Light can be used not only to measure materials’ properties, but also to change them. Especially interesting are those cases in which the function of a material can be modified, such as its ability to conduct electricity or to store information in its magnetic state. A team led by Andrea Cavalleri from the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter in Hamburg used terahertz frequency light pulses to transform a non-ferroelectric material into a ferroelectric one.

Ferroelectricity is a state in which the constituent lattice “looks” in one specific direction, forming a macroscopic electrical polarisation. The ability to...

Im Focus: Konzert der magnetischen Momente

Forscher aus Deutschland, den Niederlanden und Südkorea haben in einer internationalen Zusammenarbeit einen neuartigen Weg entdeckt, wie die Elektronenspins in einem Material miteinander agieren. In ihrer Publikation in der Fachzeitschrift Nature Materials berichten die Forscher über eine bisher unbekannte, chirale Kopplung, die über vergleichsweise lange Distanzen aktiv ist. Damit können sich die Spins in zwei unterschiedlichen magnetischen Lagen, die durch nicht-magnetische Materialien voneinander getrennt sind, gegenseitig beeinflussen, selbst wenn sie nicht unmittelbar benachbart sind.

Magnetische Festkörper sind die Grundlage der modernen Informationstechnologie. Beispielsweise sind diese Materialien allgegenwärtig in Speichermedien wie...

Im Focus: Schwerefeldbestimmung der Erde so genau wie noch nie

Forschende der TU Graz berechneten aus 1,16 Milliarden Satellitendaten das bislang genaueste Schwerefeldmodell der Erde. Es liefert wertvolles Wissen für die Klimaforschung.

Die Erdanziehungskraft schwankt von Ort zu Ort. Dieses Phänomen nutzen Geodäsie-Fachleute, um geodynamische und klimatologische Prozesse zu beobachten....

Im Focus: Determining the Earth’s gravity field more accurately than ever before

Researchers at TU Graz calculate the most accurate gravity field determination of the Earth using 1.16 billion satellite measurements. This yields valuable knowledge for climate research.

The Earth’s gravity fluctuates from place to place. Geodesists use this phenomenon to observe geodynamic and climatological processes. Using...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Doc Data – warum Daten Leben retten können

14.06.2019 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - August 2019

13.06.2019 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz in der Materialmikroskopie

13.06.2019 | Veranstaltungen

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

German Innovation Award für Rittal VX25 Schaltschranksystem

14.06.2019 | Förderungen Preise

Fraunhofer SCAI und Uni Bonn zeigen innovative Anwendungen und Software für das High Performance Computing

14.06.2019 | Messenachrichten

Autonomes Premiumtaxi sofort oder warten auf den selbstfahrenden Minibus?

14.06.2019 | Interdisziplinäre Forschung

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