Psychoakustik und auditive Wahrnehmung

Die Psychoakustik ist die Lehre von der Beziehung zwischen den physikalischen Eigenschaften des Schalls und der von ihm hervorgerufenen Wahrnehmung. Sie untersucht, wie die Dimensionen eines akustischen Signals, wie Frequenz, Intensität und Zeit, vom Ohr und dem auditiven Nervensystem in die Empfindungen von Tonhöhe, Lautstärke, Klangfarbe, Ort und Bedeutung umgewandelt werden. Innerhalb der Audiologie bildet sie die perzeptive Grundlage für das Verständnis des normalen Hörens, die Charakterisierung von Hörverlusten und die Entwicklung von Maßnahmen und Geräten, die in der auditiven Rehabilitation eingesetzt werden.

Definition

Psychoakustik ist der Zweig der Psychophysik, der sich damit befasst, wie physikalische akustische Reize auf auditive Empfindungen und Wahrnehmungen abgebildet werden, und auditive Wahrnehmung ist die resultierende subjektive Erfahrung und Interpretation von Schall durch den Hörer.

Scope

Dieser Bereich führt den Leser in die perzeptive Seite des Hörens ein: die psychophysischen Methoden, die Reiz und Empfindung in Beziehung setzen, die grundlegenden perzeptiven Dimensionen des Schalls und die auditiven Prozesse, die Sprach- und räumliche Informationen aus komplexen akustischen Eingaben gewinnen. Er gliedert das detaillierte Material in Themen zu Frequenz, Intensität und Lautstärke; zeitliche Verarbeitung und Tonhöhe; Sprachwahrnehmung und Verständlichkeit; binaurales Hören und Lokalisation; sowie auditive Adaptation und Ermüdung. Dies wird als Referenz- und Lehrmaterial und nicht als klinische Leitlinie behandelt.

Sub-topics

• Auditorische Adaption und Ermüdung
• Binaurales Hören und Schalllokalisation
• Frequenz, Intensität und Lautheitswahrnehmung
• Sprachwahrnehmung und Sprachverständlichkeit
• Zeitliche Verarbeitung und Tonhöhenwahrnehmung

Core questions

• Wie bilden sich die physikalischen Dimensionen des Schalls auf die perzeptiven Dimensionen von Tonhöhe, Lautstärke und Klangfarbe ab?
• Was sind die Grenzen der menschlichen auditiven Auflösung in Frequenz, Intensität und Zeit?
• Wie extrahiert das auditive System Sprach- und räumliche Informationen aus komplexem Schall?
• Wie verändern sich diese perzeptiven Fähigkeiten bei Hörverlust?

Key concepts

• Psychophysik und die Reiz-Empfindungs-Beziehung
• Absolute und Unterschiedsschwellen
• Frequenzselektivität und das kritische Band
• Tonhöhe, Lautstärke und Klangfarbe als perzeptive Dimensionen
• Zeitliche Auflösung und zeitliche Integration
• Binaurale Hinweise und Schalllokalisation
• Maskierung und die Hörbarkeit von Geräuschen im Lärm

Mechanisms

Die Cochlea führt eine Frequenz-Orts-Abbildung entlang der Basilarmembran durch, sodass verschiedene Frequenzen unterschiedliche Populationen von Haarzellen und auditiven Nervenfasern erregen; diese tonotopische Organisation liegt der Frequenzselektivität und dem kritischen Band zugrunde. Die Intensität wird durch die Feuerrate und die Anzahl der rekrutierten Fasern kodiert, und die wahrgenommene Lautstärke nimmt als kompressive Funktion des physikalischen Pegels zu. Zeitliche Informationen bleiben durch die Phasenkopplung des Nervenfeuerns erhalten, was die Verarbeitung der Zeitumhüllenden, die Tonhöhe komplexer Töne und die interauralen Hinweise, die zur Lokalisation verwendet werden, unterstützt. Auditive Wahrnehmung entsteht, wenn zentrale Bahnen diese spektralen und zeitlichen Codes integrieren, wodurch der Hörer Schallquellen trennen und bedeutungsvolle Muster wie Sprache wiederherstellen kann.

Clinical relevance

Psychoakustische Prinzipien beschreiben, warum Hörverlust mehr als nur die einfache Hörbarkeit beeinträchtigt: reduzierte Frequenzselektivität, abnormes Lautstärkewachstum (Rekruitment) und beeinträchtigte zeitliche und binaurale Verarbeitung prägen alle, wie betroffene Hörer Schall, insbesondere Sprache im Lärm, erleben. Das Verständnis dieser Zusammenhänge hilft, die Begründung für audiometrische Tests und das Design von Hörgeräten zu erklären. Das hier dargestellte Material ist deskriptiv und lehrreich und keine Grundlage für individuelle Diagnosen oder Behandlungsentscheidungen.

Evidence & guidelines

Ein Großteil der grundlegenden Evidenz in diesem Bereich stammt aus kontrollierten psychophysischen Experimenten an normalhörenden und hörgeschädigten Personen, zusammengefasst in Standardwerken wie Moore (2012) und Zwicker und Fastl (1999). Messkonventionen für Größen wie Lautstärkepegel und Isophonkurven sind in internationalen akustischen Normen kodifiziert, und diese standardisierten Beziehungen untermauern klinische und technische Anwendungen.

History

Die quantitative Erforschung des Hörens entwickelte sich aus der Psychophysik des neunzehnten Jahrhunderts, doch die moderne Psychoakustik nahm im zwanzigsten Jahrhundert mit der Entwicklung der elektrischen Klangerzeugung und -messung Gestalt an. Arbeiten in den Bell Laboratories zu Lautstärke, Maskierung und der Artikulation von Sprache, zusammen mit Stevens und Kollegen' Skalierung von Tonhöhe und Lautstärke in den 1930er Jahren, etablierten die Methoden des Feldes. Nachfolgende Forschungen zum kritischen Band, zur zeitlichen Verarbeitung und zum binauralen Hören erweiterten diese Grundlagen und verbanden die Wahrnehmung mit kochleären und neuronalen Mechanismen.

Key figures

• Stanley Smith Stevens
• Harvey Fletcher
• Eberhard Zwicker
• Reinier Plomp
• Brian C. J. Moore

Seminal works

• stevens-1937
• plomp-levelt-1965

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen Psychoakustik und Audiologie?

Die Psychoakustik ist die Grundlagenwissenschaft, die untersucht, wie Schall wahrgenommen wird, indem sie die Beziehung zwischen akustischen Reizen und auditiven Empfindungen erforscht. Die Audiologie ist die klinische Disziplin, die dieses und verwandtes Wissen zur Beurteilung und Behandlung des Hörens anwendet. Die Psychoakustik liefert einen Großteil der perzeptiven Theorie, die audiologischen Tests und Geräten zugrunde liegt.

Warum ist lauter Schall für das auditive System nicht einfach 'mehr' eines leisen Schalls?

Weil perzeptive Dimensionen wie die Lautstärke nicht-linear mit dem physikalischen Pegel zunehmen und weil die Cochlea Schall bei unterschiedlichen Intensitäten unterschiedlich verarbeitet. Hörverlust kann diese Beziehung weiter verändern, sodass gleiche physikalische Pegeländerungen nicht immer gleiche Empfindungsänderungen hervorrufen.