Schwerpunkte im Bereich Kommunikations- und Hörforschung

Das Cochlea-Implant (CI) stellt eine Neuroprothese dar, bei dem ein Elektrodenträger im Innenohr eine elektrische Reizung der Hörnervenfasern bewirkt. Dabei werden Schallsignale vom extern getragenen Sprachprozessor in elektrische Signale umgewandelt und per transkutaner Übertragung an das Implantat weitergeleitet. Ein CI ist bei hochgradiger Schwerhörigkeit und Taubheit indiziert.

Aufgrund der eingeschränkten Übertragung natürlicher akustischer Signale unterliegt die Kommunikationsfähigkeit von Menschen mit Cochlea Implantaten gewissen Restriktionen. Häufig führt die CI-Versorgung jedoch zu einem guten Sprachverstehen zumindest in ruhigen Kommunikationssituationen. Entscheidend hierfür ist vor allem die adäquate neuronale Verarbeitung im auditorischen Kortex, welche trotz des reduzierten Eingangssignals eine Wahrnehmung und Nutzung von Sprachmerkmalen erlaubt.

Unsere Arbeiten beziehen sich vor allem auf die Wahrnehmung suprasegmentaler Merkmale von Sprache, die eine besondere Funktion für die verbale Kommunikation haben. Hierzu gehört die Prosodie, die z.B. in Form von Wort- und Satzakzenten (Betonungsmuster) oder Satzmodus (Frage vs. Aussage) Sprachinformationen trägt. Eine adäquate Übertragung prosodischer Merkmale ist auch vor dem Hintergrund der überragenden Bedeutung beim Spracherwerb von hoher Priorität. Darüber hinaus spielt die Erkennung und Nutzung von Stimmcharakteristika eine wichtige Rolle, insbesondere wenn man typische Alltagssituationen mit mehreren Sprechern in Betracht zieht.

Ausgewählte Veröffentlichungen:

Meister H, Walger M, Lang-Roth R, Müller V. Voice fundamental frequency differences and speech recognition with noise and speech maskers in cochlear implant recipients. J Acoustic Society America. 2020 Jan;147(1):EL19. doi: 10.1121/10.0000499. PMID: 32007021

Pyschny V, Landwehr M, Hahn M, Lang-Roth R, Walger M, Meister H. Head shadow, squelch, and summation effects with an energetic or informational masker in bilateral and bimodal CI users. J Speech Lang Hear Res. 2014, Oct;57(5):1942-60.

Landwehr M, Fürstenberg D, Walger M, von Wedel H, Meister H. Effects of various electrode configurations on music perception, intonation and speaker gender identification. Cochlear Implants Int. 2014 Jan;15(1):27-35.

Meister H, Landwehr M, Pyschny V, Grugel L, Walger M. Use of intonation contours for speech recognition in noise by cochlear implant recipients. J Acoust Soc Am. 2011 May;129(5):EL204-9.

Meister H, Landwehr M, Pyschny V, Walger M, von Wedel H. The perception of prosody and speaker gender in normal-hearing listeners and cochlear implant recipients. Int J Audiol. 2009 Jan;48(1):38-48.

Kognitive Belastung beim Sprachverstehen

In akustisch anspruchsvollen Kommunikationssituationen ist das Hörvermögen von essenzieller Bedeutung. Kognitive Leistungen wie z.B. Aufmerksamkeit oder Arbeitsgedächtnis spielen jedoch ebenfalls eine Rolle. In verschiedenen Studien konnte ein Zusammenhang zwischen kognitiver Kapazität und dem Sprachverstehen nachgewiesen werden. Da im Alter häufig nicht nur das Hörvermögen nachlässt, sondern auch kognitive Leistungen einem Abbau unterliegen, ist besonders für ältere Personen die Kommunikation in anspruchsvollen Situationen problematisch. Dies bezieht sich v.a. auch auf sozial relevante Aspekte - z.B. wenn mehrere Personen gleichzeitig sprechen.

Unsere Forschung auf diesem Gebiet versucht, kognitive Leistungen zu identifizieren, die für unterschiedliche Kommunikationssituationen von Bedeutung sind. Hierzu zählt z.B. die Untersuchung verschiedener Aufmerksamkeitsformen mittels sprachaudiometrischer und neurophysiologischer Verfahren (EEG, Pupillometrie, Eye-Tracking). Ebenso ist von Interesse, wie die Versorgung mit Hörhilfen (Hörgeräte und Cochlea Implantate) mit der kognitiven Kapazität der Nutzer zusammenspielt.

Ausgewählte Veröffentlichungen:

Meister H, Schreitmüller S, Ortmann M, Rählmann S, Walger M. Effects of Hearing Loss and Cognitive Load on Speech Recognition with Competing Talkers. Front Psychol. 2016 Mar 4;7:301. doi: 10.3389/fpsyg.2016.00301.

