Gehörtes verstehen
Sprache verstehen ist ein komplexer Vorgang, der das perfekte Zusammenspiel verschiedenster Fähigkeiten voraussetzt. Die Auditory Scene Analysis (ASA) (Bregman, 1990) beschreibt diesen Prozess: Das Gehirn erhält binaurale Informationen in Bezug auf den Schall, interaurale Pegel- und Zeitunterschiede sowie Informationen über die Eigenschaften der Grundfrequenz und der jeweiligen Harmonien und erstellt damit die zur Hörumgebung passende auditive Szene. Durch das Extrahieren und Einordnen wichtiger Sprachinformationen bildet das Gehirn zusätzlich sogenannte auditive Objekte, auf welche es sich fokussieren kann. Ein Beispiel hierfür ist das Erkennen bekannter Stimmen im Stimmgewirr (Bregman, 1990; Kuk, 2017). Um schließlich Sprache inhaltlich zu verstehen, werden die erhaltenen Informationen mit dem vorhandenen Wortschatz und Kontext abgeglichen. Das 2003 von Rönnberg eingeführte „Ease of Language Understanding“ (ELU) Modell, beschreibt diesen Prozess (Rönnberg, 2003).

Eine Vereinfachung dieses Modells zeigt: Wenn es bei einem unbewussten Abgleich des gehörten Signals mit einer Art Wortdatenbank des Langzeitgedächtnisses zu einer Übereinstimmung kommt, gilt die betreffende Information als verstanden. Fehlt jedoch diese Übereinstimmung, werden weitere kognitive Prozesse zur eindeutigen Identifizierung des Eingangssignals eingeleitet. Dieser aktive Prozess der Datenverarbeitung im Gehirn erfordert Zeit und bewirkt eine Höranstrengung. Ein starker Mangel an Übereinstimmung verursacht daher einen hohen Zeitaufwand und eine große Anstrengung im Zusammenhang mit der Verarbeitung und dem Verstehen des Sprachsignals.. Im Umkehrschluss erfordert ein klares Sprachsignal einen geringeren Einsatz der Arbeitsgedächtnis-Ressourcen (Working Memory). Das Resultat ist eine deutlich reduzierte Höranstrengung (Rönnberg et al., 2013). Im Jahr 2016 kombinierte Edwards die Modelle ASA und ELU zu einem Hybridmodell, das beschreibt, inwiefern die persönliche Verfassung des Hörsystemnutzers die Erfolgsquote des Verstehens bestimmt und darüber hinaus maßgeblichen Einfluss darauf hat, wie viel Höranstrengung aufgebracht werden muss (Edwards, 2016).

Die Bausteine des Effortless-Hearing-Konzepts

Sensory Surface

Anhand dieser wissenschaftlichen Grundlagen hat Widex das theoretische Konzept der „Sensory Surface“ entwickelt, das eine sensorische Oberfläche beschreibt, um die Welt der äußeren akustischen Einflüsse mit der Welt der menschlichen Wahrnehmung zu verknüpfen. Eine zentrale Rolle spielt hierbei die Güte des akustischen Signals, das durch die Umgebung, die Klangcharakteristik des Sprechers und die Signalverarbeitung im Hörsystem festgelegt wird. Jede Verzerrung in diesem System führt zu einer Verschlechterung des Eingangssignals und hat somit negativen Einfluss auf die individuelle Signalverarbeitung im Gehirn. Dies ist ausführlich dargestellt im ASA- und im ELU-Modell. Diese Kognitionsmodelle sagen voraus, dass es dem Hörenden am leichtesten fällt, Sprache anstrengungsfrei zu verstehen, wenn zusätzliche, übergeordnete kognitive Prozesse ausgeklammert werden können.

Widex Effortless Hearing – ein modulares Erfolgskonzept

Effortless Hearing, das Konzept des absolut anstrengungsfreien Hörens, folgt einer langfristigen Strategie, die weitere Erkenntnisse über den Einfluss kognitiver Faktoren erfordert. Fest steht jedoch bereits jetzt: Wenn neben der Hörbarkeit die Natürlichkeit des Klanges bewahrt wird und dem Hörsystemträger essentielle akustische Parameter bereitgestellt werden, können übergeordnete kognitive Prozesse in den Hintergrund treten. Somit verbessern sich die Möglichkeiten, eine qualitativ hochwertige auditive Szene-Analyse (ASA) zu absolvieren: Läuft jeder Prozess durch einen direkten Abgleich des Wortschatzes im Langzeitgedächtnisses automatisch ab, kann anstrengungsfreies Sprachverstehen unabhängig von den individuellen kognitiven Fähigkeiten stattfinden. Wir bei Widex verfolgen dieses Ziel konsequent und arbeiten hierfür mit hochinnovativen Technologie-Strategien. Effortless Hearing ist daher kein simpler Slogan, sondern ein praktisches Bekenntnis zum anstrengungsfreien Hören (Kuk, 2017).

Um die beim Nutzer anfallende kognitive Translationsleistung möglichst gering zu halten, kommt in High-Performance-Hörsystemen wie Widex Beyond und Widex Unique bereits eine Vielzahl von Technologien und Features zum Einsatz (vgl. Abb. 1), die im Zusammenspiel eine maximal natürliche Klangqualität bei optimalem Signal-Rausch-Abstand (SNR) garantieren. Eine besondere Rolle spielt hierbei die intelligente Kompression mittels Variable Speed Compression – ein großer Schritt, um die Höranstrengung für alle Hörsystemträger, egal mit welchem kognitiven Hintergrund, zu minimieren.

