Wie wir Sprache erkennen und heraushören

Unser Zentrales Gehör filtert aus der Schallwolke um uns jene Klänge heraus, die „zusammengehören“, und hebt sie vom störenden Hintergrund ab. Eine neue Studie untersucht eine dafür wesentliche kognitive Fähigkeit.    

Eva Kohl

Ein Raum voller Menschen. Gespräche überlagern sich. Stimmen verschmelzen zu einer diffusen Klangwolke. Plötzlich fällt irgendwo mein Name. Er ist nicht lauter als die anderen Stimmen, kommt nicht einmal aus meiner Nähe – trotzdem nehme ich ihn sofort wahr.  

Was landläufig als Cocktailparty-Effekt bekannt ist, bezeichnet die Sinnespsychologie als Mustererkennung. Unser Gehirn ist in der Lage, aus dem akustischen Durcheinander einzelne zusammengehörende Klangmuster und -stränge herauszufiltern und sie vom Hintergrund zu trennen. Ohne diese Fähigkeit wäre unser Alltag kaum vorstellbar. 

Das Gehirn hört nicht einfach zu – es sortiert 

Klangmuster zu erkennen ermöglicht, den eigenen Namen oder einzelne Schlüsselwörter „herauszuhören“. Es hilft, in einem Orchesterstück ein Instrument zu erkennen oder den Signalton des Backrohrs wahrzunehmen, noch bevor der Geruch nach Verbranntem in die Nase steigt.  

Dass wir auditive Information gezielt aus dem komplex zusammengesetzten Umgebungsschall heraushören können, entscheidet darüber, wie wir unsere Umwelt wahrnehmen. Es ermöglicht uns außerdem, dass wir unsere Aufmerksamkeit gezielt auf ein Geräusch oder Gespräch richten und dort halten können, selbst in geräuscherfüllter Umgebung. 

Diese Fähigkeit „ist unerlässlich für effektive Kommunikation, Sprachverstehen sowie gezielte Aufmerksamkeit,“ so die Einleitung einer aktuellen wissenschaftlichen Publikation. Ein Team von sechs Wissenschaftler:innen, geleitet von Dr. Silvia Polver, sowie wissenschaftliche Institute in vier Ländern waren an der Studie beteiligt, die zeigt: Schon Neugeborene besitzen diese Fähigkeit und nutzen sie automatisch. 

Fokus auf ein Audiosignal: Zwei Mechanismen ergänzen einander 

Die binaurale Funktion wird in diesem Zusammenhang häufig diskutiert: Dabei vergleicht die zentrale Schallverarbeitung im Gehirn die Informationsstränge, die von beiden Ohren kommen. Schalleindrücke aus einer selektiven Richtung werden verstärkt, aus allen anderen Richtungen gedämpft. Das funktioniert gut, wenn erwünschtes Audiosignal und Störschall aus unterschiedlichen Richtungen kommen. Voraussetzung dafür ist, dass wir auf beiden Seiten gut hören – natürlich, mit Hörgerät oder mit Hörimplantat.  

Beim aktuellen Forschungsprojekt ging es aber um jene rein kortikalen Funktionen, bei denen unser Gehirn Schall aufgrund physikalischer Merkmale differenziert – unabhängig von der Einfallsrichtung des Schalls:  

• Spektrale Merkmale: die harmonischen Beziehungen verschiedener Tonhöhen eines Klangs zueinander – zum Beispiel Klänge in unterschiedlichen Tonhöhen oder die spezifische Klangcharakteristik einer Gitarre. 

• Sequentielle Merkmale: rhythmisch aufeinanderfolgende Klänge oder sich wiederholende Tonfolgen; Ein vereinfachtes Beispiel wäre die wiederkehrende Tonfolge eines Folgetonhorns. 

