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Towards improving selective hearing in cochlear-implant listeners
Martin Julius Lindenbeck
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Psychologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium Naturwissenschaften: Psychologie
Betreuer*innen
Bernhard Laback ,
Ulrich Ansorge
DOI
10.25365/thesis.79673
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-20471.85506.749722-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Selektives Hören, also das Fokussieren auf eine Zielschallquelle in Anwesenheit von Störschallquellen, ist bei Nutzer:innen von Cochlea-Implantaten (CIs) verglichen mit Normalhörenden (NH) erheblich beeinträchtigt. Aktuelle CI-Systeme erlauben Sprachverständnis in Ruhe. Sie haben jedoch Schwierigkeiten, die nuancierten NH-Reizmerkmale, insbesondere zeitliche Tonhöhe und interaurale Laufzeitdifferenz (ITD), zugänglich zu machen, die für selektives Hören erforderlich sind. Diese Dissertation untersucht grundlegende Ansätze zur Verbesserung des selektiven Hörens bei CI-Hörer:innen, indem sie Einschränkungen beim Zugang zu salienten zeitlichen Reizmerkmalen adressiert. Vier psychophysikalische Studien mit CI-Hörer:innen wurden durchgeführt. Die erste Studie zeigte, dass das periodische Einfügen von Pulsen mit kurzen Inter-Puls-Intervallen (SIPI) in amplitudenmodulierte (AM) hochratige Pulsketten die zeitliche Tonhöhensensitivität signifikant verbessert, insbesondere bei niedrigen AM-Tiefen. Die zweite Studie zeigt, dass SIPI-basierte Tonhöhe eine höhere perzeptive Salienz aufweist als AM-basierte Tonhöhe. Die dritte Studie zeigte, dass Kanalinteraktionen zwischen Elektroden bei Zweielektrodenstimulation mit niedriger Pulsrate die zeitliche Sensitivität in Abhängigkeit der Elektrodenasynchronität und des Elektrodenabstands beeinträchtigen. Die Ähnlichkeit der Resultate bei unilateraler (zeitliche Tonhöhe) und bilateraler (ITD) Stimulation zeigt Evidenz für einen peripheren Ursprung der Beeinträchtigung. Die vierte Studie zeigte starke Übereinstimmung der nachteiligen Effekte der Asynchronität zwischen den Elektroden auf die unilaterale zeitliche Tonhöhensensitivität für Stimulation mit niedriger Rate, hoher Rate und AM, oder SIPI. Eine Analyse modellierter Hörnervenantworten deutet auf eine durch Kanalinteraktionen induzierte Erhöhung der effektiven Stimulationsrate sowie schlechterer AM-Kodierung als Ursachen hin. Zusammengenommen bietet diese Dissertation grundlegende Ansätze zur Verbesserung von Stimulationsstrategien, sowohl auf Einzelektrodenebene als auch elektrodenübergreifend, hinsichtlich der Verbesserung der Wahrnehmung zeitlicher Reizmerkmale und damit als ein Schritt hin zu selektivem Hören mit CIs.
Abstract
(Englisch)
Selective hearing, the ability to focus on a desired sound source amidst competing sound sources, is significantly impaired in cochlear-implant (CI) users compared to individuals with normal hearing (NH). Current CI systems, while effective for speech understanding in quiet environments, struggle to replicate the nuanced NH timing cues, particularly temporal pitch and interaural time difference (ITD), required for selective hearing in noisy or complex acoustic settings. These deficits stem both from constraints of the CI electrode-neuron interface and ineffective encoding of timing cues in speech-focused CI stimulation strategies. This doctoral thesis investigates basic approaches towards enhancing selective hearing in CI listeners by addressing limitations in access to salient timing cues. Four psychophysical studies with human CI listeners were conducted to explore stimulation approaches aimed at improving timing-cue perception. The first study demonstrated that inserting short inter-pulse interval (SIPI) pulses into amplitude-modulated (AM) high-rate pulse trains significantly improves temporal-pitch sensitivity, particularly at low AM depths. The second study revealed that SIPI-based cues generally yield higher perceptual salience than AM-based cues. The third study showed that channel interactions in dual-electrode low-rate stimulation degrade timing sensitivity, depending on between-electrode asynchrony and electrode separation. The similarity of effects for unilateral (temporal pitch) and bilateral (ITD) stimulation suggest a monaural peripheral origin. The fourth study, focusing on unilateral temporal-pitch sensitivity, revealed that the detrimental between-electrode asynchrony effects are similar for low-rate, high-rate AM, and SIPI stimulation. Analysis of modeled auditory nerve responses suggests that channel interaction-induced increases in effective rate and coarser AM coding are the causes underlying the asynchrony effects. Taken together, this thesis provides basic approaches for improving stimulation approaches, both on the single-electrode level as well as with respect to the across-electrode timing, towards improving timing-cue perception - and thereby a step towards selective hearing - in future CI systems.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Selektives Hören Cochleaimplantat Zeitliche Tonhöhe Interaurale Laufzeitdifferenz Psychophysik Phänomenologische Modellierung Kurze Interpuls-Intervalle Kanalinteraktion
Schlagwörter
(Englisch)
selective hearing cochlear implant temporal pitch interaural time difference psychophysics phenomenological modeling short inter-pulse intervals channel interaction
Autor*innen
Martin Julius Lindenbeck 
Haupttitel (Englisch)
Towards improving selective hearing in cochlear-implant listeners
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
vii, 184 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Olivier Macherey ,
Jan Wouters
Klassifikation
77 Psychologie > 77.30 Allgemeine Psychologie. Allgemeines
AC Nummer
AC17717535
Utheses ID
75649
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 298 |