Die menschliche Hörökologie (Human Auditory Ecology, HAE) ist ein Forschungsprogramm in den Hörwissenschaften, das die Wechselwirkungen zwischen Menschen und ihrer akustischen Umgebung untersucht .

Konzept

Die Hörökologie untersucht den Zusammenhang zwischen der akustischen Umgebung, in der Menschen leben, und ihren Hörbedürfnissen in dieser Umgebung. [ 1 ] Diese Hörökologie , ein ursprünglich von Stuart Gatehouse geprägter Begriff, [ 1 ] bezieht sich somit auf die akustischen Umgebungen, in denen Menschen leben und agieren, die Aufgaben, die Menschen in diesen komplexen akustischen Umgebungen bewältigen müssen, und die Bedeutung dieser Aufgaben für ihren Alltag. Die Anwendung dieses Konzepts beschränkte sich zunächst auf das städtische Leben. [ 2 ] Städtische Lebensräume sind jedoch in der Menschheitsgeschichte und -evolution relativ jung, und natürliche Klanglandschaften existierten bereits vor dem Auftreten des Homo sapiens vor etwa 300.000 Jahren. Aus diesem Grund wurde das Konzept der Hörökologie erweitert, um eine andere, evolutionär begründete Frage zu untersuchen: Wie nehmen Menschen ökologische Prozesse in natürlichen Lebensräumen über ihr peripheres und zentrales Hörsystem wahr ?

Auditive Wahrnehmung natürlicher Klanglandschaften

Natürliche Klanglandschaften entsprechen den komplexen Anordnungen biologischer (Tierlaute) und geophysikalischer (Wind, Regen, Bachrauschen) Klänge, die durch die Schallausbreitung in nicht-anthropogenen Lebensräumen geformt werden. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Gemäß ihrer jüngsten Definition ist die menschliche auditive Ökologie (HAE) ein multidisziplinäres Forschungsprogramm, das die Fähigkeit normalhörender und hörgeschädigter Menschen zur Wahrnehmung natürlicher Klanglandschaften kartiert und erklärt. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] Im konkreten Fall zielt die HAE darauf ab, zu charakterisieren, wie und in welchem ​​Ausmaß Menschen ökologische Prozesse in Lebensräumen wahrnehmen, die nur geringfügig von menschlichen Aktivitäten beeinflusst sind – und zwar über ihre gesamte Lebensspanne hinweg. [ 3 ] [ 8 ] [ 9 ] Die HAE kann als Teilgebiet der auditiven Psychophysik , der auditiven Neurowissenschaften und der Audiologie betrachtet werden . Im weiteren Sinne zielt HAE darauf ab, Hörwissenschaftler, die traditionell im Bereich der Sprach- und Musikwahrnehmung in urbanen Umgebungen arbeiten, zur Zusammenarbeit mit Klanglandschaftsökologen , Ökoakustikern und Neuroethologen anzuregen und ihr Fachwissen mit Umwelt- und Architekturakustikern , Anthropologen, Philosophen und Geographen auszutauschen. [ 8 ] [ 9 ] [ 5 ]

Erweiterte Definition der menschlichen Hörökologie

HAE untersucht die (vermutlich evolutionär alten) Überwachungsfunktionen des menschlichen Gehörs. Diese Überwachungsfunktionen dienen dem menschlichen Gehör dazu, eine Wahrnehmungsrepräsentation der unmittelbaren Umgebung aufzubauen, sich zu orientieren und zu navigieren, Ressourcen (Nahrung, Wasser, Unterschlupf) und Gefahren (z. B. Überschwemmungen, Raubtiere), Handlungsmöglichkeiten und den allgemeinen Zustand der Umwelt einzuschätzen. Es wird angenommen, dass diese Überwachungsfunktionen dem Menschen helfen, ein Gefühl für Ort und Zeit zu entwickeln und sich in seiner akustischen Umgebung zu bewegen. [ 7 ] [ 8 ] [ 1 ]

Aus dieser Perspektive basiert HAE auf (i) Konzepten der Klanglandschaftsökologie wie der akustischen Anpassung und der akustischen Nischenhypothese [ 10 , 11 , 5 , 4 ] sowie (ii) psychophysikalischen und neurowissenschaftlichen Modellen und Methoden. HAE nutzt die umfangreichen akustischen Datenbanken natürlicher Klanglandschaften, die von Klanglandschaftsökologen und Ökoakustikern mithilfe standardisierter Verfahren und Aufnahmematerialien erhoben wurden [ 10 , 11 , 4 ] . Ziel von HAE ist es , die Überwachungsfunktionen des menschlichen Gehörs anhand alltäglicher Hörverhaltensweisen zu charakterisieren ( z . B. das Hören von Tierlauten wie Vogelgesang oder Insektenzirpen, das Erkennen von Wasser oder Regen, die Einschätzung von Wassermenge oder Windstärke). Darüber hinaus untersucht HAE, inwieweit diese Überwachungsfunktionen an spezifische Informationen natürlicher Klanglandschaften angepasst sind, ob sie lebenslang aktiv sind oder ob sie durch individuelles Lernen oder kulturelle Weitergabe entstehen [ 8 ] .