Zur Mustererkennung nutzt das Gehirn die sogenannte Zeitliche Kohärenz, bei der beide Klangmerkmale gleichermaßen ausgewertet werden. Das ermöglicht uns nicht nur, Sprache aus Hintergrundgeräuschen herauszufiltern, auch wenn beide aus der gleichen Richtung kommen. Weit tiefgreifender ist es eine Voraussetzung, um Sprache grundsätzlich von anderen Geräuschen zu unterscheiden. Das ist wesentlich, damit Kinder Sprachverstehen entwickeln können. 

Angeboren oder erlernt?

Das Gehirn schlafender Neugeborener reagiert auf bedeutungslosen, unregelmäßigen Hintergrundschall anders als auf Schallmuster, die es wohl per se als bedeutungsvoll einschätzt. © Adobe Stock

„Obwohl die Entwicklung des binauralen Hörens eine offene Frage ist, gibt es dabei Faktoren, die schon angeboren sein könnten: Zum Beispiel den Lautstärkeunterschied zwischen beiden Ohren wahrzunehmen“, erklärt Sprachwissenschaftlerin Petra Kovács von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften. So ein Lautstärkeunterschied tritt auf, wenn Schall von seitlich eintrifft. „Aber für andere Aspekte der binauralen Funktionen braucht man Erfahrung.“  

Wie aber ist das mit der Unterscheidung verschiedener Klangmuster und Schallstränge?  Mit der Unterscheidung zwischen bedeutungsvollen oder störenden akustischen Eindrücken? Dieser Frage widmete sich ein internationales Forschungsteam mit seiner Studie.2 Mittels EEG-Messungen konnte es zeigen: Das Gehirn schlafender Neugeborener reagiert auf bedeutungslosen, unregelmäßigen Hintergrundschall anders als auf Schallmuster, die es wohl per se als bedeutungsvoll einschätzt.  

„Das Gehirn eines Neugeborenen kann Signale nicht nur anhand bestimmter physikalischer und akustischer Merkmale von Störgeräuschen unterscheiden, sondern auch anhand von Regelmäßigkeiten, die sich in Echtzeit herausbilden“, erklärt Co-Autorin Kovács. Diese Unterscheidung zwischen bedeutungsvoller Schallinformation und Störschall ist also angeboren und läuft automatisch ab, ohne bewusste Aufmerksamkeit – allerdings noch langsamer und weniger differenziert als bei Erwachsenen. Die Studienautor:innen vermuten einen gewissen Lernfaktor im weiteren Entwicklungsprozess. 

Petra Kovács, im Studienteam von Dr. Silvia Polver, forscht am Schallforschungsinstitut der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und am Psychologischen Institut in Wien sowie am HUN-REN Institut und der Universität für Technik und Wirtschaft in Budapest. ©Eszter Nemeth

Was das für Menschen mit Hörverlust bedeutet 

„Die Fähigkeit, regelmäßige von unregelmäßigen Klängen zu unterscheiden, ist eine grundlegende Voraussetzung für den Spracherwerb – denn auch Sprache folgt akustischen Mustern. Können wir sie vom Hintergrundrauschen trennen, ist das der erste Schritt, unsere Aufmerksamkeit auf sie zu richten und aus ihr eine Sprache zu lernen“, fasst Kovács zusammen. 

Für Menschen mit Hörverlust können Hörgeräte und -implantate die Funktion des Mittel- und Innenohrs ergänzen und weitgehend ersetzen, nicht aber die Funktionen des Zentralen Gehörs. Diese werden bei Hörübungen gezielt geübt: Sprachverstehen ebenso wie die binauralen Funktionen.  

„Wenn man Klangmuster gut erkennen kann, kann man auch besser bei Hintergrundgeräuschen verstehen“, so Kovács. Die Ergebnisse der Studie zeigen: Diese Fähigkeit ist zwar von Geburt an angelegt, doch noch nicht fertig ausgebildet. Die Mitarbeiterin des Schallforschungsinstituts bestätigt: „Mit einem CI ist das sicher nicht so einfach – man sollte das also sicher üben.“   

Diese und weitere Neuigkeiten vom Schallforschungsinstitut: www.oeaw.ac.at/isf/