Die Bedeutung spektral/temporaler Analysen für den Spracherwerb
Mag.Dr.Frenkenberger Gerald
Universität Salzburg, Institut für Sprachwissenschaft
Austria / Europe
Inhaltsangabe:
0 Abstract
1 Temporal (zeitliche) Analyse des Schallsignals
2 Spektrale Analysen des Schallsignals
2.1 Der Ablauf spektraler Analysen - das Vokalfenster
3 Prototypenschablonen
4 Vokalfenster und Koartikulationsfenster
5 Analysen im Überblick
6 Sprachentwicklung aus akustisch/phonetischer Sicht
7 Besonderheiten in der Hörentwicklung bei CI Hörern
8 Die Hörentwicklung bei CI Hörern
8.1 Besonderheiten:
9 Hördefizite aus spektralen Analysen
10 Literatur
Neurobiologische und linguistische Untersuchungen bestätigen immer öfters, dass für die neuronale Repräsentation von Sprachlauten (Phonemen) spektrale und temporale Integrations- und Analyseprozesse eine fundamentale Rolle spielen. Diese Analysen müssen zu richtigen prototypischen Einträgen der einzelnen Laute und Lautzusammenhänge im Gedächtnis eines Hörers führen, um über die Perzeption hinaus auch korrekte Laute produzieren zu können.
Verschiedenste auditiv linguistische Perzeptionsexperimente deuten außerdem darauf hin, dass die Art dieses spektral/temporalen Analyseprozesses sich mit der Hördauer während des Spracherwerbs verändert. Diese grundlegenden Analyseprozesse des Hörens betreffen und beeinflussen nicht nur den Erstspracherwerb eines Kindes, sondern auch das Fremdsprachenlernen und spielen natürlich eine Rolle im Erwerb der Sprache bei CI Hörern.
Falsche, leider unbewusste, Strategien im Umgang mit spektraler und temporaler Analyse kann bei CI Hörern, Fremdsprachenlernern oder im Erstspracherwerb zu einem geringen oder geringeren Sprachverständnis und mangelhafter Sprachproduktion führen.
In diesem Artikel werden einige fundamentale Aspekte spektraler/temporaler Analyseprozesse des Hörens und der prototypischen Speicherung von Höranalysen im Gedächtnis eines Hörers dargelegt. Zudem wird auf die Veränderung der Analyseprozesse mit zunehmender Hörerfahrung eingegangen. Dabei werden mögliche Fehlentwicklungen des spektral/temporalen Analyseprozesses im normalen Spracherwerb, bei CI Hörern und Fremdsprachenlernern aufgezeigt und ihre therapeutische Behandlung bei CI Hörern erörtert.
Im Bereich spektraler/temporaler Analysen liegen Aussagen vor, die begrifflich zum Teil missverstanden oder verwechselt werden.
Ich versuche in diesem Artikel verschiedene Erkenntnisse aus den Bereichen zeitlicher (temporaler) und spektraler Analyse zu ordnen und zu interpretieren. Dabei werden Erkenntnisse aus meinen Untersuchungen zur Hörentwicklung bei CI Trägern herangezogen und erörtert.
Der Schall ist charakterisiert durch Druckveränderungen, die in einer bestimmten Zeiteinheit erfolgen. Geschieht dies in einer annähernd periodischen Abfolge, so nehmen wir Töne oder Klänge war, unperiodische Druckänderungen perzipieren wir als Rauschen. Sehr kurze Druckänderungen erfahren wir als Knall.
Diese Änderungen des Luftdrucks in der Zeit ergeben das Zeitsignal, wobei die Stärke des Ausschlags nach oben und unten die Größe der Druckveränderung anzeigt.
[z] [ei] [ch] [n] [e] [n]
Abb.: Schallsignal in der Zeit
* Tellal konnte vor Jahren aufzeigen, dass eine verzögerte Zeitverarbeitung die Ursache für "Language-based learning deficit" ist. Schon davor beschäftigten sich neurophysiologische Experimente mit zeitlicher Verarbeitung bei gesunden Menschen und Tieren (in Steinbüchel:Goldman-Rakic 87, Gray and Singer 89, Meck 97). Weiters wurden in Experimenten mit Patienten mit corticalen Läsionen theoretische Grundlagen für das Erkennen von Reihenfolgen erarbeitet (in Steinbüchel Pöppel 97, Miall 96, Ivry 96, Fuster 95).
