Zentrale Verarbeitung von Hörinformation

Wir interessieren uns für die Verarbeitung auditorischer Information in den Funktionsschleifen frontaler Gehirnregionen und wie diese mit der zentralen Hörbahn zusammenwirken. Ableitungen bei Patienten mit implantierten Elektroden zur tiefen Hirnstimulation zeigten, dass Informationen während eines auditorischen Oddball-Paradigmas und eines Sprachverarbeitungsparadigmas bereits in subkortikalen Hirnarealen verarbeitet werden. Verhaltensrelevante Signale werden von dort an übergeordnete kortikale Regionen weitergeleitet. Da bei Patienten neuronale Aktivität über implantierte Elektroden nur in medizinisch festgelegten Hirnregionen aufgezeichnet werden kann, haben wir ein auditorisches Oddball-Paradigma bei Ratten etabliert. Dieses umfasst einen Zielton, einen Distraktorton und einen Standardton unterschiedlicher Frequenzen. Die dabei gewonnenen neuronalen Daten zeigen, dass die evozierten Potenziale denen der Patienten vergleichbar sind. Derzeit nutzen wir das Oddball-Paradigma in einem Verhaltensansatz, um die optimale Stimulationsstrategie für zentrale Hörimplantate zu ermitteln.
Schwerhörigkeit oder Hörverlust bei Erwachsenen gilt als Risikofaktor für die Entwicklung einer Demenz. Bislang ist jedoch unklar, ob dies auf einen sozialen Rückzug der Patienten oder auf eine durch den Hörverlust ausgelöste Veränderung neuronaler Netzwerke mit daraus resultierenden kognitiven Beeinträchtigungen zurückzuführen ist. Um diese Frage unabhängig von der eigentlichen Sprachfähigkeit zu untersuchen, interessieren wir uns für mögliche Veränderungen des Verhaltens und der neuronalen Aktivität nach Hörverlust bei Ratten. Erste Untersuchungen zeigen bei ertaubten erwachsenen Ratten langfristige Lern- und Gedächtnisdefizite sowie verminderte soziale Interaktionen. Da aufgrund der fortschreitenden Vernetzung des reifenden Gehirns Schädigungen in frühen Entwicklungsphasen nicht nur zu lokalen Störungen, sondern auch zu Fehlbildungen neuronaler Schaltkreise führen, die mit Verhaltensdefiziten und sogar neuropsychiatrischen Störungen verbunden sein können, ist ein weiterer Ansatz die Untersuchung von Verhalten und neuronaler Aktivität nach Hörverlust bei juvenilen Ratten.
Decker FM, Jelinek J, Korb K, Fogaing Kamgaing F, Alam M, Krauss JK, Hermann EJ, Schwabe K. Neural processing of auditory stimuli in rats: Translational aspects using auditory oddball paradigms. Behav Brain Res. 2025 Jan 9;482:115428. Epub ahead of print.
Stenzel M, Alam M, Witte M, Jelinek J, Armbrecht N, Armstrong A, Kral A, Krauss JK, Land R, Schwabe K, Johne M. Exploring the cognitive effects of hearing loss in adult rats: Implications for visuospatial attention, social behavior, and prefrontal neural activity. Neuroscience. 2025 Jan 9;564:97-109.
Jelinek J, Johne M, Alam M, Krauss JK, Kral A, Schwabe K. Hearing loss in juvenile rats leads to excessive play fighting and hyperactivity, mild cognitive deficits and altered neuronal activity in the prefrontal cortex. Curr Res Neurobiol. 2024 Jan 29;6:100124.
Johne M, Helgers SOA, Alam M, Jelinek J, Hubka P, Krauss JK, Scheper V, Kral A, Schwabe K. Processing of auditory information in forebrain regions after hearing loss in adulthood: Behavioral and electrophysiological studies in a rat model. Front Neurosci. 2022 Nov 10;16:966568.
Knipper M, van Dijk P, Schulze H, Mazurek B, Krauss P, Scheper V, Warnecke A, Schlee W, Schwabe K, Singer W, Braun C, Delano PH, Fallgatter AJ, Ehlis AC, Searchfield GD, Munk MHJ, Baguley DM, Rüttiger L. The Neural Bases of Tinnitus: Lessons from Deafness and Cochlear Implants. J Neurosci. 2020 Sep 16;40(38):7190-7202.
Beck AK, Sandmann P, Dürschmid S, Schwabe K, Saryyeva A, Krauss JK. Neuronal activation in the human centromedian-parafascicular complex predicts cortical responses to behaviorally significant auditory events. Neuroimage. 2020 May 1;211:116583.
Beck AK, Lütjens G, Schwabe K, Dengler R, Krauss JK, Sandmann P. Thalamic and basal ganglia regions are involved in attentional processing of behaviourally significant events: evidence from simultaneous depth and scalp EEG. Brain Struct Funct. 2018 Jan;223(1):461-474.
Schepers IM, Beck AK, Bräuer S, Schwabe K, Abdallat M, Sandmann P, Dengler R, Rieger JW, Krauss JK. Human centromedian-parafascicular complex signals sensory cues for goal-oriented behavior selection. Neuroimage. 2017 May 15;152:390-399.
Kooperationen
Prof. Thomas Lenarz, PD Verena Scheper (Klinik für Hals-, Nasen-, Ohrenheilkunde, MHH)
Prof. Andrej Kral (Institut für AudioNeuroTechnologie, VIANNA)
Prof. Georg Klump (Department für Neurowissenschaften, UOL)
Prof. Jochem Rieger (Department für Psychologie, Angewandte Neurokognitive Psychologie, UOL)
Prof. Christiane Thiel (Department für Psychologie, Biologische Psychologie, UOL)
Prof. Esther Ruigendijk (Institut für Niederlandistik, UOL)
Förderung
Excellenzcluster H4a