DE19719989A1 - Meßverfahren zum Feststellen der auditiven Ordnungsschwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisch unterstütztes Meßverfahren zur ge­ naueren Feststellung der Ordnungsschwelle eines Menschen. Unter der Ordnungs­ schwelle wird in der Wahrnehmungs-Psychologie diejenige Zeitspanne verstanden, die zwischen zwei Sinnesreizen verstreichen muß, damit diese getrennt wahrgenom­ men und in eine zeitliche Reihenfolge, also eine Ordnung, gebracht werden können. Ausführliche Beschreibungen der Ordnungsschwelle und ihrer Bedeutung für die zeit­ liche Verarbeitung von Reizen in allen Sinnesbereichen finden sich in Prof. Ernst Pöppel "Grenzen des Bewußtseins", DVA Stuttgart (1985), ISBN 3421027358, Seiten 3642; in J. Ilmberger "Auditory Excitability Cycles in Choice Reaction Time and Order Threshold", Naturwissenschaften 73 (1986), S. 743-744; in N. v. Steinbüchel, J.Ilmberger, E.Pöppel "Selective Improvement of Auditory Order Threshold in Aphasic Patients", INTERNATIONAL JOURNAL OF PSYCHOPHYSIOLOGY, 11(1991), S. 78, in S. E. Veit "Sprachentwicklung, Sprachauffälligkeit und Zeitverarbeitung - eine Longi­ tudinalstudie", 1992, Dissertation an der Ludwig-Maximilians-Universität zu München, sowie in F. Warnke, "Der Takt des Gehirns. . .", VAK-Verlag Freiburg, (1995), ISBN 3924077711 .

Diese ausführlichen Literaturangaben werden gemacht, um eine Verwechslung der Ordnungsschwelle mit der Reaktionszeit zu vermeiden. Der deutliche Unterschied zwischen der Ordnungsschwelle und der Reaktionszeit wird vor allem in den beiden erstgenannten Literaturstellen herausgestellt. Die Reaktionszeit ist nämlich diejenige Zeitspanne, die ein Mensch benötigt, um überhaupt auf einen Sinnesreiz zu reagie­ ren. Sie beträgt nach Prof. Pöppel und Dr. Ilmberger stets ein ganzzahliges Vielfaches der Ordnungsschwelle. So stellt die Ordnungsschwelle gewissermaßen die innere Taktfrequenz unseres Gehirns dar. Eine Beschleunigung dieser inneren Taktfrequenz beispielsweise im auditiven Bereich führt fast regelmäßig zu einer Verbesserung der sprachlichen Kompetenz des betreffenden Menschen. In der Patentschrift der Bundes­ republik Deutschland DE 43 18 336 C1 "Verfahren und Vorrichtung zum Training der menschlichen Ordnungsschwelle", angemeldet am 2. Juni 1993, erteilt am 1. Juni 1994, wurde geschützt, daß sich die Ordnungsschwelle in Sinnesbereichen mit höhe­ ren, also langsameren Ordnungsschwellenwerten an Sinnesbereichen mit niedrige­ ren, also schnelleren Ordnungsschwellenwerten systematisch durch synchrone Dar­ bietung von Reizen im auditiven und/oder visuellen und/oder kinästhetischen Sinnes­ bereich trainieren läßt.

Um die Ordnungsschwelle beispielsweise im Hörbereich zu messen, werden der Ver­ suchsperson nach dem bisherigen Stand der Technik über einen Stereo-Kopfhörer nacheinander zwei kurze Klicks in festgelegtem Zeitabstand und in einer Zufallsrei­ henfolge rechts-links bzw. links-rechts zugespielt. Welcher der beiden Klicks jeweils zuerst ertönen wird, läßt sich also nicht voraussagen. Die Versuchsperson soll nach jedem Klickpaar lediglich angeben, ob der linke oder der rechte Klick als erster zu hö­ ren war. Der Untersucher verändert entweder selbst oder über einen vorbestimmten Algorithmus den Abstand der beiden Klicks voneinander beispielsweise im Bereich zwischen 100 und 20 Millisekunden und stellt dann fest, bei welchem Zeitabstand zwischen den beiden Klicks die Versuchsperson noch 80% der Klickpaare richtig zu­ geordnet hat.

Dieser Zeitabstand wird dann als die gegenwärtige auditive Ordnungsschwelle dieser Versuchsperson bezeichnet. Sie liegt bei gesunden Erwachsenen zwischen 30. . .40 Millisekunden, kann aber bei einzelnen Menschen in bestimmten Sinnesbereichen ständig oder kontextabhängig nur zeitweilig auch erheblich darüber liegen, ohne daß dieser Tatsache ein Krankheitswert zuzuschreiben wäre. Die visuelle Ordnungs­ schwelle wird nach derselben Meßmethode durch zwei nebeneinander aufblitzende Leuchtdioden ermittelt, deren Reihenfolge ebenfalls von der Versuchsperson zu be­ nennen ist. Die kinästhetische bzw. taktile Ordnungsschwelle wird dementsprechend durch zwei aufeinanderfolgende taktile Sinnesreize ermittelt.

