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Astronomie+Physik

Dreidimensionale Höreindrücke dank Bewegung

Auch Enterfungsinformationen können wir dem Schall entnehmen. (Illustration: Pixsooz/iStock)

Kommt dieses Geräusch von nah oder fern? Information über die Distanz zu einer Schallquelle kann etwa im Fall einer Bedrohung sehr wichtig sein. Nun haben Forscher erstmals belegt, dass der Mensch für diese akustische Herausforderung ein Konzept nutzt, das bisher vom Sehsinn bekannt war: die Bewegungsparallaxe. Wir können demnach die Entfernung zu einer Schallquelle besser einschätzen, wenn wir uns beim Lauschen bewegen.

Der Sehsinn und der Hörsinn sind unsere Fernantennen: Wir können in die Weite blicken und auch Geräusche wahrnehmen, die von entfernten Quellen stammen. „Es ist für den Menschen allerdings sowohl visuell als auch akustisch schwierig, die Entfernung von Objekten zu bestimmen“, sagt Wiegrebe von der Ludwig-Maximilians-Universität München. Beim Sehsinn sind die entsprechenden optischen Verfahren recht gut bekannt, beim Hörsinn weniger. Die Herausforderung beim Hören ist, unterscheiden zu können, ob es sich um ein leises Geräusch in der Nähe oder ein ursprünglich lautes Geräusch in der Ferne handelt, denn beides kann mit gleicher Lautstärke unsere Ohren erreichen.

Vom Sehsinn bekannt

Im Fall des Sehens ist bekannt, dass der Mensch zur Einschätzung von Entfernungen unter anderem die Parallaxe nutzt: „Wenn wir uns selbst bewegen, bewegt sich ein nahes Objekt in unserem Gesichtsfeld stärker als ein entferntes. Diese relative Bewegung gibt uns Aufschluss über die Entfernung“, erklärt Wiegrebe das Prinzip. Er und seine Kollegen sind nun der Frage nachgegangen, ob der Mensch auch zur akustischen Distanzeinschätzung Informationen aus der Bewegungsparallaxe ziehen kann.

Für ihre Studie führten die Forscher Experimente mit Freiwilligen in einem echofreien Raum durch, damit sie keine Rückschlüsse über die Entfernung der Geräuschquellen anhand der Reflexionen des Schalls ziehen konnten. Die Test-Töne kamen aus Lautsprechern in unterschiedlicher Distanz zu den Probanden. Mit verbundenen Augen sollten sie zuordnen, welcher von zwei Tönen aus einer kürzeren Entfernung kam. Während dieser Versuche zeichneten die Forscher außerdem die Bewegungen der Versuchsteilnehmer auf.

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Positionsveränderungen der Ohren bringen’s

Die Auswertungen ergaben: „Teilnehmer, die ihren Oberkörper seitlich bewegten, sodass sich die Schallquellen mal mehr links und dann mehr rechts von ihnen befanden, konnten die relative Entfernung der Töne besser einschätzen“, berichtet Wiegrebe. Die Forscher schließen daraus, dass Menschen intuitiv die Bewegungsparallaxe beim Hören nutzen, um die Distanz von Schallquellen besser zu orten. Ähnlich wie beim Sehen entstehen akustische Effekte durch die Bewegung, die Rückschlüsse auf die Entfernung der Schallquelle ermöglichen. Die Probanden waren dadurch sogar noch in der Lage, einen Entfernungsunterschied der beiden Lautsprecher von nur 16 Zentimetern herauszuhören, berichten die Forscher.

Wie weitere Experimente belegten, scheint bei der akustischen Nutzung der Bewegungsparallaxe wichtig zu sein, dass eine Person die Bewegungen selbst steuert. Die Forscher testeten dazu die Fähigkeit der Probanden, die Distanz zu erkennen, wenn sie auf einer automatischen Plattform passiv bewegt wurden. In einem weiteren Test veränderten sie hingegen die Positionen der Schallquellen. So zeigte sich: Am besten konnten die Teilnehmer die Entfernungen unterscheiden, wenn sie sich selbst bewegten.

„Die Wechselwirkung zwischen der Eigenbewegung und dem auditorischen System ist bemerkenswert“, sagt Wiegrebe. Offenbar gelingt es dem Gehirn dadurch, die erwartete Änderung der räumlichen Eigenschaften der Schallquellen besser auszuwerten, erklären die Forscher. Dies ist ist ihnen zufolge auch besonders in Situationen von Vorteil, in denen mehrere Geräusche gleichzeitig aus verschiedenen Richtungen kommen. „Um zum Beispiel auf einer Party Geräusche auseinanderzuhalten, hilft es, einfach loszugehen. Durch die Bewegung ändern sich die binauralen Eigenschaften und wir erkennen, welche Schallquellen näher sind“, so Wiegrebe.

Quellen: Ludwig-Maximilians-Universität München, Originalveröffentlichung: PNAS, doi: 10.1073/pnas.1712058115

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Rho|do|den|dron  auch:  Rho|do|dend|ron  〈n. od. m.; –s, –den|dren; Bot.〉 Angehöriger einer Gattung immergrüner Heidekrautgewächse mit großen weißen od. rosa bis violetten Blütendolden ... mehr

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