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Das Hören hat für den Menschen eine maßgebliche Bedeutung hinsichtlich Kommunikation und Orientierung. Auch wenn sich der Mensch stark auf seinen visuellen Sinn verlässt, wird mit dem Ausfall des Hörvermögens deutlich, wie viele Informationen oft unterbewusst über die Analyse von Schallsignalen gezogen werden. Trotz dieser grundlegenden Relevanz sind bis heute noch nicht alle Komponenten, die dem Hörprozess zugrunde liegen, entschlüsselt. Um sich diesen offenen Fragestellungen anzunähern, müssen Forscher oft auf Tiermodelle zurückgreifen. Auf Grund ihres exzellenten Gehörs haben sich hier in den letzten Jahrzehnten Fledermäuse als taugliche Versuchstiere qualifiziert. Diese Tiere sind in der Lage sich ohne Verwendung des visuellen Systems in absoluter Dunkelheit zu orientieren, indem sie mit Hilfe der wiederkehrenden Echos ihrer ausgesendeten Ultraschalllaute die Umgebungsstrukturen analysieren. Weiterhin umfasst der zur Kommunikation und Ortung verwendete Frequenzbereich bei Fledermäusen ein Vielfaches von dem des menschlichen, was ebenfalls verschiedene Aspekte der Hörforschung begünstigt. Die in dieser Studie verwendete fruchtfressende Fledermausart Carollia perspicillata eignet sich hervorragend für akustische Untersuchungen, da ihr Innenohr keine speziellen morphologischen Spezialisierungen aufweist. Anhand der Fledermausart C. perspicillata sollen innerhalb der vorliegenden Studie verschiedene offene Fragestellungen bezüglich der Innenohrmechanik näher beleuchtet werden. Um sich diesen Fragestellungen anzunähern, wurde eine Kombination aus zwei etablierten Methoden verwendet. Zum einen die Messung von Distortions-Produkt otoakustischen Emissionen (DPOAEs), welche auf Grund ihrer Generierung durch aktive Prozesse innerhalb der Kochlea die Möglichkeit bietet, Veränderungen im Innenohr festzustellen und zum anderen kontralaterale akustische Stimulation (KAS), welche eine erprobte Methode zur Aktivierung des efferenten Systems darstellt. Dadurch, dass die äußeren Haarsinneszellen in der Kochlea direkte synaptische Kontakte mit efferenten Fasern der absteigenden Hörbahn eingehen, kann eine Aktivierung des efferenten Systems Modulationen des kochleären Verstärkers bewirken, wodurch sich wiederum die Antworteigenschaften der Kochlea verändern. Mit einer Kombination dieser beiden Methoden lassen sich demnach zum einen höhere Zentren der Hörbahn aktivieren, die über efferente Fasern einen direkten Einfluss auf das Innenohr nehmen, zum anderen die induzierten Modulationen in Form von DPOAEs mit Hilfe eines sensitiven Mikrofons aufnehmen. Die Grundvoraussetzung für die Funktionalität dieser Methodenkombination ist das Vorhandensein von efferenten Fasern innerhalb der Kochlea. Da das efferente System verschiedener Säuger eine große Diversität aufweist, wurden innerhalb dieser Arbeit zusätzlich zu den akustischen Untersuchungen histologische Schnittserien der Kochlea von C. perspicillata angefertigt. Hierbei lag das Hauptaugenmerk auf dem Verlauf der efferenten Fasern innerhalb der Kochlea. Mit Hilfe der Thiocholinmethode wurde der Ort der Umsetzung des Achetylcholinabbauenden Enzyms Achetylcholin-esterase angefärbt. Achetylcholin ist der vorranig vorkommende Transmitter an den efferenten Synapsen. Diese Studie untersucht weiter den Einfluss der Narkose auf das Innenohr. In zahlreichen Studien, die Innenohrmechanik betreffend, wurden die Untersuchungen an narkotisierten Tieren durchgeführt. Oftmals wird zwar die Problematik der möglichen Beeinflussung des Innenohres durch das verwendete Narkosemittel diskutiert, aber meisthin als unumgänglich eingestuft. Innerhalb der vorliegenden Studie wurde ein Großteil der Experimente an