* Steinbüchel, Wittman und deLangen (1996) gehen aufgrund ihrer Erkenntnisse von den drei folgenden Zeitmarken in der Sprachbearbeitung aus: 30ms, 300ms bis 3 Sekunden.
30ms für die Erkennung einer Anordnung im Sinne von früher -später = Ordnungsschwelle
20ms bis 30ms als akustische Grenze zur Unterscheidung von Gleichzeitigkeit-Ungleichzeitigkeit zweier Stimuli
300ms bis 3 Sekunden für längerdauernde, sich wiederholende akustische Vorgänge
* In Arbeiten unserer Gruppe zu temporalen Änderungen im Bereich der Prosodie von CI Hörern, insbesondere aber in Ergebnissen von Untersuchungen zur Prosodieentwicklung bei CI Hörern durch Herrn Mag. Leyrer, konnte der produktive und perzeptive Erfolg des Hörens mit CI im Bereich temporaler Analyse dokumentiert werden.
Das Erkennen von Prosodie, von rhythmischen Abfolgen, von Ordnungsschwellen im Sinne von früher oder später, mag ein Grund für Schwierigkeiten von Hörern in Perzeption und Produktion sein.
Temporale Analyse bezieht sich auf die Fähigkeit eines Hörers zeitliche Variationen eines Schallsignals zu erkennen.
Die Analyse temporaler Abfolgen von Schallereignissen wird aber nicht unbedingt benötigt, um sprachlichen Input allein zu erkennen oder zu produzieren.
Dies zeigen nicht nur Computermodelle, die sich mit automatischer Spracherkennung und Produktion beschäftigen, sondern auch zahlreiche Experimente linguistischer Natur.
Jedes Schallsignal enthält nicht nur temporal bedingte Strukturen, sondern besitzt auch zu jedem Zeitpunkt eine ganz bestimmte Menge an spektraler Information. In diesem Spektrum stecken die Informationen über produzierte Vokale und Konsonanten, sowie ihre Kombinationen in Silben, Wörtern und Sätzen.
Bild und Film sind die visuellen Entsprechungen für spektrale und temporale Analysen. Das Bild entspricht der spektralen Analyse, einen Film mit seinen zeitlichen Veränderungen kann man als die Entsprechung zur akustischen temporalen Analyse sehen.
Jede Schallquelle wird also in 2 Richtungen hin von unserem Gehörsystem untersucht:
Abb.: spektrale und temporale Analysen eines Schallsignals
Um aus einem Sprachsignal relevante spektrale phonetische Informationen zu erlangen, sind die folgenden Grundlagen und Abläufe zu berücksichtigen:
Obwohl menschl. Sprecher mit dem Stimmapparat Grundfrequenzen mit den darüberliegenden ganzzahligen Vielfachen erzeugen, erkennen wir in einer maschinellen Analyse von Schallsignalen eine Gewichtung dieser Frequenzen in bestimmten Bereichen.
Unser Vokaltrakt verstärkt nicht nur die Harmonischen einer Grundfrequenz, sondern darüber hinaus bestimmte Harmonische. Die dominierenden Harmonischen werden u.a. durch die zur Artikulation von Vokalen nötige Zungenstellung erzeugt. Einen solchen Verbund an verstärkten Harmonischen bezeichnet man als Formanten. Diese Lage der Formanten ist für jeden Vokal charakteristisch.
Hier das Wort Gabel eines männlichen Sprechers:
[g] [a:] [b] [e:] [l]
Abb.: Schallsignal nach Frequenz, Amplitude und Zeit. Männlicher Sprecher mit Aphasie.
Als Formanten sind die intensiv orange-rot leuchtenden Bereiche zu deuten. Vergleichen sie die Lage dieser Farbbereiche bei [a:] und bei [e:], während [e:] hier zwei deutlich getrennte Formantbereiche aufweist, sind sie bei [a:] fast mitsammen verschmolzen.