HAE zielt darauf ab, mithilfe von Computermodellen des menschlichen Hörsystems überprüfbare Arbeitshypothesen zu identifizieren, um (i) die an der auditiven Wahrnehmung von Klanglandschaften in natürlichen Lebensräumen, Grün- und Wasserpflanzen innerhalb und außerhalb von Städten beteiligten Mechanismen auf niedriger und höherer Ebene aufzudecken [ 12 , 13 ] , (ii ) deren Entwicklung im Laufe des Lebens zu erforschen und (iii) den Einfluss von Umwelteinflüssen, Lernen und Kultur auf diese Mechanismen zu untersuchen [ 14 ] . Obwohl HAE die Grundlagenforschung zum menschlichen Hörsystem und zur Interaktion des Menschen mit der natürlichen Umwelt verbessern möchte, zielt es auch darauf ab, neue Lösungen für die Früherkennung und Rehabilitation von Hörverlust mittels Hörgeräten und Cochlea-Implantaten zu entwickeln [ 15 ] .

Akustische Aspekte

Beitrag der Klanglandschaftsökologie und Ökoakustik

Da die meisten Wirbeltierarten Laute für lebenswichtige Funktionen (z. B. Navigation, Balz, Nahrungssuche [ 16 ] ) aussenden und empfangen, kann die Erfassung der in einer Umgebung wahrgenommenen Laute (d. h. Klanglandschaften [ 17 ] ) ökologische Prozesse widerspiegeln. [ 10 ] Durch die Untersuchung der räumlichen und zeitlichen Struktur der Klanglandschaft zielen Klanglandschaftsökologie und Ökoakustik darauf ab, die Dynamik ökologischer Prozesse zu erforschen. [ 4 ] [ 18 ] Die Klanglandschaftsökologie basiert auf zwei zentralen Hypothesen: der akustischen Nischenhypothese , nach der sich Signale so entwickelt haben, dass sie den akustischen Raum aufteilen und so Überlappungen zwischen Arten minimieren [ 19 ] , und der Hypothese der akustischen Anpassung , die besagt, dass Arten die Übertragung von Lautäußerungen optimieren, um Habitatbeschränkungen zu überwinden. Die Hypothese der akustischen Anpassung wurde jedoch in experimentellen Studien bisher nur begrenzt bestätigt. [ 20 ] [ 21 ] Jüngste Entwicklungen in der passiven Schallerfassung bieten die Möglichkeit, Klanglandschaften kostengünstig und in großem Maßstab zu überwachen. [ 22 ] Beispielsweise umfasst das Australian Acoustic Observatory 360 permanente Aufnahmestationen [ 23 ] , und die Abteilung „Natural Sounds and Night Skies“ des National Park Service hat Aufnahmen an über 490 Standorten in den Vereinigten Staaten gesammelt. [ 24 ] Die Gewinnung relevanter biologischer Informationen aus den so entstehenden enormen Datensätzen bleibt eine Herausforderung. Die Lautäußerungen bestimmter Arten können manuell oder automatisch extrahiert werden, beispielsweise durch Zuhören, Visualisierung von Spektrogrammen oder Erkennungsalgorithmen. [ 25 ] Alternativ können akustische Indizes verwendet werden, um die Eigenschaften der Klanglandschaft zusammenzufassen. [ 26 ] [ 27 ]

Beitrag der computergestützten Hörwissenschaften

Die Pionierarbeit von Singh und Theunissen [ 28 ] legt nahe, dass hohe spektrale Modulationen (Harmonizität) und langsame Amplitudenmodulationen biologische (Tierlaute) von geophysikalischen Geräuschen (Wind-, Regen- und Bachrauschen) in natürlichen Umgebungen unterscheiden. Weiterführende Arbeiten von McDermott und Simoncelli [ 29 ] zeigten, dass sich geophysikalische Geräusche wie Wind-, Regen- oder Bachrauschen anhand ihrer texturierten Eigenschaften von anderen Geräuschen unterscheiden lassen. Letztere spiegeln sich in spezifischen Regelmäßigkeiten oder „Statistiken“ der Amplitudenmodulationsmuster wider, die vom menschlichen Gehör als Reaktion auf diese Geräusche berechnet werden. [ 29 ]

