Audio-taktiles Kurzzeitgedächtnis

Wir Menschen nehmen ganzheitlich wahr. Versetzen wir beispielsweise die Saite eines Cellos in Schwingung, verschmelzen der hörbare (auditive) und der spürbare (hier, die Vibration der Saite, allgemein der taktile) Eindruck. Dadurch verbessert sich unsere Wahrnehmung: Angeborene oder gegenstandsbedingte Ungenauigkeiten oder Schwächen in einem, z. B. im auditiven, Sinn lassen sich durch die genauere oder stärkere Verarbeitung in einem weiteren, z. B. taktilen, Sinn ausgleichen. Hört man eine Schwingung etwa schlechter oder gar nicht, weil es laut ist, kann man die Art der Schwingung der Cellosaite ihre Frequenz und ihre Stärke z. B. immer noch spüren. Das übergeordnete Ziel des Projektes lautet, jene Verarbeitungsschritte des menschlichen Geistes und Gehirns unter die Lupe zu nehmen, die das Verschmelzen oder die Integration gehörter und gespürter Eindrücke ermöglichen. Allgemein erfolgt diese Integration in einer Form von kurzdauerndem Gedächtnis: dem Kurzzeitgedächtnis, das die aktuellsten Sinneseindrücke umfasst. Unsere Forschung soll Erkenntnisse liefern, die in die Entwicklung noch effektiverer Sinnesprothesen einfließen können, z. B. in die Entwicklung von Hörgeräten, die nicht nur das Hören, sondern auch das Spüren nutzen. Unser theoretischer Ausgangspunkt ist ein neues Modell des audio-taktilen Kurzzeitgedächtnisses. Es verfügt über eine Art innere Uhr, die gleichzeitig eintreffende Merkmale, die in unterschiedlichen Gehirngebieten vorverarbeitet werden, als zum selben Zeitpunkt gehörend markiert. Kraft dieser Markierung weiß unser Gehirn: Diese im Gehirn verteilt verarbeiteten Merkmale unterschiedlicher Sinne erfolgten zeitgleich, gehören zusammen und müssen gemeinsam in einem Eindruck integriert werden. Wir verwenden Laborexperimente, in denen menschliche Leistungen beim Hören und Spüren untersucht werden, um das Modell zu prüfen. Auf Basis des Modells der inneren Uhr werden punktgenaue Vorhersagen getroffen, z. B. dass sich Menschen mehr aufs Spüren verlassen sollten, wenn sie aktuell weniger gut hören können. Durch den wiederholten Vergleich experimenteller und vorhergesagter Daten sollen Fehler im Modell gefunden und Schritt für Schritt beseitigt werden. Das Projekt umfasst grundständige Forschung zum audio-taktilen Kurzzeitgedächtnis und prüft neue theoretische Annahmen, z. B. welche Sinneseindrücke trotz Ungleichzeitigkeit noch als gleichzeitig wahrgenommen werden. Überdies liefert es die Grundlagen für Anwendungen, wie die Entwicklung intelligenter Algorithmen für audio-taktile Hörgeräte. Die interdisziplinäre Kooperation der Universität Wien (Institut für Psychologie der Kognition, Emotion, und Methoden; Ulrich Ansorge, Paul Seitlinger, Marie-Luise Augsten) und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (Institut für Schallforschung; Bernhard Laback) wird gefördert vom Österreichischen Forschungsfonds FWF (Gesamtbudget: EUR 235.623,79).

Titel. Taktiles und auditorisches Kurzzeitgedächtnis und Wahrnehmung Kontext/Theorie. Das Projekt ergänzte bestehende Modelle des taktilen menschlichen Kurzzeitgedächtnisses (KZG), um auch auditorische Verarbeitung zu umfassen. Zu dem Zweck beziehen wir uns auf die Theorie des Kontextabrufs für ein neues intermodales KZG-Modell und nehmen an, dass sukzessive Reize (z. B. taktile vs. auditorische wahrgenommene Frequenzen) in einen gemeinsamen, sich entfaltenden Kontext übergehen: Die Verknüpfungen zwischen Reizen und Kontexten werden später für den Abruf der Reizinformation verwendet, etwa um Frequenzen aus dem Gedächtnis zu vergleichen. Kernmerkmale de neuen KZG-Modelles sind (1) die Integration unterschiedliche Quellen der Gedächtnisinterferenz; und (2) eine mechanistiche Erklärung statistisch optimaler Engscheidungen auf der Basis unterschiedlicher modalitätsspezifischer Schichten und intermodal geteilter Schichten zur Kontextrepräsentation. Ziele / Hypothesen. Teil I des Projektes war mit taktilem KZG befasst. Die wesentliche Hypothese war, dass die Erinnerung an taktile Vibrationsfrequenzen durch Kontexte, in denen mehrere Reize ineinander übergehen, erfolgt, und daher Kontext-Reiz-Bindungsfehler resultieren können. In Teil II wollten wir das Modell auf eine weitere Sinnesmodalität erweitern: Hören. Wir haben eine Modellversion geprüft, die Kontextbindungen für Merkmale und zeitliche Positionen erlaubt. Ansatz / Methoden. Die Hyothesen zur taktilen Modalität wurden in vier Experimenten geprüft (zwei pro Teil). Dabei haben wir eine Aufgabe verwendet, bei der Reize nach einer zeitlichen Verzögerung verglichen werden mussten. Die Daten wurden modellbasiert simuliert und analysiert, um Annahmen des taktilen KZG-Modells zu detaillieren und rigorosen Gültigkeitsprüfungen zu unterziehen. In einem weiteren Experiment haben wir Daten in der auditiven Modalität erhoben (in Teil II). Originalität / Innovation. Ein neues, realistischeres KZG-Model wurde entwickelt, um taktile und auditive KZG-Leistungen zu erklären. Das Modell und seine Prüfungen beantworten wichtige offene Forschungsfragen zum taktilen KZG, eine immer noch wenig erforschte Domäne. Das erweiterte und geprüfte Modell wird ein neues Licht auf die menschliche taktile Wahrnehmung. Das Projekt ist unter Anwendungsperspektive hochaktuell: Ein gültiges Modell menschlicher taktiler Wahrnehmung sollte für Innovationen von Anwendungen in diesem Bereich, die erzwungene taktile Rückmeldungen, sehr nützlich sein. Wichtigst involvierte Forscher. Prof. Dr. Ulrich Ansorge, Dr. Paul Seitlinger, Doz. Dr. Bernhard Laback