Bei den im Verlauf dieser Beschreibung wiederholt erwähnten "Klicks" im auditiven Sinnesbereich handelt es sich nach dem bisherigen Stand der Technik durchweg um jeweils einen Rechteckimpuls mit einer Dauer von einer Millisekunde. Solche Impulse ließen sich schon Mitte der achtziger Jahre bei Beginn der Untersuchungen von Prof. Pöppel mühelos elektronisch erzeugen. Sie wurden jedoch bis zum heutigen Tage beibehalten. Wird ein derartiger Klick einem Kopfhörersystem zugeführt, so entsteht akustisch durch den aus lösenden elektrischen Impuls eine gedämpfte Schwingung der Kopfhörermembran, die sich als obenwellenreiche Luftschwingung mit einer Grundfrequenz von 500 Hertz dem Ohr mitteilt. Dieser Tatsache und ihren Auswirkun­ gen ist bei allen bisherigen Veröffentlichungen über die Ordnungsschwelle keine Be­ deutung zugemessen worden. Tatsächlich aber hat sich bei Reihenmessungen der Ordnungsschwelle mit Menschen unterschiedlichen Alters immer wieder herausge­ stellt, daß es offenbar mindestens zwei Möglichkeiten einer Fehlmessung der Ord­ nungsschwelle gibt:

• 1. Die Testperson orientiert sich nicht an der Klickreihenfolge, sondern an einem von ihr wahrgenommenen Unterschied in der Klangfarbe der beiden Schallereignisse. Da mögliche technische Ursachen, wie unterschiedliche Frequenzgänge der beiden Kopfhörersysteme oder eine Verpolung derselben ausgeschlossen wurden, dürften unterschiedliche Gehörgangsresonanzen der beiden Ohren der Testperson ursäch­ lich sein. Reihenmessungen von deutschen Hörgeräteakustikern, die bei zahlrei­ chen beidohrigen Hörgeräteanpassungen die Gehörgangsresonanzen beider Oh­ ren durch In-situ-Messungen festgestellt und dokumentiert haben, lassen erkennen daß unterschiedliche Gehörgangsresonanzen recht häufig vorkommen.
• 2. Die Testperson orientiert sich nicht an der Klickreihenfolge, sondern an einem von ihr vermeintlich wahrgenommenen Unterschied in der Tonhöhe der beiden Schall­ ereignisse. Hier dürfte eine Diplacusis die Ursache sein, d. h. die Testperson nimmt den oberwellenreichen Klick mit seiner Grundfrequenz von 500 Hertz tatsächlich auf beiden Ohren unterschiedlich hoch wahr und orientiert sich daran. Unter Dipl­ acusis versteht man im engeren Sinne die Erscheinung, daß ein Mensch ein und denselben Ton über seine beiden Ohren doppelt, also in verschiedener Tonhöhe wahrnimmt. Darüber hinaus haben Psychoakustiker jedoch festgestellt, daß die beiden Ohren jedes Menschen eine voneinander mehr oder weniger stark abwei­ chende Tonhöhenempfindung haben, was ebenfalls als Diplacusis bezeichnet wird. (Siehe u. a. G. van Brink "Dichotic pitch fusion", Journal of the Acoustic Society of America 59(6), Juni 1976, Seiten 1471-1476, ferner Edward M. Burns "Pure-tone pitch anomalies" Journal of the Acoustic Society of America 72(5), November 1982 Seiten 1394-1402, und C. Menke "Möchten Sie Ihre binaurale Fusion testen?" ELV-Journal 211995, Seiten 34-38). Dieses Phänomen wird den zahlreichen von dieser Erscheinung betroffenen gesunden Menschen normalerweise weder bewußt noch stört es sie, weil alle Menschen ja fast ausnahmslos mit beiden Ohren gleich­ zeitig dasselbe hören, so daß dann die binaurale Fusion der beiden unterschiedli­ chen Tonhöheneindrücke erfolgt. Dies kann somit als Erklärung für die Angaben von zahlreichen Versuchspersonen gelten, die beiden Klicks hätten eine unter­ schiedliche Tonhöhe, obwohl dies meßtechnisch nachweislich nicht der Fall ist.

Wenn aber diese beiden Möglichkeiten einer Ersatzstrategie beim Messen der Ord­ nungsschwelle unkontrolliert häufig vorkommen können, muß das Prinzip der bisheri­ gen Methode der Ordnungsschwellenmessung unter Verwendung von Klicks, also von Rechteckimpulsen mit einer Dauer von einer Millisekunde, überhaupt infragegestellt werden. Denn es wäre zeitlich und aufwandsmäßig bei jeder der inzwischen immer häufiger durchgeführten Messungen der Ordnungsschwelle weder zu vertreten, die Gehörgangsresonanzen beider Ohren der Versuchspersonen miteinander zu verglei­ chen, noch bei den betreffenden Versuchspersonen das Vorhandensein einer binaura­ len Diplacusis festzustellen.

