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Montag, 11.12.2017
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Wie sehende Menschen die Echoortung lernen

Abschätzen der Raumgröße durch Zungenschnalzen funktioniert erstaunlich gut

Schnalzen statt sehen: Auch sehende Menschen können lernen, den Raum um sich herum mittels Schall wahrzunehmen. In einem Experiment gelang dies Probanden schon nach kurzem Training erstaunlich präzise: Sie schätzen die Größe eines Raums bis auf vier Prozent korrekt ein. Hirnscans enthüllten, dass bei der Echoortung von Sehenden sowohl sensorische als auch motorische Hirnareale aktiv sind.
Auch Sehende können lkernen, sich durch Schall zu orientieren udn sogar Raumgrößen durch Echos zu schätzen.

Auch Sehende können lkernen, sich durch Schall zu orientieren udn sogar Raumgrößen durch Echos zu schätzen.

Fledermäuse, einige Meeressäuger und Vögel erfassen ihre Umwelt mittels Ultraschall. Die Echos ihrer Rufe verraten ihnen, wo Hindernisse oder Beutetiere sind und ermöglichen die räumliche Orientierung. Wir Menschen verlassen dagegen meist auf unser Augen oder allenfalls noch technische Ortungshilfen.

Viele Blinde haben jedoch gelernt, sich mittels Echoortung zu orientieren. Sie klopfen zum Beispiel mit einem Stock auf den Boden oder klicken mit der Zunge und lauschen dann den von Hindernissen oder Wänden im Raum erzeugten Echos dieses Schalls. Ihr Gehirn nutzt die für das Sehen nicht mehr benötigten Areale, um diese Signale zu verarbeiten.

Klickechos im Hirnscanner


Weniger bekannt aber war bisher, wie gut Sehende die Schall-Echoortung beherrschen und was dabei in ihrem Gehirn geschieht. Virginia Flanagin von der Ludwigs-Maximilians Universität München (LMU) und ihre Kollegen haben dies nun untersucht. Dafür entwickelten sie zunächst einen virtuellen Raum – ein akustisches Umfeld, das es ermöglicht, die Echoortung auch in der engen Röhre eines Magnetresonanz-Tomografen zu erforschen.


Dafür zeichneten die Forscher die Akustik einer Kapelle auf und reproduzierten die Laufzeiten des Schalls in diesem Raum mit Hilfe von Mikrophonen und Lautsprechern. Durch Echoverzögerungen ließ sich die Größe dieses virtuellen Raums zudem variieren. Im Test sollten sehende und ein blinder Proband nun anhand von Klicklauten abschätzen, wie groß dieser Raum war. Die Laute wurden dabei entweder per Computer generiert oder von den Teilnehmern mit ihrer Zunge erzeugt.

Erstaunlich genaue Ortung


Es zeigte sich: Auch Sehende beherrschen die Echoortung nach ein wenig vorhergehendem Training erstaunlich gut: "Allen Teilnehmenden ist es gelungen, sogar kleinste Unterschiede in der Raumgröße wahrzunehmen", berichtet Lutz Wiegrebe von der LMU. Ein Proband konnte die Raumgrößen sogar so genau nennen, dass seine Angaben nur um höchstens vier Prozent von der tatsächlichen Größe abwichen.

Dabei fiel aber ein Phänomen auf: Sollten sich die sehenden Probanden anhand von computergenerierten Klicklauten orientieren, gelang dies kaum. Durften sie aber selbst mit der Zunge schnalzen, verbesserte sich ihre Echoortung deutlich, wie die Forscher berichten.

Sensorische und motorische Areale gekoppelt


Eine Erklärung dafür enthüllte die funktionelle Magnetresonanz-Tomografie (fMRT): "Bei der Echoortung gibt es eine ganz enge Kopplung zwischen sensorischem und Motor-Kortex", sagt Flanagin. Beide Areale feuerten, wenn die Probanden ihre Umgebung mittels Zungenschnalzen zu erfassen versuchten – und erst diese Kombination beider Hirnareale scheint bei Sehenden eine gute Echoortung zu ermöglichen.

"Unsere Daten liefern damit Hinweise darauf, dass die menschliche Echoortung ein von aktiver Wahrnehmung gestützter Prozess ist – sowohl in Bezug auf das Verhalten als auch auf die Hirnaktivität", konstatieren die Forscher.

Im Gegensatz dazu feuerte bei dem blinden Probanden vor allem der visuelle Cortex. "Das zeigt, wie plastisch das menschliche Gehirn ist. Der visuelle primäre Kortex kann offenbar auditive Aufgaben übernehmen", sagt Wiegrebe. Bei den sehenden Probanden reagierte die Sehrinde dagegen kaum auf die Echoortung – sie ist fast ausschließlich auf optische Aufgaben ausgerichtet. (Journal of Neuroscience, 2017; doi: 10.1523/JNEUROSCI.1566-12.2016)
(Ludwig-Maximilians-Universität München, 26.01.2017 - NPO)
 
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