Die im Spektrum enthaltenen sprachlichen Informationen, also Konsonanten, Vokale, Silben, Wörter und Sätze, muss unser Gehirn aus der Anordnung der Formanten und die im Sprachsignal enthaltenen Frequenzen erkennen. Unser Gehörsystem und die höher liegenden neuronalen Verarbeitungszentren des Gehirns achten dabei nicht auf die uns vertrauten schriftsprachlichen Elemente wie Konsonanten und Vokale, die in der Dauer je nach Umgebung zeitlichen Schwankungen unterworfen sind, sondern schneidet aus einem einlangenden Schallsignal, sprachlich oder nichtsprachlich, 20 ms dauernde Schallelemente heraus, die auf ihren spektralen Inhalt hin analysiert werden. In diesen 20ms langen Vokalfenstern ist das jeweilige Signal hinsichtlich seines spektralen Anteils ausreichend stabil, d.h., es ändert sich kaum.
Unser Gehirn gelangt durch hier nicht näher aufgeführte Schritte zu einer neuronalen Punktmenge eines 20ms langen spektralen Analyseabschnitts. Vereinfacht dargestellt sind das die folgenden Schritte:
Die integrative Verarbeitung in höheren neuronalen Bereichen erzeugt schließlich ein phonetisches Lautheitsmuster, das nur mehr aus 3 Speicherpunkten besteht.
Jeder 20ms Abschnitt (jedes Foto in einer visuellen Entsprechung) enthält diese für einen bestimmten Vokal charakteristischen 3 Vokal-Formantpunkte. Diese Werte sind unabhängig von der jeweiligen Sprecherstimme, da durch die verschiedenen Transformationen individuelle Variationen, wie die Tonhöhe, die Klangfarbe der Stimme, usw. herausgerechnet werden.
Diese Werte sind somit auch unabhängig von der Dauer oder Sprechrate eines Sprechers, von Wort- und Satzmelodie und Prosodie. Auch Tiere gelangen bis zu diesen Analysen und sind daher in der Lage bestimmte Vokale, wie ein [a:] im Wort {Platz} von verschiedenen Sprechern mit unterschiedlicher Tonlage (männlich, weiblich, Kinderstimme) ausgesprochen zu verstehen. Menschen und Tiere können über verschiedene Tonhöhen hinweg Vokalqualitäten perzipieren.
Ein CI Gerät liefert bereits aufbereitete, fertige Informationen, die jenen schematischen Darstellungen in Punkt 5 entsprechen. Der Sprachcomputer des CI Geräts bringt somit auditive Speicherwerte, wie sie bei normalem Hören durch die Bewegung der Cilien und die Antwort der entsprechenden Haarzellen produziert werden.
Die durch unser Hörsystem erhobenen 3 Vokal-Formantwerte gehen nicht verloren, sie verschwinden also nicht aus unserer 3-Sekunden Gegenwart, sondern werden als Prototypenschablonen vom Hörer abgespeichert oder mit solchen verglichen.
Wir verfügen über 3 Schablonentypen, die wir aufgrund unsere spektral/temporalen Analysen des Schallsignals anlegen:
1.) Der kategorieunabhängige Speicher: Unter Kategorie ist die Grundfrequenz eines Sprechers zu verstehen, ob ein Sprecher also männl., weibl. oder Kind ist. In diesem Speicher sind lediglich die 3 Vokalpunkte von Vokalen abgespeichert.
2.) Weiters verfügt ein Hörer/Sprecher über einen Speicher, in dem zusätzlich die Grundfrequenz markiert ist, also aufscheint, welche Formanteinträge zu welcher Stimmlage f0 (männl. weibl. kindl.) in dieser Sprachumgebung passen. Dieser Prototypenspeicher wird als kategorieabhängig bezeichnet, da in ihm ja gekennzeichnet ist, welcher Stimmlage und damit welcher Kategorie Mensch ein Sprecher zuzuordnen ist.
3.) Schließlich legen wir auch einen sprecherspezifischen Speicher an, der für uns nahestehende Personen Verwendung findet. In diesen sprecherspezifischen Schablonen sind zusätzlich charakteristische Werte, wie f0 und Timbre, eingetragen.
Treffen wir auf einen Sprecher, so wird vorerst das kategorieunabhängige Schablonenmuster aufgerufen. Die Grundfrequenz hilft dabei sehr schnell, um auf ein kategoriespezifisches oder sprecherspezifisches Prototypenmuster zu zugreifen. Falls ein solches nicht vorhanden ist, vergleichen wir unsere akustischen Analyseergbnisse mit den kategorieunabhängigen Prototypenschablonen.