Die Erfindung hat sich deshalb zur Aufgabe gestellt, die an sich als wichtige Aussage für die zentrale Hörwahrnehmung und Hörverarbeitung bewährte Methode der auditi­ ven Ordnungsschwellenmessung mittels zweier nacheinander angebotener Sinnesrei­ ze dadurch sicherer zu machen, daß anstelle der herkömmlichen Klicks, d. h. der Rechteckimpulse von je einer Millisekunde, geeignetere Reize verwendet werden, mit denen die oben beschriebenen Fehlmessungen bei einer zahlenmäßig recht großen Gruppe der Bevölkerung vermieden werden. Die erfindungsgemäße Verbesserung des Meßverfahrens der auditiven Ordnungsschwelle geht dabei weiterhin von dem im Prinzip bekannten und oben ausführlich dargestellten manuellen oder durch geeigne­ te Algorithmen automatisierten Ablauf zum Messen der Ordnungsschwelle aus. Ledig­ lich die in den beiden auditiven Sinnesreizen enthaltene Information wird so gestaltet, daß die oben erläuterten Fehlmessungen und weitere, möglicherweise noch nicht im einzelnen erkannte Ursachen von Fehlmessungen weitestgehend ausgeschlossen werden.

Erfindungsgemäß werden dazu anstelle der bisher benutzten beiden auditiven Sin­ nesreize mit je einem Schwingungszug von einer Millisekunde zwei Bursts aus mehre­ ren aneinandergereihten Schwingungszügen verwendet. Um die oben genannten Er­ satzstrategien zu umgehen und einen nicht tonal identifizierbaren auditiven Sinnesreiz zu erzeugen, werden erfindungsgemäß in jedem der beiden Bursts mehrere Einzel­ schwingungen unterschiedlicher Dauer und somit auch unterschiedlicher Frequenz in einem beliebigen Ausschnitt innerhalb des menschlichen Hörbereichs, also zwischen 20 und 20.000 Hertz, aneinandergereiht. Dies kann in einer Ausbildung der Erfindung gemäß Fig. 1, in der nur ein Burst abgebildet ist, mit einem Sweep aus Einzelschwin­ gungen mit Rechteckform geschehen. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wer­ den gemäß Fig. 2 statt der Einzelschwingungen mit Rechteckform beispielsweise auch Einzelschwingungen mit Dreiecksform, gemäß Fig. 3 auch Einzelschwingungen mit Si­ nusform oder auch Einzelschwingungen beliebiger anderer Wellenformen zu diesen beiden Bursts aneinandergereiht. Diese Bursts können, wie aus den Abbildungen zu erkennen, sowohl aufsteigende als auch absteigende Einzelschwingungsdauern, aber auch - ohne Abbildung - unstetige Einzelschwingungsdauern aufweisen. Ferner kann gemäß Fig. 4, in der beide Bursts abgebildet sind, von den beiden aufeinanderfolgen den Sinnesreizen der erste eine aufsteigende und der zweite eine absteigende Ein­ zelschwingungsdauer oder umgekehrt erhalten. In einer weiteren Ausbildung der Er­ findung kann beispielsweise auch weißes oder farbiges Rauschen für diese beiden Bursts verwendet werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht als Begrenzung des Erfindungsgedankens anzusehen sind, sondern daß vielmehr Verände­ rungen und Abwandlungen vom Fachmann leicht durchgeführt werden können, ohne den Grundgedanken und den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (10)

1. Meßverfahren zum Feststellen und/oder Trainieren der auditiven Ordnungsschwelle eines Menschen unter Verwendung von zwei definiert aufeinanderfolgenden auditiven Sinnesreizen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder dieser beiden Sinnesreize eine Dauer von mehr als einem Impuls hat und somit einen Burst darstellt.

2. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder dieser beiden Bursts aus Einzelschwingungen unterschiedlicher Einzeldauer und somit auch un­ terschiedlicher Frequenz in einem beliebigen Ausschnitt innerhalb des menschli­ chen Hörbereichs, also zwischen 20 und 20.000 Hertz, besteht.

3. Meßverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bursts aus Einzelschwingungen beliebiger Kurvenform bestehen.

4. Meßverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bursts aus Einzelschwingungen mit Rechteckform zusammengesetzt sind.

5. Meßverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bursts aus Einzelschwingungen mit Dreiecksform zusammengesetzt sind.

6. Meßverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bursts aus Einzelschwingungen mit Sinusform zusammengesetzt sind.

7. Meßverfahren nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bei­ den Bursts aus Einzelschwingungen mit unstetig veränderter Dauer zusammenge­ setzt sind.

8. Meßverfahren nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bei­ den Bursts aus Einzelschwingungen mit gegenläufig veränderter Dauer zusammen­ gesetzt sind.

9. Meßverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bursts aus weißem Rauschen bestehen.

10. Meßverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bursts aus farbigem Rauschen bestehen.