Carroll R, Meis M, Schulte M, Vormann M, Kießling J, Meister H. Development of a German reading span test with dual task design for application in cognitive hearing research. Int J Audiol. 2015 Feb; 54(2):136-41. doi:10.3109/14992027.2014.952458

Meister H, Schreitmüller S, Grugel L, Beutner D, Walger M, Meister I.
Examining speech perception in noise and cognitive functions in the elderly. Am J Audiol. 2013 Dec;22(2):310-2

Meister H, Schreitmüller S, Grugel L, Ortmann M, Beutner D, Walger M, Meister IG. Cognitive resources related to speech recognition with a competing talker in young and older listeners. Neuroscience. 2013 Mar 1;232:74-82.

Erfassung der kognitiven Belastung und Höranstrengung

Mit „Höranstrengung“ wird i.a. der kognitive Aufwand bezeichnet, mit dem Sprache verstanden werden kann. Selbst wenn die Sprachverständlichkeit nicht eingeschränkt ist, kann es unter akustisch ungünstigen Situationen schwer sein, einem Gespräch zu folgen. Die Vorstellung dabei ist, dass dann vermehrt kognitive Ressourcen für die ansonsten weitgehend automatisierte und mühelose Sprachwahrnehmung benötigt werden.

Damit ergibt sich grundsätzlich das Potenzial, ein weiteres Maß z.B. im Rahmen der Beurteilung der Effektivität einer Hörgeräte oder CI-Versorgung einzubeziehen. Ein allgemein geeignetes Maß für die Höranstrengung hat sich allerdings noch nicht etabliert.

Unsere Untersuchungen beziehen sich auf verschiedene subjektive und objektive Messgrößen. So untersuchen wir einfache Rating-Skalen, aber auch komplexere Doppelaufgabenstellungen (Dual Task) oder neurophysiologische Maße wie die Pupillometrie oder elektrodermale Aktivität hinsichtlich ihrer Eignung, Höranstrengung abzubilden. Ebenso werden Ereigniskorrelierte Signale im Rahmen von EEG-Ableitungen in Betracht gezogen.

Ausgewählte Veröffentlichungen:

Abdellatif K, Schreitmüller S, Walger M, Meister H. Listening effort and cognitive functions in cochlear implant users. 22. DGA-Jahrestagung 2019, Heidelberg, Z. Audiol. Suppl.

Ortmann M, Rählmann S,Walger M, Meister H: EDA (Hautleitwert) als Maß für Höranstrengung? DGMP-Jahrestagung Köln, 18.9.-21.9.2013

Igelmund P, Meister H, Brockhaus-Dumke A, Fürstenberg D, von Wedel H, Walger M (2009) P300 and reaction time as measures of hearing effort of CI users during sound discrimination in noise DGA Jahrestagung 2009, Innsbruck, Z. Audiol.

Sprachinformationen werden nicht nur über das auditorische System wahrgenommen, sondern auch visuell. So besteht in lauten Umgebungen oft die Notwendigkeit, Informationen auch über das Mundbild zu gewinnen. Personen mit Hörstörungen sind in besondere Weise auf visuelle Sprachinformationen angewiesen, um fehlende auditive Merkmale auszugleichen. Dies basiert auf der Fähigkeit, verschiedene Modalitäten auf kortikaler Ebene zu integrieren.

Wir beschäftigen uns mit den Fragen, für welche audiologischen Untersuchungen es sinnvoll ist, zusätzlich visuelle Sprachinformationen einzubeziehen und wie die audiovisuelle Sprachwahrnehmung unter klinischen Gesichtspunkten methodisch erfassbar ist. Unsere Hypothese ist dabei, dass sich insbesondere bei der kombinierten Versorgung mit Cochlea Implantaten und Hörgeräten (bimodal oder hybrid) mehrere Informationskanäle ergeben, die sich in komplementärer Weise mit visuellen Informationen ergänzen können. Methodisch nutzen wir die Möglichkeiten virtueller Realität, um über computeranimierte Avatare beliebige Sprachmaterialien visualisieren zu können. Grenzen und Möglichkeiten dieser Technik werden evaluiert. Darüber hinaus wird geprüft, in wie weit visuelle Sprachinformationen auch im Rehabilitationsprozess mit CIs in strukturierter Form genutzt werden können.