narkotisierten und auch wachen Tieren durchgeführt, um die Auswirkungen der häufig verwendeten Ketamin-Xylazin-Narkose auf die Innenohr-aktivität zu verdeutlichen. In der Literatur lässt sich eine Vielzahl von akustischen Untersuchungen finden, in denen artifizielle Stimuli wie Reintöne oder Rauschen verwendet werden. Die Problematik dahinter ergibt sich daraus, dass diese Art der Töne in der Natur selten zu finden sind. Derartige Studien werfen daher die Frage auf, ob das Innenohr beispielsweise Rauschstimuli auf die gleiche Weise verarbeitet wie natürliche, komplexere Stimuli. Innerhalb der vorliegenden Studie wurden demzufolge im Vergleich zu artifiziellen Stimuli arteigene Rufe der Fledermausspezies C. perspicillata aufgenommen und als akustische Stimuli während der Messungen verwendet. Im Zuge dieser Fragestellung wurde in einem weiteren Teilprojekt versucht ein neues Verfahren zur Messung von OAEs zu etablieren, mit dem es möglich ist das Ohr nicht ausschließlich mit den herkömmlich verwendeten Reintönen zu stimulieren, sondern ebenfalls mit komplexen Lauten, wie arteigenen Kommunikations- und Echo-ortungsrufen. Hierfür wurde ein von Douglas Keefe vorgestelltes Paradigma zur Messung von OAE-Residualen herangezogen, welches die am Trommelfell gemessenen akustischen Signale von den Trommelfellantworten auf einzelne Komponenten dieser Signale subtrahiert. Anhand der in dieser Studie gewonnenen Ergebnisse kann deutlich gezeigt werden, dass eine akustische Stimulation der kontralateralen Kochlea mit verschiedenen artifiziellen sowie arteigenen Stimuli zuverlässig eine Änderung des Pegels der 2f1-f2 DPOAE von bis zu 37,3 dB in der ipsilateralen Kochlea bei wachen Tieren bewirkt. Dabei unterscheidet sich die Art der Beeinflussung deutlich je nach verwendetem kontralateralem Stimulus. Die Stimulation mit artifiziellem Breitbandrauschen supprimiert den Emissionspegel über den gesamten getesteten Frequenzbereich um etwa 11,6 dB, während die verwendeten arteigenen Laute eine vergleichbare Beeinflussung des DPOAE-Pegels ausschließlich in einem Frequenzbereich zwischen 50 und 70 kHz bewirken. Im Frequenzbereich von 20 bis 30 kHz verursachen die arteigenen Laute nahezu keine Pegelabsenkung, was im deutlichen Kontrast zu den Ergebnissen unter KAS mit Breitbandrauschen steht. Unter Narkoseeinfluss konnte, unabhängig vom verwendeten Stimulus, keine Beeinflussung des DPOAE-Pegels festgestellt werden, was die Annahme bestätigt, dass die verwendete Ketamin-Xylazin-Narkose einen drastischen Einfluss auf den Hörprozess und insbesondere auf das efferente System nimmt. Die Ursache dafür, dass arteigene Stimuli anders verarbeitet werden als artifizielle Stimuli (wie z. B. Breitbandrauschen) konnte zwar nicht abschließend geklärt werden, aber die Vermutung liegt nahe, dass in diesem Verarbeitungsprozess höhere Zentren der Hörbahn involviert sind und selektiven Einfluss auf die ablaufenden Prozesse nehmen. Die Etablierung des OAE-Residual-Messparadigmas auf der Basis der Methode von Keefe und Ling (1998) sollte die Möglichkeit bieten sowohl Reintöne als auch komplexe, arteigene Stimuli zu verwenden und so eine Erweiterung des herkömmlich verwendeten Messverfahrens darstellen. Über verschiedene Vorversuche unter Anwendung einer Zweitonreizung konnte gezeigt werden, dass die Ergebnisse des neu entwickelten Paradigmas mit denen der herkömmlichen DPOAE-Messungen hinsichtlich Reintonstimuli vergleichbar sind. Anhand der gewonnenen Ergebnisse mit einer Stimulation mit komplexen Signalen zeigen sich allerdings die Schwierigkeiten der neuen Methode. Die bisher erhobenen Daten zeigen keine klaren, reproduzierbare Ergebnisse, sollten aber die Grundbedingungen für die weiterführenden Versuche ebnen.

