Speech perception in noise and localization ability of normal hearing subjects as a function of age

Eine der zentralen Aufgaben des menschlichen auditiven Systems besteht darin, aus einer Vielzahl von Umgebungsgeräuschen Ort und Informationsgehalt einer Schallquelle herauszufiltern. Diese Fähigkeit ist von entscheidender Bedeutung für die Kommunikation in geräuschvoller Umgebung. Einschränkungen des Hörvermögens führen in unterschiedlichem Ausmaß zu einer Beeinträchtigung dieser Hörleistung. Im klinischen Alltag berichten jedoch auch ältere Menschen ohne offensichtliche Hörstörung über Schwierigkeiten, Sprache in Gegenwart von mehreren Sprechern oder Nebengeräuschen zu verstehen. Die vorliegende Arbeit untersucht altersabhängige Veränderungen von Sprachverständnis und Lokalisationsfähigkeit an normalhörenden Erwachsenen. Zur Bestimmung der Sprachverständnisschwelle wurde der Oldenburger Satztest (OLSA) in Ruhe und in Gegenwart je eines energetischen (CCITT-Rauschen) sowie eines informationellen Maskers (Sprachgemisch aus zwei männlichen Störsprechern) verwendet. Dabei wurde die Sprache jeweils von vorn angeboten, während der Einfallswinkel der Störschallquelle in vier Schritten zwischen 0° und 90° variiert wurde. Die Lokalisationsfähigkeit in der vorderen Horizontalebene (-90° bis +90° ) wurde für drei verschiedene Signale (CCITT-Rauschen, Sprache und Clicktrain) untersucht, wobei der Pegel zwischen 55 dB und 65 dB zufallsvariiert wurde. Der D2-Konzentrationsleistungstest wurde zur Erfassung möglicher Ermüdungseffekte vor und nach dem Sprachverständnistest eingesetzt. Zur Untersuchung von Alterseffekten wurden je vier männliche und weibliche Probanden in sechs Dekaden (3. bis 8.) mit altersentsprechender Normalhörigkeit eingeschlossen. Zusätzlich wurde der zulässige Hochtonhörverlust begrenzt, um reine Alterseffekte von einer Presbyakusis trennen zu können. In der statistischen Auswertung des Sprachverständnisses in Ruhe hatten die beiden Einflussfaktoren Probandenalter und Hörschwelle den größten Einfluss und erklärten zusammen 84% der Gesamtvarianz. Bei der winkelabhängigen Untersuchung der beiden Maskertypen Störsprache (informationell) und CCITTRauschen (energetisch) zeigte sich, dass für alle Altersgruppen die Sprachverständnisschwelle für nicht räumlich getrennte Schallquellen am höchsten war. In dieser Kondition war der informationelle Maskierungseffekt ausgeprägter als der energetische. Die räumliche Trennung von Nutz- und Störsignal führte für beide Maskertypen zu einer Verbesserung der Sprachverständnisschwelle, wobei hier der energetische Maskierungseffekt überwog. Der größte Gewinn trat schon beim kleinsten Trennungswinkel (22,5° ) auf. Während die Absolutlage der Sprachverständnisschwelle altersabhängig signifikant variierte, profitierten alle Probanden in gleichem Maße von der räumlichen Trennung. Im Lokalisationsexperiment war der mittlere absolute Fehler unabhängig vom Stimulustyp relativ gering. Relevanter Einflussfaktor war nur die Lautsprecherposition, mit einer Varianzaufklärung von 12 %. Für alle Altersgruppen waren Stimuli aus den äußeren beiden Lautsprechern am schwierigsten zu lokalisieren. Während Probanden bis 59 Jahre Stimuli aus den zentralen Lautsprechern nahezu perfekt zuordnen konnten, stieg die Fehlerhäufigkeit in den beiden ältesten Probandengruppen an. Es konnte nur eine zwar signifikante, aber praktisch nicht bedeutsame (r < 0,5) Korrelation zwischen Lokalisationsfähigkeit von Sprache und Sprachverständnis in Gegenwart von Störsprache festgestellt werden. Für das Störsignal CCITT-Rauschen war die Korrelation noch geringer. Die exakte räumliche Wahrnehmung einer Schallquelle spielt demnach für das Sprachverständnis im Störgeräusch eine Rolle, kann die von älteren Patienten beschriebenen Defizite jedoch nicht vollständig erklären.One of the primary challenges of the human auditory system is the filtering of location and informational content of a sound source out of ambient noise. This ability is of vital importance for communicating in loud surroundings. Hearing impairments result in limitations of this hearing performance to different degrees. Nevertheless, during clinical routine elderly people without peripheral hearing impairment report difficulties understanding speech in the prescence of multiple talker or ambient noises. In this study the age-related changes of speech reception and localization ability were investigated in normal-hearing adults. To determine the speech reception threshold, the Oldenburg sentence test (OLSA) was used in the presence of an energetic masker (CCITT noise) and an informational masker (male two-talker-babble). The speech signal was presented from the central speaker while the angle of the competing noise varied in four steps between 0° to 90°. Frontal horizontal plane sound localization (-90° to +90°) was assessed for three different stimuli (CCITT noise, speech and clicktrain). The level was randomised between 55dB and 65dB. To gather possible symptoms of fatigue, the D2 test of attention was employed before and after the speech reception test. To investigate effects of aging, the test groups consisted of four men and four women, in six decades (3d to 8th) with age-appropriate normal hearing. In addition, the tolerated high frequency hearing loss was limited to allow for separation of pure aging effects from presbycusis. In the statistical evaluation of speech reception in quiet, the factors subject age and hearing threshold had the greatest influence and together explained 84% of the variance. Angle-dependent analysis of both masker types showed that for all age groups the speech-reception threshold was highest for non-separated sound sources. In this condition the effect of the informational speech masker was stronger than that of the energetic CCITT noise masker. Spatial release from masking however, led for both masker types to an increase in speech perception. In spatially separated sound sources, the effect of the energetic masker was stronger. The greatest benefit resulted at the smallest separation angle (22,5°). While the difference in speech reception threshold was statistically significant between the age groups, the benefit from spatially separating the sound sources was identical for all age groups. The mean absolute error in the localization experiment was comparatively low, independent of the stimulus type. The only relevant influencing factor was speaker position with a 12% variance explanation. Every age group had the most difficulties in localizing stimuli from the two outermost speakers. While candidates up to 59 years could localize stimuli from the central speakers nearly perfectly, the fault rate increased in both of the oldest age groups. A statistically significant but practically irrelevant (r < 0.5) correlation between localization of speech and speech reception in the presence of competing speech could be detected. For the competing CCITT noise the correlation was even smaller. While the exact spatial perception of a sound source has an influence on speech perception in noise, it doesn't completely explain the shortfalls described by older patients