Die statistischen Eigenschaften dieser Klänge und Szenen könnten mithilfe der großen, ökologisch validen Datenbanken von Klanglandschaftsökologen und Ökoakustikern weiter charakterisiert werden. Dies ermöglicht die Überprüfung weiterer Prinzipien effizienter Kodierung, die davon ausgehen, dass sich Wahrnehmungssysteme (z. B. das Hörsystem) so entwickelt haben, dass sie Umweltreize optimal kodieren, und dass die Eigenschaften auditiver Mechanismen eng mit den statistischen Eigenschaften natürlicher Klänge und Szenen übereinstimmen. [ 30 ] [ 28 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] Erste Studien, die auf diesem Ansatz basieren, deuten darauf hin, dass das zentrale Hörsystem des Menschen über ausreichend sensorische Informationen im spektral-zeitlichen Bereich verfügt, um terrestrische Biome und ihre Veränderungen im Tages- und Jahresverlauf präzise auditiv zu unterscheiden. [ 13 ] [ 9 ]

Psychoakustische Aspekte

Historischer Hintergrund

Die Human-Auditive-Echo-Forschung (HAE) zielt darauf ab, die menschliche auditive Wahrnehmung natürlicher (biophonischer und geophonischer) akustischer Umgebungen zu verstehen. Im Gegensatz dazu nutzten die meisten experimentellen Studien zur menschlichen auditiven Wahrnehmung parametrisch generierte Reize, denen die akustische Komplexität natürlicher Umgebungsgeräusche fehlt. [ 34 ] Die vorherrschenden methodischen Paradigmen der Psychoakustik konzentrierten sich traditionell auf die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen den physikalischen Eigenschaften von Klängen und der Wahrnehmung abstrakter Klangqualitäten wie Tonhöhe, Lautstärke und Dauer, ohne semantische oder referenzielle Aspekte von Klängen zu berücksichtigen. Darüber hinaus basierten traditionelle psychoakustische Methoden primär auf Detektions- und Diskriminierungsaufgaben, bei denen ein spezifischer akustischer Parameter (z. B. Frequenz oder Intensität) unter Bedingungen geringer Reizunsicherheit manipuliert und von geschulten Probanden durchgeführt wurde. Insgesamt war die traditionelle Psychoakustik sehr erfolgreich bei der Beschreibung der menschlichen Hörfähigkeiten in Bezug auf die zugrunde liegende Anatomie und Physiologie, was zu enormen Durchbrüchen und Fortschritten in der Kommunikations- und Audiotechnologie führte. [ 35 ] Dieser Ansatz hat sich jedoch als nur bedingt nützlich erwiesen, um die Wahrnehmung bedeutungsvoller, akustisch komplexer Umgebungsgeräusche im Alltag zu verstehen, die typischerweise die Wahrnehmung von schallerzeugenden Objekten und Ereignissen sowie damit verbundenen Materialien und Handlungen umfasst. [ 36 ] [ 37 ]

Ökologische Psychoakustik

Das wachsende Bewusstsein für die Grenzen der ökologischen Validität in der traditionellen Psychoakustik hat zur Erweiterung theoretischer Ansätze und zur Modifizierung experimenteller Verfahren in der Hörwahrnehmungsforschung geführt. Diese umfassen nun Aufgaben zur Schallidentifizierung, -kategorisierung und zum Schallverständnis. Spätere Arbeiten untersuchten die Prinzipien der perzeptuellen Organisation komplexer Hörszenen (im Rahmen der Hörszenenanalyse ) und formulierten Fragestellungen zu handlungsrelevanten und verhaltensbezogenen Eigenschaften spezifischer Klänge (im Rahmen der ökologischen Psychologie ). Ein weiterer Versuch, die Lücke zwischen Untersuchungen der Hörwahrnehmung mit traditionellen psychoakustischen Paradigmen und solchen zum alltäglichen Hören (gewöhnlichem Hörverhalten) zu schließen, wurde unter dem Oberbegriff der ökologischen Psychoakustik unternommen. Die ökologische Psychoakustik betrachtet die Hörwahrnehmung im Allgemeinen im Hinblick auf die ökologisch relevanten Verhaltensziele des Hörers in spezifischen Aufgaben, situativen Kontexten und Umgebungen (z. B. im Kognitions-Wahrnehmungs-Handlungs-Kreislauf) und verwendet dabei psychoakustische experimentelle Methoden, um eine hohe interne Validität zu gewährleisten .