Ausgewählte Publikationen:

Schreitmüller S, Frenken M, Bentz L, Ortmann M, Walger M, Meister H. Validating a Method to Assess Lipreading, Audiovisual Gain, and Integration During Speech Reception With Cochlear-Implanted and Normal-Hearing Subjects Using a Talking Head. Ear Hear. 2017 Oct 24. doi:10.1097/AUD.0000000000000502. [Epub ahead of print]

Meister H, Fürsen K, Schreitmüller S, Walger M. Effect of acoustic fine structure cues on the recognition of auditory-only and audiovisual speech. J Acoust Soc Am. 2016 Jun;139(6):3116. doi: 10.1121/1.4953022.

Meister H, Schreitmüller S, Pyschny V, Lang-Roth R, Walger M, Fagel S (2011) Untersuchungen audio-visuellen Sprachwahrnehmung Personen mit Hörstörungen mittels virtuellem Kopfmodell. DGA Jahrestagung 2011, Jena, Z. Audiol. Suppl 

In der Bundesrepublik Deutschland leiden etwa 14 Millionen Menschen unter interventionsbedürftigen Hörstörungen. Den größten Anteil stellen ältere Personen dar. Trotz großen technologischen Fortschritts seit Etablierung der Digitaltechnik in Hörhilfen ist die Versorgung zumindest quantitativ unzureichend.

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit verschiedenen Fragestellungen, welche die Erkennung von Mechanismen bei Hörgeräteversorgungen und damit letztlich die Erhöhung des Versorgungsanteils und Optimierung der Versorgungsqualität zum Ziel haben.

Besonderer Fokus liegt auf der Verbesserung der Kommunikationsfähigkeit im Alter unter Berücksichtigung technischer Hilfen und zunehmend an Bedeutung gewinnender pädagogischer Konzepte. Hier ist z.B. auditives Training im Rahmen der "Audiotherapie" zu nennen. Da bekannt ist, dass auch kognitive Leistungen ein Zusammenspiel mit dem Sprachverstehen und der spezifischen Hörgerätetechnologie zeigen, wird derzeit auch die Möglichkeit untersucht, über ein gezieltes Training z.B. von Arbeitsgedächtnis oder Aufmerksamkeit das Kommunikationsvermögen insbesondere in komplexen akustischen Situationen zu verbessern.

Ausgewählte Veröffentlichungen:

Meister H, Grugel L, Meis M. Intention to use hearing aids: a survey based on
the theory of planned behavior. Patient Prefer Adherence. 2014 Sep 17;8:1265-75.

Ortmann M, Kessler J, Kaul T, Arehart KH, Meister H. Cognitive training to improve
speech understanding in complex communication environments
- a framework and methodological aspects. HEAL Conference 6/2014

Meister H, Grugel L, Walger M, von Wedel H, Meis M. Utility and importance of
hearing-aid features assessed by hearing-aid acousticians. Trends Amplif. 2010
Sep;14(3):155-63.
 
Meister H, Walger M, Brehmer D, von Wedel UC, von Wedel H. The relationship
between pre-fitting expectations and willingness to use hearing aids. Int J
Audiol. 2008 Apr;47(4):153-9.

Der Spracherwerb von Kindern ist die basale Grundlage für eine adäquate emotionale, soziale und intellektuelle Entwicklung. Er unterliegt einer Vielzahl von Faktoren. Wesentliche Aspekte sind die Hör- und Sprachverarbeitung in sensiblen Phasen des Spracherwerbs. Dabei ist die Sprachproduktion eng mit der Sprachwahrnehmung und -Verarbeitung verknüpft.

Unsere Forschungsinteressen beziehen sich auf Kinder, die in sensiblen Entwicklungsphasen Hörstörungen aufweisen. Diese können sich sowohl auf die auditive Verarbeitung und -Wahrnehmung als auch auf periphere Störungen im Bereich des Mittelohres, des Innenohres oder des Hörnerven beziehen.

Aktuelles Projekt ist die Untersuchung der Sprach- und Hörentwicklung von mit technischen Hilfen (insbesondere Cochlea Implantaten, CI) versorgten Kindern unter Einbeziehung von Kindern mit Mehrfachbehinderungen. Die Untersuchungen basieren auf einem neu entwickelten Elternfragebogen und werden mit weiteren Testverfahren ergänzt. Als Frageninventar wird das FAPCI ("Functionning after Pediatric Cochlear Implantation") eingesetzt, welches kürzlich als Deutschsprachige Version realisiert und validiert wurde (Grugel et al. 2009).

Ausgewählte Veröffentlichungen:

Meister H, Keilmann A, Leonhard K, Streicher B,Lang-Roth R. Real-world verbal communication performance of children provided with cochlear implants or hearing aids. Otol Neurotol. 2015 Jul;36(6):1023-8.

Grugel L, Streicher B, Lang-Roth R, Walger M, Meister H. Measuring communicative performance with the German version of the FAPCI-instrument: normative data and longitudinal results. Int J Pediatr Otorhinolaryngol. 2011 Apr;75(4):543-8.