Speicherung spektraler Schallanalysen
Im eben vorgestellten Perzeptionsmodell der starken auditiven Theorie spielt aber auch der Faktor Zeit eine bestimmte Rolle. Wie schon vorhin erwähnt, wird die Stabilität der vom Gehörsystem errechneten Formantwerte durch Koartikulation, durch Dialektales, geografische und soziale Färbungen der Sprachlaute, CI Input oder auch durch fremdsprachlichen Akzent gekippt. Ein Hörer ist dann darauf angewiesen seine Vokalfenster (20ms Analysefenster) zu erweitern, um auf diese Weise auch veränderte Umgebungen mit ein zu berechnen.
Ein durch bestimmte Einflüsse (Umgebung, Dialekt, Fremdsprache...) in den ersten 60ms verändertes [a] wird durch erweiterte neuronale Berechnungen zu einem zur jeweiligen Aussprache eines Sprechers passenden [a]:
Hier jeweils drei 20ms Ausschnitte einer spektralen Schallanalyse eines fiktiven [a] :
Eine solche Koartikulationsanalyse (hier 60 ms Analyse), die die oben aufgezeigten einzelnen 20ms Analyseergebnisse umfasst, käme dann auf z.B. folgendes Ergebnis. Ein solcher neuronaler Eintrag unterscheidet sich nun von Vokalpunktwerten, die aus einer 20ms langen spektralen Analyse allein hervorgegangen wären:
Abb.: 60ms Koartikulationsanalyse
Die Länge der Koartikulationsanalysen beträgt bei normal Hörenden meist unter 100ms. Zu beachten ist, dass sowohl Vokalfenster als auch Koartikulationsfenster gedehnt sein können.
5 Analysen im Überblick
Schallsignale werden von unserem Gehörsystem aus linguistischer Sicht (nach dem Modell der starken auditiven Theorie) zusammenfassend also wie folgt verarbeitet:
Tellal, Pöppel, Kegel, Stevens, van Steinbühel und viele andere haben im Bereich temporaler Analysen aufgezeigt, dass sprachliche Defizite ihre Ursachen in einer zu langsamen Verarbeitung im Bereich der temporalen Analyse haben können.
In meiner Dissertation habe ich versucht die spektralen Analyseleistungen von CI Hörern und einer Kontrollgruppe mit Normalhörern mit verschiedenen Tests zu erheben und daraus resultierende Defizite aufzuzeigen.
Dabei ergab sich aus den Testergebnissen die unserer Ansicht nach neue Erkenntnis, dass der oben skizzierte spektral/temporale Analyseablauf im Bereich der spektralen Analyse einer Entwicklung unterworfen ist, die mit der Hördauer korreliert.
Es kann gezeigt werden, dass die Anwendung spektraler Analyse mit den 20ms langen Analysefenstern (Vokalfenster) am Beginn einer Hörentwicklung stehen. Babies und Kleinkinder bis zum ca. 5. Lebensjahr analysieren ihre Höreindrücke mit Hilfe der Vokalfenster und legen aus diesen Analysen ihre ersten Prototypenschablonen an. Mit diesen Schablonen vergleichen sie neu einlangende Schallereignisse und gewinnen daraus die nötigen Informationen vor allem für den sprachlichen Bereich. Im Kleinkindalter ist das Phänomen des "Motherese" wohlbekannt. 20ms Analysen berücksichtigen wechselnde koartikulatorische Erscheinungen wenig, wechselnde Gesprächspartner sind nur schwer zu analysieren, da in jeder neuen individuellen Äußerung Vokale und Konsonanten koartikulativ anders gefärbt sind. "Motherese" und das Beschränken auf vertraute Stimmen erleichtert den Kleinst- und Kleinkindern die phonetische Analyse und den erfolgreichen Vergleich mit abgespeicherten Schablonen.