Background Cochlear Implants (CIs) provide near normal speech intelligibility in quiet environments to individuals suffering from sensorineural hearing loss. Perception of speech in situations with competing background noise and especially music appraisal however are still insufficient. Hence, improving speech perception in ambient noise and music intelligibility is a core challenge in CI research. Quantitatively assessing music intelligibility is a demanding task due to its inherently subjective nature. However, previous approaches have related electrophysiological measurements to speech intelligibility, a corresponding relation to music intelligibility, can be assumed. Recent studies have investigated the relation between results obtained from hearing performance tests and Spread of Excitations (SoEs) measurements. SoE functions are acquired by measuring Electrically Evoked Compound Action Potentials (ECAPs) which represent the electrical response generated in the neural structures of the auditory nerve. The parameters designed to describe SoE functions are used to estimate the dispersal of the electric field in the cochlea. The quality of spatial separation of the electrical field generated by adjacent electrodes are assumed to correlate with hearing performance measures. Aim of study This study investigated the relation of parameters derived by ECAP measurements and perceptive skills which aim to access the level of speech and music intelligibility in CI users. In addition, the ratings assessed in a questionnaire on self-rated music intelligibility were correlated to a test battery consisting of measures for speech reception threshold (SRT) in noise (Oldenburger Satztest (OLSA)) and music intelligibility (Adaptive Melody-Pattern-Discrimination Test (AMPDT)). We hypothesised that results from this test battery correlated to subjective ratings and measures describing SoE functions. Methods The patient collective covered 17 well-experienced bilateral CI listeners (8 females, 9 males) between the age of 14 and 77 years with a minimum CI experience of two years. Music enjoyment and self-rated musicality was evaluated by means of a questionnaire. The AMPDT included two psychoacoustic tests: timbre difference discrimination threshold (TDDT) and background contour discrimination threshold (BCDT). The accentuation of harmonics in a foreground melody created a background melody. Accentuation was realised by sound level increment, frequency detuning and onset asynchrony. Subjects had to detect target intervals comprising both foreground and background melody by discriminating timbre differences in a Three-Interval Three-Alternative Forced-Choice (3I3AFC) procedure. In a One-Interval Two-Alternative Forced-Choice (1I2AFC) procedure, subjects had to classify the background melody’s contour. SoE was measured via a spatial forward-masking paradigm. A basal, medial and apical recording electrode was measured. Probe electrodes were one electrode position apical to the recording. The width of normalised SoE functions was calculated at their 25 % and 50 % level (excitation distance (DIST)). Furthermore, exponential functions were calculated for SoE profiles with more than three data points for each side. The OLSA assessed SRT in noise. The noisy environment was presented through an array of four loudspeakers (MSNF). The Fastl noise-condition allows to make use of gap listening representing the temporal characteristics of speech as a fluctuating noise. The OLnoise-condition is a continuous noise resulting in a maximum portion of masking. Results We found that background melody contour classiffication (BCDT) is more challenging to CI users than the detection of small perceptual timbre differences (TDDT). Background melody contour classification was possible with harmonic accentuation by sound level increment whereas accentuation by onset asynchrony was more demanding. CI users failed in background melody contour classification obtained by frequency detuning. SRTs assessed in the OLSA were significantly lower in the OLnoise than in the Fastl noise masking condition. A number of N = 90 SoE functions were acquired from ECAP measurements, in which N = 48 showed a clearly present ECAP response. The DIST at the 25 % and 50 % level was narrower for the basal than for the apical and medial electrode. SoE functions showed asymmetric profiles with larger amplitudes towards the basal end of the cochlea. Correlation analysis between the AMPDT, OLSA and DISTs showed no significant correlation. Correlation analysis between the AMPDT, OLSA and the questionnaire’s results could not prove that musical activities (music listening, singing or playing instruments) improve music intelligibility. However, CI supply has restored the importance of music, self-rated musicality and musical enjoyment in this study’s subjects. Conclusions The present study’s results imply that CI listeners are only able to detect distinct timbre alterations throughout the course of a musical piece whereas they cannot discriminate background melodies hidden in a pattern of complex harmonic sounds. Furthermore, SoE measurements do not seem to be an adequate tool to predict neither speech nor music intelligibility in CI listeners, contrary to our initial hypothesis. This finding is consistent with a number of studies who did not find a correlation between music or speech intelligibility and channel interactions assessed by SoE measurements. It can be concluded that albeit CI supply restores musical enjoyment in patients with sensorineural hearing loss, music perception is still poor and does not significantly improve by regular musical activities such as listening to music, singing or playing instruments.