Neben dem Hörverlust selbst haben auch die kognitiven Kapazitäten des Hörsystemträgers Auswirkungen auf die Anforderungen an die Kompressionsgeschwindigkeit des Signalverarbeitungs-Algorithmus im Hörsystem, wie gleich mehrere Studien belegen. So bevorzugen Hörgeminderte mit hohen kognitiven Kapazitäten eine schnelle Ausschwingzeit der Kompression. Verfügen die Betroffenen über geringere kognitive Ressource, präferieren sie eine langsame Ausschwingzeit, um Sprache besser verstehen zu können (Gatehouse et al., 2003, Souza & Sirow 2014). Probanden mit einer hochgradigen Hörminderung bevorzugen grundsätzlich eine langsamere Ausschwingzeit, da temporale Informationen besser bewahrt werden als durch eine schnell agierende Kompression (Souza & Sirow, 2014). Die temporale Feinstruktur ist besonders für das Sprachverstehen wichtig, wenn entweder wenig Kontext im Sprachsignal vorhanden ist (Cox & Xu, 2010), ein hochgradiger Hörverlust vorliegt (Davies-Venn et al., 2009), oder die kognitive Kapazität eingeschränkt ist (Souza, 2000; Jenstad und Souza, 2007). Neben dem Erhalt der temporalen und spektralen Informationen beinhaltet eine schnelle Kompressionsausschwingzeit ebenfalls einen audiologischen Nutzen. Es gilt: Ohne eine ausreichende Hörbarkeit kommt kein Verstehen zustande (Kuk & Hau, 2017). Zusammenfassend kann man sagen, dass unterschiedliche kognitive und audiologische Voraussetzungen auch eine jeweils unterschiedliche Signalverarbeitung auf der Ebene der Kompressionsausschwingzeit erfordern.

Anders als bei bisherigen, sequenziellen Kompressionssystemen teilt der Widex Variable Speed Compressor (VSC) das Signal in jedem Frequenzkanal auf und verarbeitet es parallel in zwei Kompressoren mit einer langsamen und einer schnellen Ausschwingzeit

Die jeweiligen Vorteile der unterschiedlichen Ausschwingzeiten werden prozentual adaptiv miteinander verknüpft. Während der primäre Kompressor durch seine langsame Ausschwingzeit die spektralen und temporalen Informationen erhält, gewährleistet der sekundäre Kompressor die optimale Hörbarkeit des Eingangssignals durch seine schnellere Ausschwingzeit. Das Mischungsverhältnis der beiden Kompressoren hängt von der akustischen Umgebung und der individuellen Hörminderung ab. So ist der schnelle Kompressor in Ruhe und in Hörsituationen mit einem sehr vorteilhaften SNR aktiv. Befindet sich der Hörsystemträger in komplexen Hörumgebungen, verliert der schnellere Kompressor an Bedeutung, da dann spektrale und temporale Informationen eine größere Rolle spielen. Bei hochgradigen Hörverlusten (>75 dB HL) wird das Eingangssignal konsequent mit einer langsamen Ausschwingzeit verarbeitet (Kuk & Hau, 2017; Kuk, 2017). Dies ist notwendig, um die temporale und spektrale Feinstruktur für die Versorgung hochgradiger Hörverluste zu erhalten.

Im Rahmen der Effortless-Hearing-Strategie wird auf ein adaptives Mischungsverhältnis der Kompressionsausschwingzeiten gesetzt, das sowohl Hörsystemträgern mit hohen als auch Hörsystemträgern mit geringen Kognitionsfähigkeiten zugutekommt. Denn im Vergleich zu herkömmlichen Kompressionsverfahren profitieren Hörsystemträger mit hohen kognitiven Kapazitäten durch die Effortless-Hearing-Signalverarbeitung von der verbesserten Hörbarkeit, während solche mit niedrigerer Kognitionsfähigkeit durch die verbesserte Klangqualität und den höheren Informationsgehalt des Signals unterstützt werden (Kuk, 2017).

Schlussfolgerung

Widex verfolgt mit seinem Effortless-Hearing-Konzept das Ziel, Menschen mit jeglichem kognitiven Hintergrund eine Reduktion der Höranstrengung zu bieten. Umgesetzt wird dieses Konzept durch die Bereitstellung eines natürlichen Höreindrucks, das Befreien des Klangs von unerwünschten Wind- und leisen Störgeräuschen sowie die Verbesserung seiner Hörbarkeit und des SNR. Dieser Prozess trägt dazu bei, einen kognitiven Abgleich des Sprachinhalts über das Langzeitgedächtnis zu erleichtern. Übergeordnete kognitive Verarbeitungsschritte, die für eine erhöhte Höranstrengung verantwortlich sind, werden dadurch vermindert. Dies ermöglicht es den Hörsystemträgern, eine erfolgreiche Kommunikation in alltäglichen Situationen und wechselhaften Umgebungen mit verringerter Höranstrengung zu bewältigen.

Der Artikel erschien ursprünglich in der Ausgabe 09/2017 in der "Hörakustik".

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