Zahlreiche Studien haben beispielsweise Aspekte der Wahrnehmung von geräuscherzeugenden Objekten, Materialien und Handlungen durch Zuhörer allein anhand der zugehörigen Umgebungsgeräusche untersucht. [ 38 ] Diese Studien belegen durchweg eine bemerkenswert präzise Wahrnehmung von Schallquellen allein auf Basis akustischer Signale. So können Zuhörer beispielsweise die Größe und das Verhalten von Objekten genau einschätzen, etwa den Zeitpunkt aufeinanderfolgender Aufprallvorgänge verschiedener Ballarten, die aus unterschiedlichen Höhen fallen gelassen werden, anhand vorhergehender Geräusche vorhersagen. Darüber hinaus können Zuhörer anhand des Geräusches ihrer Schritte das Geschlecht und die Körperhaltung einer Person erkennen [ 39 ] , das Volumen eines Behälters anhand des Geräusches beim Eingießen von Flüssigkeit abschätzen oder die Konfiguration klatschender Hände aus dem erzeugten Geräusch ableiten. [ 40 ]

Ökologisch basierte Taxonomien

Es wurden auch Anstrengungen unternommen , umfassende, ökologisch basierte Taxonomien für Geräusche alltäglicher Hörumgebungen zu entwickeln [ 41 , 36 ] und diese in breitere Rahmenwerke der akustischen Kommunikation zu integrieren [ 42 ] . Aufgrund der großen inhärenten Variabilität und Komplexität alltäglicher Umgebungsgeräusche konnte jedoch keine allgemeine, allumfassende Taxonomie entwickelt werden. Dennoch sind wertvolle Klassifizierungen entstanden, insbesondere zur Unterscheidung zwischen der Wahrnehmung von Handlungen/Ereignissen und Objekten/Materialien [ 43 , 36 , 44 ] . Experimentelle Ansätze konnten bisher zudem meist nicht zwischen verschiedenen Arten des Hörerlebnisses unterscheiden ,  wie z. B. aktivem und fokussiertem Hören versus Hintergrundhören, bei dem der Hörer nicht aktiv nach bestimmten Geräuschen sucht, sondern die Umgebung als Ganzes wahrnimmt [42]. Im Gegensatz zu HAE  haben frühere Ansätze zur Untersuchung der auditiven Wahrnehmung keine systematische Unterscheidung zwischen natürlichen (biophonen oder geophonen) und mechanisch oder elektronisch erzeugten sowie technophonen Geräuschen getroffen.

Auditive Wahrnehmung natürlicher Klanglandschaften, Biophonie und Geophonie

Zwei psychoakustische Studien untersuchten die Fähigkeit des Menschen, natürliche Klanglandschaften kategorisch zu unterscheiden. [ 13 ] [ 15 ] Im Einklang mit den Vorhersagen einer Modellstudie [ 12 ] zeigen diese Verhaltensstudien, dass Menschen in der Lage sind, von Klanglandschaftsökologen in einem Naturschutzgebiet aufgenommene Klanglandschaften allein mit ihren Ohren zu unterscheiden. Genauer gesagt, zeigten diese Studien, dass ungeübte Hörer Veränderungen des Lebensraums (Wald, Wiese, Grasland, Chaparral), der Tageszeit (Morgendämmerung, Abenddämmerung usw.) und der Jahreszeit (Sommer, Herbst usw.) wahrnehmen, auch wenn diese Fähigkeit nicht optimal ist. Eine weitere psychoakustische Studie, die auf 200 Szenen mit natürlichen Umgebungen (Wälder, Parks, Wanderwege) basierte, bestätigte die Annahme, dass Menschen globale Attribute natürlicher Klanglandschaften konsistent wahrnehmen, d. h. strukturelle Eigenschaften (z. B. Offenheit), konstante Eigenschaften (z. B. Vergänglichkeit) oder funktionale Eigenschaften (z. B. Begehbarkeit). [ 45 ] Diese ersten Studien ebnen den Weg für weitere empirische Untersuchungen, die darauf abzielen, die Fähigkeit des Menschen zur Wahrnehmung natürlicher Klanglandschaften und ihrer Variationen mithilfe der von Klanglandschaftsökologen und Ökoakustikern aufgezeichneten Klangdatenbanken zu bewerten.

Statistische Darstellung in der ökologischen Schallwahrnehmung

Viele natürliche Umgebungen, wie beispielsweise ein Vogelschwarm, der in den Bäumen singt, oder ein Insektenschwarm, der im Gras zirpt, bestehen aus einer Vielzahl ähnlicher Schallereignisse. Daher sind ihre Eigenschaften über die Zeit relativ stabil. Solche Klänge werden gemeinhin als „Texturen“ bezeichnet und im auditorischen System vermutlich durch zusammenfassende Statistiken repräsentiert. [ 46 ] [ 29 ] Konkret scheint das Gehirn seine Entscheidungen über solche Klänge auf einer zeitlich gemittelten statistischen Repräsentation zu gründen und speichert nicht die zeitlichen akustischen Details der einzelnen Klangmerkmale, aus denen sich die Textur zusammensetzt. [ 47 ] Dieser Mittelwert wird offenbar über einen Zeitraum von mehreren Sekunden berechnet. [ 48 ] Die Mittelwertbildung erfolgt selbst in Anwesenheit anderer Geräusche und hilft uns, andere Geräusche wahrzunehmen, die gleichzeitig mit einer Textur auftreten. [ 49 ] Das Gehirn scheint sogar die statistischen Eigenschaften einer Textur zu ergänzen, wenn diese vorübergehend von einem gleichzeitig auftretenden Geräusch überdeckt wird. [ 50 ] Im Gegensatz dazu bleiben bei zeitlich weniger intensiven Geräuschen, wie dem Gesang eines Vogels oder dem Knacken eines Astes, die zeitlichen akustischen Details erhalten. Offenbar nutzt das Gehör beim Hören von Naturgeräuschen zwei Modi: einen, der die akustischen Details bei zeitlich weniger intensiven Geräuschen bewahrt, und einen anderen, der die akustischen Eigenschaften über die Zeit mittelt, wenn die Geräusche zeitlich dicht sind. Obwohl diese beiden Hörmodi für einzelne Schallquellen und für Überlagerungen von Klangtexturen mit anderen Geräuschen untersucht wurden, ist weniger darüber bekannt, wie das Gehör beim Hören von Mischungen aus Naturgeräuschen funktioniert. Diese Frage ist Gegenstand aktueller Forschung in der menschlichen Hörökologie.

