Reweighting of binaural cues: generalizability and applications in cochlear implant listening

Autor: Klingel, Maike
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
DOI: 10.25365/thesis.72842
Popis: Normalhörende verwenden sowohl die interaurale Laufzeit- (ITD) als auch Pegeldifferenz (ILD) zur Schalllokalisation in der Horizontalebene. Diese beiden binauralen Merkmale werden, hauptsächlich auf Basis der Frequenz des Schallsignals, unterschiedlich stark gewichtet, wobei ITDs für tief- und ILDs für hochfrequente Signale dominieren. Die Schalllokalisation mit Cochleaimplantaten (CIs) basiert jedoch hauptsächlich auf ILDs. Da aktuelle Hüllkurven-basierte Stimulierungsstrategien keine salienten ITDs übertragen, ist es denkbar, dass CI-Träger:innen aufgrund ihrer Hörerfahrung im Alltag lernen, sich nur auf ILDs zu verlassen. Es wurde eine Experimentalreihe durchgeführt, um eine solche ITD/ILD Umgewichtung näher zu untersuchen. Bei Normalhörenden maßen wir die ITD/ILD Gewichtung für verschiedene, über Kopfhörer präsentierte Rauschbänder und versuchten, mithilfe von zwei verschiedenen Trainingsparadigmen (einer Lateralisations- und einer Diskriminationsaufgabe) eine Umgewichtung zu erzielen. Bei CI-Träger:innen maßen wir die ITD/ILD Gewichtung sowie die ITD und ILD Sensitivität für 100-pps und 300-pps Pulsketten (präsentiert mittels direkter Stimulation eines interauralen Elektrodenpaars), welche mit hoher beziehungsweise niedriger ITD-Sensitivität assoziiert sind, und nutzten die Lateralisationsaufgabe, um eine Erhöhung des ITD Gewichts zu erreichen. Bei Normalhörenden änderte sich die ITD/ILD Gewichtung graduell von ITD-dominant zu ILD-dominant mit Erhöhung der Frequenz. Für Breitband-Signale oder wenn das Frequenzband breit genug war, um ITD-dominante Regionen einzuschließen, dominierten ITDs die Wahrnehmung. Diese ITD/ILD Gewichtung konnte bei Normalhörenden unter bestimmten Signalbedingungen sowohl mittels der Lateralisations- als auch der Diskriminationsaufgabe verändert werden: Um die ILD Gewichtung zu erhöhen, musste die Frequenz ausreichend hoch sein, während sie ausreichend tief sein musste, allerdings ohne Feinstruktur-ITDs zu übertragen, um die ITD Gewichtung zu erhöhen. Bei CI-Träger:innen konnte die ITD Gewichtung für 100-pps, aber nicht für 300-pps Pulsketten erhöht werden. Dies weist darauf hin, dass eine ITD-Basissensitivität für eine ITD/ILD Umgewichtung gegeben sein muss. Die Umgewichtung ging nicht mit einer entsprechenden Veränderung der Sensitivität einher, was darauf hindeutet, dass ITD/ILD Umgewichtung auf einer Ebene über der Wahrnehmungsschwelle stattfindet. Die Ergebnisse sind vielversprechend, um ITD Information besser auswertbar zu machen, sobald ITDs mit zukünftigen CI-Systemen zuverlässig und salient übertragen werden.
Normal-hearing (NH) listeners rely on both interaural time (ITDs) and level (ILDs) differences for azimuthal sound localization. These two cues are weighted mainly based on the sound’s frequency content with ITDs dominating for low and ILDs dominating for high frequencies. Localization with cochlear implants (CIs), however, is mainly based on ILDs. Since current envelope-based stimulation strategies do not encode salient ITD cues, CI listeners may learn to rely on ILDs based on their experience in day-to-day life. A series of experiments was performed to study such ITD/ILD reweighting. In NH listeners, we measured binaural-cue weights for various noise bands presented via headphones and employed two different multi-day training paradigms (a lateralization and a discrimination task) to induce a change in these binaural-cue weights. In CI listeners, we measured binaural-cue thresholds as well as binaural-cue weights for 100-pps and 300-pps pulse trains (associated with high and low ITD sensitivity, respectively) presented at a single interaurally place-matched electrode pair and used a lateralization task to induce an increase in ITD weights. NH listeners’ binaural-cue weighting gradually changed from ITD-dominant to ILD-dominant as the stimulus’ frequency region increased. For broadband sounds or if the frequency band is wide enough to include ITD-dominant frequency regions, ITDs dominated the percept. This binaural-cue weighting could be changed in NH listeners via both lateralization and discrimination training under certain stimulus conditions: To induce an increase in ILD weighting, the frequency region needed to be sufficiently high while to induce an increase in ITD weighting, it needed to be sufficiently low without providing fine-structure ITD cues. Finally, ITD weights could be increased in CI listeners for 100-pps but not for 300-pps pulse trains, suggesting that basic sensitivity is needed for binaural-cue reweighting. This change in weights was not associated with a corresponding change in binaural-cue sensitivity, suggesting that reweighting happened on a supra-threshold level. The results are promising in terms of making ITD information better usable with future CI systems that reliably and saliently convey ITD cues.
Databáze: OpenAIRE
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