Je weiter die Entwicklung im Hören fortschreitet, desto flexibler reagiert unser Hörsystem, spektrale Analysen mit Erweiterungen auf bis zu 100ms und mehr, erleichtern und erlauben das Erkennen von veränderten phonetischen Eindrücken und das Ablegen "verbesserter" Prototypenschablonen. Kinder und Jugendliche verlassen sich bis zum 14. Lebensjahr nicht mehr auf die kurzen 20ms langen spektralen Analysen, sondern verwenden (zusätzlich) die gelängten spektralen Analysefenster, die Koartikulationsfenster. Solche erweiterten spektralen Analysefenster könnte man in diesem Sinne auch als Koartikulationsfenster bezeichnen. Betrachtet man die in der Literatur aufgezeigte phonologische Entwicklung eines jungen Hörers und vergleicht sie mit der Entwicklung der in diesen Untersuchungen aufgezeigten Veränderung der akustisch spektralen Analysen, so drängt sich die Vermutung auf, dass die aufgezeigte akustische Veränderung der spektralen Analysen die Grundlage für die phonologische Entwicklung eines Hörers bilden bzw. Ausdruck der phonologischen Entwicklungsvorgänge sind.
Die Ergebnisse meiner Untersuchung zeigten nun einerseits, dass eine spektral akustische Entwicklung bei Hörern nachzuweisen ist, und dass die Entwicklung des Hörens auch bei unterschiedlichen Voraussetzungen (Erstspracherwerb, Zweitspracherwerb, CI Hören) unter diesem Prinzip des Fortschreitens von spektraler (Vokalfensterlänge) zu spektral gedehnter Analyse (= Koartikulationsanalyse) verläuft.
Zu Beginn dieses Artikels verglich ich die spektrale Analyse mit dem Foto im visuellen Bereich. Eine gelängte spektrale Analyse (Koartikulationsanalyse) entspräche in diesem Bereich einem Panoramafoto.
Früh implantierte CI Hörer mit kurzer Taubheit folgen der oben aufgezeigten Entwicklungslinie, ihr Lebensalter entspricht in etwa der Hörerfahrung normal hörender Kinder. Später implantierte CI Hörer benötigen offensichtlich zumindest 5 Jahre, um die in der Abbildung gezeigten Entwicklungsschritte vom spektralen zum spektral gedehnten Hören setzen zu können.
Prä und postlingual Ertaubte mit langer Taubheit
Ist die Ertaubungsdauer sehr lang, so stehen sowohl prälingual als auch postlingual Ertaubte vor dem selben Problem: Es fehlen Ihnen passende Prototypen. Prälingual Ertaubte mit langer Ertaubungsphase befinden sich in einem Lebensalter, in dem es Ihnen fast unmöglich wird die Erwerbsschritte zwischen 5 und 18 Jahren nachzuvollziehen, um passende Prototypen anzulegen. Postlingual Ertaubte legten zwar Prototypen an, vergaßen diese aber durch den langen Zeitraum ihrer Ertaubung. Diese Tatsache ist eine Erklärung für die schlechten Perzeptionserfolge von CI Hörern mit langen Ertaubungsphasen, das Implantationsalter spielt unter diesen Voraussetzungen nur eine geringe Rolle.
Dies gilt nicht für sehr spät implantierte Hörer mit nur kurzer Ertaubungsdauer, also kurzer Unterbrechung ihrer Hörerfahrung. Es konnte in meiner Untersuchung gezeigt werden, dass diese Hörer sich wie Fremdsprachenlerner verhalten. Beide verfügen bereits über ein ausgebildetes Prototypen und Schablonenreservoir und können ihre neuen Hörerfahrungen sehr rasch eingliedern. Es ließ sich nachweisen, dass diese Hörer sehr bald ihre spektral gedehnten Analysewerkzeuge verwenden. Dies machen vermutlich auch erwachsene Fremdsprachenlerner. Die Unterschiedlichkeit im perzeptiven Erfolg, mit der ältere CI Hörer mit geringer Ertaubungszeit oder Fremdsprachenlerner ihre neuen Schalleindrücke analysieren können, hängt dabei aber auch von ihrer Geschicklichkeit oder inneren Beweglichkeit ab, mit der sie zu spektral gedehnten Analysen (Koartikulationsfenster) zurückfinden.