Entwicklungsaspekte

Wenn sich menschliche Wahrnehmungssysteme, wie die Hypothese der effizienten neuronalen Kodierung nahelegt [ 51 , 52 ] , so entwickelt haben , dass sie Umweltsignale effizient kodieren, dann könnten diese Mechanismen evolutionär ursprünglich sein und somit früh in der Ontogenese auftreten [ 53 ] . Bislang haben nur wenige Studien diese Hypothese explizit für natürliche Geräusche geprüft, und generell haben sich nur wenige Studien damit befasst, wie Kleinkinder andere Umweltgeräusche als Sprache und Musik wahrnehmen.

Eine Reihe von Studien [ 54 , 55 ] untersuchte die Wahrnehmung von Wassergeräuschen bei Erwachsenen und Säuglingen. Gemäß der Hypothese der effizienten neuronalen Kodierung müssen Wahrnehmungssysteme die statistische Struktur von Umweltreizen extrahieren, um ein informationstheoretisches Optimum zu erreichen, d . h. die größtmögliche Informationsmenge mit minimalem Aufwand zu kodieren. Ein gemeinsames Merkmal der statistischen Struktur vieler natürlicher Reize ist die Skaleninvarianz, die Eigenschaft, dieselbe statistische Struktur auf verschiedenen räumlichen oder zeitlichen Skalen aufzuweisen. Die mit Wassergeräuschen durchgeführten Studien testeten, ob Geräusche, die von einem generativen Modell von Gamma-Ton-Zwitschern erzeugt wurden und der Skaleninvarianz gehorchen, als natürliche Wassergeräusche wahrgenommen werden, während solche mit variabler Skalenstruktur nicht wahrgenommen werden. Tatsächlich bewerteten Erwachsene eine Vielzahl von skaleninvarianten, nicht aber von Geräuschen mit variabler Skalenstruktur, als natürliche Aufnahmen von Bächen und Flüssen und beschrieben sie qualitativ als verschiedene Formen von Wasser. [ 54 ] Auch fünf Monate alte Säuglinge zeigten eine kategorische Unterscheidung zwischen skaleninvarianten und skalenvariablen Geräuschen, [ 14 ] und das Gehirn von Neugeborenen reagierte nur 1–3 Tage nach der Geburt unterschiedlich auf skaleninvariante und skalenvariable Wassergeräusche in den linken unteren frontalen und temporalen Bereichen [ 55 ].

Darüber hinaus kommunizieren viele Tierarten mit akustischen Signalen, wobei zwei Gruppen in Studien zur kindlichen Wahrnehmung besondere Beachtung fanden: Primaten, unsere nächsten phylogenetischen Verwandten, und Vögel, von denen einige komplexe, akustisch reichhaltige Laute erzeugen. Untersuchungen haben gezeigt, dass Säuglinge von der Geburt bis zum Alter von etwa drei bis vier Monaten keine selektive Verarbeitung menschlicher Sprache gegenüber Lauten nicht-menschlicher Primaten zeigen, obwohl sie natürliche gegenüber künstlichen Geräuschen bevorzugen. Im Alter von vier bis sechs Monaten verstärkt sich diese Präferenz für Sprache durch Erfahrung, wobei die neuronalen Reaktionen auf menschliche und primatenhafte Laute auseinanderlaufen. [ 56 ] [ 57 ] Säuglinge reagieren auch sensibel auf Vogelgesang und bevorzugen die tieffrequenten Rufe von Seevögeln gegenüber den höherfrequenten Gesängen von Gartenvögeln. Dieses Muster wurde in verschiedenen kulturellen Kontexten beobachtet und spiegelt möglicherweise universelle Prädispositionen wider, die durch lokale Erfahrungen moduliert werden. [ 58 ] Vergleiche zwischen Vogelgesang und Sprache legen zudem nahe, dass Säuglinge natürlich erzeugte Geräusche, ob menschlich oder nicht-menschlich, zeitlich verzerrter Sprache vorziehen. [ 59 ]

Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Wahrnehmung natürlicher Geräusche bereits früh in der menschlichen Entwicklung effizient sein kann und ebnen den Weg für weitere Studien dieser Hypothese mit einer wesentlich größeren Vielfalt an natürlichen Geräuschen und Klanglandschaften. Die Untersuchung, ob Kinder natürliche Geräusche unterscheiden können, könnte kritische Phasen für die Anpassung an auditive Merkmale der Umgebung aufzeigen, analog zu den für die Sprach- und Musikwahrnehmung vorgeschlagenen. [ 60 ]

Emotionale Aspekte und gesundheitliche Vorteile

Psychologische Studien

Die emotionale Wahrnehmung von Umgebungsgeräuschen lässt sich im Rahmen der dimensionalen Affekttheorie beschreiben, insbesondere anhand einer Kombination mehrerer Kontinua. [ 61 ] [ 62 ] Zwei Dimensionen dominieren häufig: Valenz (unangenehm bis angenehm) und Arousal (beruhigend bis anregend). [ 63 ] [ 64 ] Obwohl Emotionen auf keiner der beiden Dimensionen stark ausgeprägt sein können, weisen Geräusche, die Emotionen nahe den Valenzextremen (z. B. sehr angenehm oder sehr unangenehm) hervorrufen, tendenziell auch hohe Werte auf der Arousal-Dimension auf (z. B. anregend oder aktivierend). Die Valenzdimension spiegelt die motivationale Emotionstheorie wider, wonach die Valenz einer Emotion die Motivation einer Person beeinflusst. [ 65 ] [ 66 ] Unangenehme Emotionen (z. B. als Reaktion auf einen Löwen) fördern die Aufmerksamkeit und regen zum Handeln an. [ 67 ] [ 68 ] Angenehme Emotionen (z. B. als Reaktion auf Vogelgesang) fördern Annäherungsverhalten und unterstützen das Wohlbefinden, beispielsweise durch Stressabbau [ 69 ] [ 70 ]  oder kreatives Denken. [ 71 ] Somit erfüllen sowohl angenehme als auch unangenehme Emotionen wichtige Funktionen. Erwachsene mit dauerhaftem sensorineuralem Hörverlust berichten nicht über das gesamte Spektrum emotionaler Reaktionen auf nichtsprachliche Geräusche; ihre Valenzbewertungen sind weniger extrem (weniger angenehm, weniger unangenehm) als bei Gleichaltrigen mit normalem Hörvermögen, selbst wenn sie im gleichen Alter sind. [ 72 ] [ 73 ]  Dies gilt für natürliche und künstliche Geräusche. [ 74 ]

Klanglandschaftsökologie und Ökoakustik

Der Aufenthalt in der Natur bietet vielfältige gesundheitliche Vorteile. [ 75 ] Insbesondere Klanglandschaften liefern wichtige Informationen, da Klänge es den meisten Arten, einschließlich des Menschen, ermöglichen, ihre Umgebung wahrzunehmen. [ 16 ] [ 76 ] Aus evolutionärer Sicht [ 77 ] kann eine Klanglandschaft voller natürlicher Klänge ein Indikator für eine ressourcenreiche Umgebung sein, die zum Überleben notwendig ist. So stimuliert eine natürliche akustische Umgebung das parasympathische Nervensystem , was zu mentaler Erholung und einer Reduzierung stressbedingten Verhaltens führt. Zwei psychologische Theorien erklären die Wirkungsweise der regenerativen Effekte des Aufenthalts in natürlichen Klanglandschaften: die Aufmerksamkeitswiederherstellungstheorie , die die Fähigkeit der Natur beschreibt, die Aufmerksamkeit wiederherzustellen [ 78 ] , und die Stresserholungstheorie, nach der die Natur weniger anregend wirkt als die ermüdende städtische Umgebung und somit zur Erholung von Stress beiträgt. [ 79 ] Eine Synthese von Studien, die die gesundheitlichen Vorteile natürlicher Klanglandschaften untersuchten, zeigte eine Verringerung von Stress und Belästigung sowie eine Verbesserung des Gesundheitszustands und positive emotionale Auswirkungen. [ 80 ] Beispiele für positive Auswirkungen des Hörens von Naturgeräuschen sind Schmerzlinderung, Stressabbau, Stimmungsverbesserung und gesteigerte kognitive Leistungsfähigkeit [ 80 ].

