Harte Nüsse knacken

Kombinierte Lösungen für eine personalisierte Hörunterstützung

24. September 2019 Exzellenzcluster "Hören für alle" - "Hearing4all"

Um am sozialen und gesellschaftlichen Leben teilnehmen zu können, ist Hören ganz wesentlich. Im Exzellencluster "Hearing4all 2.0" wollen die Forschenden durch die Kombination von Medizin, Grundlagenforschung und technischen Lösungen Hörschwierigkeiten ganz individuell angehen. Dabei sollen auch "Assistenzsysteme" wie die von Smartphones und Tablets zum Einsatz kommen.

Um Hörschwierigkeiten je nach Problemlage individuell anzugehen, will

Der an der Grenze zwischen Ingenieurwissenschaft und Medizin angesiedelte 2018 bewilligte Exzellenzcluster „Hören für alle: Medizin, Grundlagenforschung und technische Lösungen für personalisierte Hörunterstützung (Hearing4all 2.0)“ ist die Fortsetzung eines innovativen Ansatzes: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Hannover und Oldenburg haben sich im Vorläuferprojekt nicht nur bestens mit der Industrie vernetzt, sondern auch viele Projekte von der Grundlagenforschung in die Anwendung gebracht. „Im Grunde arbeiten wir inzwischen mit allen großen Hörgeräteherstellern weltweit zusammen“, betont Clustersprecher Birger Kollmeier von der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg. „Unsere Absolventen sind in den Entwicklungsabteilungen aller großen Firmen vertreten.“ Was im Endeffekt bedeutet, dass „in 80 Prozent aller Hörgeräte weltweit und in fast allen Hörimplantaten ein Stück ‚Hearing4all‘ steckt.“ Die Basis für eine gute zweite Phase ist also gelegt.

Interdisziplinäre Betrachtung der Schwerhörigkeit

Dabei ist der Titel von „Hören für alle“ Programm: Im neuen Cluster soll es darum gehen, dem Phänomen der Schwerhörigkeit aus den Blickwinkeln von Biologie, Psychologie, Signalverarbeitung, Systemtechnik und Linguistik zu Leibe zu rücken – und mit ingenieurwissenschaftlich assistierender Hörtechnologie vom Hörgerät bis hin zu Cochlea- oder Gehirnimplantat. Das tut dringend Not: Schließlich gehen unsere Haarsinneszellen und die Nervenverbindungen im Innenohr mit zunehmendem Alter unwiederbringlich verloren – im Unterschied etwa zu Vögeln, bei denen sich das Ohr kontinuierlich regeneriert und die Hörfähigkeit über die Lebensdauer vollständig erhalten bleibt.

Deshalb gehören die Erkenntnisse der ebenfalls in den Cluster eingebundenen Oldenburger  Neurowissenschaftlerinnen und Neurowissenschaftler über bis zu 24 Jahre alte Schleiereulen ebenfalls zum Projekt. In diesem (in freier Natur kaum zu erreichenden) Alter hören Schleiereulen noch genauso gut wie in jungen Jahren.

Natürlich müssen Menschen keine Mäuse orten. Bei ihnen liegt das Problem vor allem darin,  Gesprächen in komplexen Hörumgebungen zu folgen: also selektiv jene Geräusche zu verarbeiten, die zum Sprachverständnis oder für den Hörgenuss wichtig sind. Bei der Hälfte der 65-Jährigen ist diese Fähigkeit eingeschränkt. „Es geht uns ums Hören in Cocktailparty-Situationen“, veranschaulicht Kollmeier. „Wir wollen grundlegend verstehen, welche Aspekte in einem solchen Umfeld für eine funktionierende Kommunikation notwendig sind – und wie man Hörenden bei Schwerhörigkeit bis hin zur Grenze der Taubheit mit besseren Modellen und besserer IT-Technologie helfen kann, die im Laufe des Lebens verloren gegangenen Fähigkeiten auszugleichen.“ Ausdrücklich soll dabei auch der – nachweisbare – Zusammenhang zwischen Schwerhörigkeit und Demenz eine Rolle spielen.

"Jeder Mensch hört anders"

Das ist alles andere als trivial. Denn Hören findet nicht nur mit den Ohren statt. Hören ist vor allem Kopfsache. Immerhin wird der vom Außenohr empfangene Luftschall mithilfe von Hammer, Amboss und Steigbügel im Mittelohr in Wasserschall verwandelt und dann im Innenohr in neurale Eingangsimpulse für den Hörnerv umgeformt, der das Signal anschließend zum Gehirn transportiert. Im Gehirn wird dann das Ursprungssignal rekonstruiert und im Idealfall aufgespalten in das, was man hören will, und das, was als belangloses Hintergrundrauschen unterdrückt werden soll. Dabei kann es theoretisch aber an allen Schnittstellen hapern, sprich: Schwerhörigkeit ist ein sehr individuelles Problem. „Jeder Mensch hört anders“, unterstreicht Kollmeier. „Und jeder Mensch hat andere Einschränkungen.“ Klassische Hörgeräte berücksichtigen dies aber noch nicht: Trägerinnen und Träger kennen das Problem.

Im neuen Cluster soll es deshalb vor allem darum gehen, die entsprechenden Systeme an die jeweils speziellen Bedürfnisse des Schwerhörigen an zupassen. Neben dem grundlegenden Verständnis der Schwerhörigkeit in allen Phasen der Biografie oder der Entwicklung besserer Diagnoseverfahren in einer „virtuellen Hörklinik“ steht dabei die bessere Signalverarbeitung für mobile Endgeräte wie Smartphones im Zentrum. Dann will „Hören für alle“ die weiterentwickelten und mit besserem Design versehenen, individualisierbar gemachten Lösungen, Algorithmen und Interfaces auf Effektivität und Machbarkeit hin überprüfen, um sie schließlich in Prototypen zu überführen, die auch in Echtzeit funktionieren und die industriell zu fertigen sich lohnt.

Am Ende sollen sowohl eine Hardware als auch eine mittels Big-Data-Verfahren und künstlichen neuronalen Netzen immer weiter verfeinerte Software stehen, die die Hörstörung mithilfe einer intelligenten Vorausberechnung schon im Vorhinein ausgleichen kann. Oder die selbst die geringsten akustischen Informationen im Gehirn durch bessere Elektroden sowie optimierte Chips,  Implantations- oder Kodierungstechniken bestmöglich verstärkt. Im Bereich der Diagnostik ist man da laut Kollmeier schon ziemlich weit: „Wir können mittels eines Computermodells durch die Analyse der verbliebenen Hörfunktionen jetzt schon genau herausfinden, was im Ohr des jeweiligen Patienten gestört ist und welche Faktoren dabei eine Rolle spielen.“ Darüber hinaus haben die involvierten Linguistinnen und Linguisten ein Sprachtestverfahren entwickelt, das 30 verschiedene Sprachräume vergleichbar macht. So sollen die Erkenntnisse des Clusters global gewonnen werden – und global genutzt werden können.