Dieses Zurückkehren zu und Verwenden von spektral gedehnten Analysefenstern (Koartikulationsfenster), wie dies unter normaler Hörentwicklung zwischen 5 Jahren und 18 Jahren Hörerfahrung besonders Verwendung findet, ist leider nicht selbstverständlich. Daraus erklärt sich der unterschiedliche perzeptive und produktive Erfolg von Fremdsprachenlernern und CI Hörern, die im Erwachsenenalter mit den neuen Höreindrücken konfrontiert werden. Meine Untersuchung zeigt, dass jene Hörer mit nicht gedehnten spektralen Fenstern perzeptiv schlechter abschnitten als jene, die ihre spektral gedehnten Fenster verwendeten.
Zusammenfassend kann also festgehalten werden:
- Früh implantierte CI Hörer verhalten sich wie Hörer im Erstspracherwerb und können
in der Schallanalyse der natürlichen Hörentwicklung folgen. Dies führt in der Regel zu positiven Hörerfolgen.
- Spät implantierte CI Hörer mit geringer Ertaubungsdauer:
Es konnte gezeigt werden, dass diese CI Hörer mit den neuen akustischen Eindrücken wie Fremdsprachenlerner umgehen. Dies bedeutet ein baldiges Umschalten auf spektral gedehnte Fenster, um die neuen, veränderten Schallsignale erfassen zu können, um sie einerseits zu passenden Schalblonen gesprochener, koartikulierter Sprache gestalten zu können, andererseits schon vorhandene Schablonen auf die neuen Schalleindrücke ziehen zu können.
- Früh oder spät Implantierte mit langer Ertaubungsdauer:
Prototypeneinträge fehlen, bei früher prälingualer Ertaubung konnten diese nicht angelegt werden, bei späterer, postlingualer Ertaubung mit langer Taubheit werden die Prototypen wieder vergessen. Diese beiden Gruppen stehen somit vor dem Problem in eine ihrem Lebensalter nicht gemäße Erwerbsphase einsteigen zu müssen, um prototypische Einträge erarbeiten und anlegen zu können.
Wie die Ergebnisse zeigen, gelingt dies kaum.
Das folgende Diagramm gibt die Ergebnisse spektraler Analysevorgänge wieder und zeigt bei Aufteilung der CI Hörer nach ihrer persönlichen Hörerfahrung auch in etwa dieselbe Verteilung in der Verwendung spektraler Fenster wie NORM Hörer.
Die beiden Darstellungen zeigen uns im Wesentlichen das Folgende:
1.) Die CI Hörer in meiner Untersuchung mit Hörerfahrungen bis 5 Jahrenverwenden alle spektrale Analysefenster mit 20ms Länge und verhalten sich demgemäß wie Kinder im Erstspracherwerb.
2.) Die CI Hörer mit 6 bis 13-jähriger Hörerfahrung verzichten mehrheitlich, wie dieNORM Probanden in diesem Lebensalter auch, auf ihre 20ms Analysefenster und dehnen ihre spektralen Fenster auf, um verbesserte Schablonen gesprochener, koartikulierter Sprache zu erhalten.
3.) NORM Hörer mit über 19 Jahren Hörerfahrung verwenden in bestimmten Hörsituationenwieder fast ausschließlich spektrale Fenster1. Dies ist auch bei einigen CI Hörern dieser Hörerfahrungsgruppe der Fall.
NORM Hörer: unter 100ms
L2 NORM Hörer: bis 200ms
CI-Hörer: zwischen 75ms und 300ms
Die Bedeutung des Zusammenspiels der 20ms Grundanalyse (Vokalfenster) mit den gedehnten Koartikulationsfenstern sei im folgenden kurz dargelegt.
Die gedehnten spektralen Analysefenster (=Koartikulationsfenster) spielen, wie schon mehrfach betont, für die Perzeption gesprochener Sprache, d.i. Koartikulation, ungewohnte Hörumgebung usw., eine große Rolle. Diese Perzeptionsvorteile aus den Analysen von gelängten Koartikulationsfenstern können offensichtlich jedoch nur dann zum Tragen kommen, wenn die Vokalfenster ebenfalls gelängt vorliegen, die 20ms lange Grundeinstellung verlassen wurde.
Das folgende Diagramm zeigt, dass sich mit Ausnahme von Proband 1 alle CI Hörer so verhalten. Sie dehnen ihre spektralen 20ms Fenster der reinen Vokalanalyse auf. Die grünen Balken sind die spektral gedehnten Koartikulationsfensterlängen, die roten Balken entsprechen den spektralen Analysefenstern bei reinen Vokalen.