Klanglandschaftsstudien

Soundscape studies play an important role within the framework of HAE, focusing on human sensory and emotional auditory processing.[81][82] Defined by ISO 12913 as the acoustic environment perceived by humans within a contextual framework,[83] soundscape studies diverge from traditional environmental noise research by emphasizing positive health and perceptual outcomes,[84] particularly regarding the (measurable) restorative properties of natural sounds.[85][86] Additionally, there are important soundscape studies within spatial design such as Landscape Architecture, urban planning etc.[87][88] Contrary to assumptions within HAE, soundscape studies reveal cultural variations in individuals' and communities' responses to natural sounds.[89] The ISO 12913 series, comprising theoretical frameworks,[83] data collection[90] and data analysis methods, serves as a cornerstone in soundscape literature. Advancements in the field include innovative methods for visualizing and analyzing quantitative soundscape data,[91] alongside prediction models that simulate human perceptions of present and future/hypothetical acoustic environments.[92] These models utilize objective metrics as predictors and subjective metrics as descriptors,[93] enabling a deeper understanding of how humans experience acoustic environments within context and driving progress in understanding and optimizing auditory experiences in natural habitats.

Audiological aspects

Effects of aging and hearing loss

Ältere Erwachsene mit normalem Hörvermögen oder leichter Schwerhörigkeit scheinen in Ruhe die Quellen von Umgebungsgeräuschen im Allgemeinen gut zu erkennen. [ 94 ] [ 95 ] [ 96 ] Werden sie jedoch unter anspruchsvolleren Bedingungen getestet, die alltäglichen Hörumgebungen näherkommen, benötigen ältere Erwachsene mit und ohne Schwerhörigkeit ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis (SNR), um Geräusche in verschiedenen Umgebungen zu identifizieren. [ 97 ] [ 98 ] Auch Erwachsene mittleren und höheren Alters mit normalem Hörvermögen sowie solche mit einer gewissen Schallempfindungsschwerhörigkeit schneiden bei Aufgaben, die die Wahrnehmung mehrerer Umgebungsgeräusche erfordern, schlechter ab als jüngere Erwachsene. [ 99 ] Unabhängig von Alter und Schweregrad der Schwerhörigkeit haben Menschen mit Schwerhörigkeit zudem große Schwierigkeiten, natürliche Klanglandschaften zu unterscheiden, die sich systematisch nach Ort (Wald, Wiese, Grasland, Buschland), Tageszeit (Morgendämmerung, Mittag, Abenddämmerung und Nacht) und Jahreszeit (Herbst, Winter, Frühling und Sommer) unterscheiden. [ 15 ]

Auswirkungen herkömmlicher Hörgeräte

Die Hauptbeschwerde von Menschen mit Hörbeeinträchtigung ist die Schwierigkeit, Sprache im Störgeräusch zu verstehen. [ 100 ] Daher wurden umfangreiche Erkenntnisse über die Mechanismen der Sprachwahrnehmung gewonnen (2) und verschiedene Testverfahren für das Sprachverstehen im Störgeräusch entwickelt. [ 101 ] [ 102 ] [ 103 ] Menschen mit Hörbeeinträchtigung können von Hörgeräten profitieren. [ 104 ] Untersuchungen zur auditiven Realität von Hörgeräteträgern haben gezeigt, dass diese etwa 31 % ihrer Zeit in Situationen der Sprachkommunikation verbringen, während sie etwa 45 % ihrer Zeit damit verbringen, ihre Umgebung wahrzunehmen oder passiv zuzuhören. [ 105 ] Es wurde vorgeschlagen, die Hörgeräteakustik nicht auf städtische Umgebungen und Kommunikation zu beschränken, sondern sie auf die Wahrnehmung von Natur- oder ländlichen Klanglandschaften auszuweiten. [ 8 ] Die Möglichkeit, Naturgeräusche zu erleben, kann zu weniger Schmerzen, weniger Stress, besserer Stimmung und verbesserter kognitiver Leistungsfähigkeit führen. [ 80 ] Menschen, die Hörgeräte verwenden, berichten von positiven Hörerlebnissen, die nicht nur die Kommunikation, sondern auch die Wahrnehmung von Umgebungs- und Naturgeräuschen umfassen (z. B. „Der Wald klingt ganz anders“, „Es ist schön, den Wind heulen zu hören“, „Ich kann den Verkehr und den Regen hören“, „Ich habe das Rascheln der Blätter und das Rauschen der Bäume gehört“, „Ich kann den Gesang der Spatzen hören.“). [ 106 ] [ 107 ]

