Wie Vögel und Säugetiere akustische Signale verarbeiten
Frühere Studien zu diesem Thema hatten mit Tönen oder weißem Rauschen experimentiert, die in der Natur kaum vorkommen. Das Projekt NONSTATENCODING (Intensity and timing encoding of naturalistic sounds in auditory brainstem neurons of cats and owls) analysierte die auditorische Reaktion auf natürlich erzeugte, ortsveränderliche akustische Signale. Im ersten Projektabschnitt wurde die Reaktion des Nucleus cochlearis der Schleiereule auf verschiedene Arten von Schall dokumentiert. Bei mehr als 75 Zellen wurde die Reaktion auf unterschiedlich hohe Schallintensitäten analysiert. Weiterhin wurden vorhandene Daten ausgewertet, die andere Forscher in vivo (bei Tieren) und in vitro (bei Zellkulturen) aus auditorischen Zellen (des Hörnervs) erfasst hatten. Mit diesen Daten wurde ein Modell entwickelt, an dem sich Unterschiede bei der Verarbeitung im Hörnerv und im Nucleus cochlearis ablesen lassen. Die Ergebnisse zeigten, dass auditorische Informationen im Nucleus cochlearis effizienter als im Hörnerv verarbeitet werden. Diesen Unterschieden liegt offenbar ein Einzelzellmechanismus zugrunde (spike threshold adaptation bzw. Anpassung an den Spitzenschwellenwert), bei dem eine selektivere Filterung auditorischer Informationen stattfindet. Bestätigt wurden diese Ergebnisse anhand von Daten aus dem Nucleus cochlearis von Katzen, bei dem sich eine starke Reaktion auf unterschiedlich intensive auditorische Signale zeigte. Die Ergebnisse von NONSTATENCODING bieten eine neue Sichtweise auf die auditorische Verarbeitung realistischer Stimuli. Damit liefert das Projekt nicht nur neues Grundlagenwissen, sondern kann auch zur Verbesserung von Hörgeräten und anderen technischen Anwendungen beitragen. Der Erfolg des Projekts zeigt, welcher Stellenwert der Entwicklung innovativer Konzepte bei der Signalverarbeitung und biomedizinischen Geräten zukommt, damit eine enge Zusammenarbeit mit Neurowissenschaftlern stattfinden kann.
Schlüsselbegriffe
Vögel, Säugetiere, Schallverarbeitung, Hirnstammneuronen, auditorische Reaktion, Nucleus cochlearis