Abb.: 60 Punkte waren für maximale Identifikationsleistung zu vergeben. Die über den Balken stehenden Zahlen bezeichnen die Hörerfahrung des Probanden. Die ersten beiden Probanden erhielten ihr CI erst vor wenigen Monaten. Das gleiche trifft auch auf jenen Probanden zu, der mit 37 Punkten und 8 Jahren Hörerfahrung bereits sehr gut perzipierte. Alle drei sind über 40 Jahre alt.
Deutlich ist in obigem Diagramm zu erkennen, dass die besseren Identifikationsleistungen der CI Hörer im Worttest dann erbracht werden, wenn die spektralen 20ms Analysefenster gedehnt sind und die Koartikulationsfenster in einem Bereich unter 200ms liegen.
Aus dem Konzept der Zeitfenster ergeben sich therapeutische Ansätze, um die sprachlich perzeptuellen Fähigkeiten eines CI Hörers mit schlechten Identifikationsergebnissen zu verbessern:
- Anheben des spektralen 20ms Fensters (Vokalfenster):
In der Untersuchung zeigte sich, dass bei manchen CI Hörern trotz ausreichend und im NORM Bereich liegenden Koartikulationsfenstern schlechte Perzeptionsergebnisse vorlagen. Diese Hörer verwendeten alle ihre 20ms Fenster.
Offensichtlich blockiert das Verweilen bei spektralen 20ms langen Vokalfenstern die richtige Einordnung der Analyseergebnisse aus den Koartikulationsfenstern.
Daher muss das 20ms Vokalfenster unter diesen Umständen gedehnt werden, um die gelängten Koartikulationsfenster verwenden zu können.
- Senken des spektral gelängten Koartikulationsfensters:
Übersteigt das spektral gelängte Fenster einen Wert von über 250ms, so erreichten die CI Hörer nur unterdurchschnittliche Perzeptionsergebnisse.
Offensichtlich kann mit solch stark gedehnten Fenstern Koartikulation nicht mehr richtig erfasst werden.
Daher muss die überdimensionierte Längung der Koartikulationsfenster auf einen Wert unter 250ms gebracht werden.
Zum Schluss sei noch auf einen wichtigen Aspekt spektraler Analyse verwiesen, der für CI Hörer von Bedeutung sein kann.
Es wurde von mir ein Frequenzbandtest entwickelt, der es ermöglicht, Beeinflussungen zu erfassen, wie sie bei gleichzeitiger tonotoper Erregung von Neuronen durch die Elektroden eines CI Gerätes auftreten können.
Solche Beeinflussungen werden mit herkömmlichen audiometrischen Tests nicht erfasst, da diese in der Regel nur die Wirksamkeit der Erregung an einer Elektrode abtesten, aber nicht die Auswirkungen von im Verbund feuernden Elektroden berücksichtigt.
In zumindest einem Fall konnte eine Beeinflussung solcher Art festgestellt werden, sodass die Ansteuerung anderer Elektroden angebracht scheint.
Dieser Frequenzbandtest zeigte auch, dass eine gute Frequenzbandperzeption noch nicht auf eine gute sprachliche Perzeptionsleistung schließen lässt. Diese Tatsache beweist einmal mehr die wichtige Rolle höherer neuronaler Vorgänge, die für die temporale und spektrale Analyse von Schallsignalen erforderlich sind, was in diesem Artikel versucht wurde aufzuzeigen.
In der Arbeitsgruppe Frenkenberger, Hummer, Leyrer, Keglevitz, Albegger an der Uni Salzburg, Institut für Sprachwissenschaft, wird neben der prosodischen Entwicklung von CI Hörern im Bereich temporaler Analyse, auch weiterhin diesem hier aufgezeigten Aspekt der spektralen Analyse-Entwicklung von CI Hörern nachgegangen, insbesondere wird unser Augenmerk in Zukunft auf der Entwicklung verbesserter Erhebungsmethoden spektraler Analyse von Vokalen und spektraler Koartikulationanalyse liegen.
Daran anschließend hoffen wir auch, therapeutisches Material für diesen Bereich entwickeln zu können.
10
Literatur
(Auswahl)