Auswirkungen von Cochlea-Implantaten

Erstnutzer von Hörgeräten und Cochlea-Implantaten berichten häufig von einer neu gewonnenen oder verbesserten Fähigkeit, verschiedene natürliche, maschinell erzeugte oder elektronische Geräusche in ihrer Umgebung wahrzunehmen. [ 108 ] [ 38 ] [ 109 ] [ 110 ]  Eine verbesserte Wahrnehmung von Umgebungsgeräuschen wird von Erwachsenen mit Hörverlust häufig als erwarteter Vorteil von Hörgeräten genannt. [ 111 ] [ 112 ] [ 113 ] [ 114 ] [ 115 ] Dennoch zeigt sich bei expliziten Tests, dass die Fähigkeit von Cochlea-Implantat- Trägern, gängige Umgebungsgeräusche zu identifizieren, im Vergleich zu normalhörenden Gleichaltrigen deutlich eingeschränkt ist. [ 116 ] Aktuelle Forschungsergebnisse deuten zudem darauf hin, dass sich die Wahrnehmung von Umgebungsgeräuschen nach der Implantation nicht signifikant verbessert. [ 117 ] [ 116 ] [ 118 ] Angesichts der Allgegenwärtigkeit nicht-sprachlicher Umgebungsgeräusche sowie ihrer anerkannten Bedeutung für die persönliche Sicherheit, das Wohlbefinden und die Wahrnehmung der Umgebung. [ 36 ] [ 119 ] [ 120 ] Die Wahrnehmung von Umgebungsgeräuschen scheint ein fruchtbares Gebiet für die theoretische und angewandte Forschung zur auditiven Wahrnehmung zu sein [ 38 ].

Auswirkungen von Hörverlust und Hörgeräten auf die emotionale Verarbeitung

Erwachsene mit dauerhaftem sensorineuralem Hörverlust erleben nicht das gesamte Spektrum emotionaler Reaktionen auf nicht-sprachliche Geräusche; ihre emotionalen Reaktionen fallen im Vergleich zu gleichaltrigen Menschen mit normalem Hörvermögen extremer aus (weniger angenehm und weniger unangenehm). [ 72 ] [ 73 ] Die Ursache für dieses reduzierte Spektrum emotionaler Reaktionen ist unklar. Eine Erklärung liegt in der Hörbandbreite. Hörverlust bei Erwachsenen führt häufig zu Veränderungen der Hörbandbreite, insbesondere zu einer verminderten Hörbarkeit hoher Frequenzen, beispielsweise um 2000 Hz. [ 121 ] Allerdings sind tiefe und hohe Frequenzen (unter 800 Hz bzw. über 2000 Hz) wichtig für die emotionale Reaktion auf nicht-sprachliche Geräusche. [ 122 ] Daher wäre zu erwarten, dass eine Verbesserung der Hörbarkeit hoher Frequenzen, beispielsweise durch ein Hörgerät oder ein Cochlea-Implantat, das Spektrum der emotionalen Reaktionen auf Geräusche erweitert. Selbst bei Anwendung der gängigen Standardtherapie bei dauerhaftem Hörverlust, einschließlich Hörgeräten, zeigen Erwachsene diese reduzierte Bandbreite angenehmer Reaktionen [ 73 ] [ 123 ]. Daher könnten andere akustische Merkmale, wie z. B. Amplitudenmodulationen, eine wichtige Rolle bei der emotionalen Verarbeitung nicht-sprachlicher Geräusche spielen [ 124 ] . Da moderne Hörgeräte eine Amplitudenkompression aufweisen, ist es möglich, dass Hörhilfen die für emotionale Reaktionen auf Geräusche wichtigen Amplitudenmodulationssignale reduzieren [ 125 ] .

Auditive Wahrnehmung von Umweltveränderungen

Beitrag der Klanglandschaftsökologie und Ökoakustik

Die Klanglandschaftsökologie und Ökoakustik untersuchen ökologische Fragestellungen mithilfe der Analyse von Umgebungsgeräuschen. [ 11 ] Aufgrund ihres einzigartigen Klimas, ihrer Vegetation und Tierwelt weisen Ökosysteme Umgebungsgeräusche mit spezifischen Mustern und Dynamiken auf. [ 126 ] Veränderungen dieser Klanglandschaften spiegeln lokale Störungen innerhalb von Ökosystemen wider. Beispiele hierfür sind die invasive Ameise Wasmannia auropunctata, die die lokale Fauna beeinträchtigt und dadurch den Wald Neukaledoniens zum Schweigen bringt [ 127 ] , die geringe Veränderung der Klanglandschaftsvielfalt in verbrannten Gebieten im Vergleich zu unversehrten Gebieten drei Jahre nach einem verheerenden Waldbrand im Chiricahua National Monument in Arizona [ 128 ] oder die Zunahme biologischer Geräusche in Städten während der COVID-19-Pandemie.

Ethnographische Studien in der Humangeographie verdeutlichen das Bewusstsein der Menschen angesichts dieser Veränderungen. [ 129 ] Insgesamt rechtfertigen diese Erkenntnisse detaillierte psychoakustische Untersuchungen, die darauf abzielen, die Fähigkeit des menschlichen Hörers zu beurteilen, Veränderungen wahrzunehmen, die lokale Störungen innerhalb von Ökosystemen widerspiegeln.

Referenzen

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