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Magnetoencephalographic Study on the Representation of Huygens Noise in the Auditory Cortex of Humans

Ritter, Steffen

German Title: Magnetoenzephalographische Untersuchung der Repräsentation von Huygens Rauschen im auditorischen Kortex des Menschen

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Abstract

Processing and representation of pitch in human was studied by using regular interval sounds (RIS-Huygens noise). The distinct pitch of RIS is introduced by delaying random noise and adding it back to the same noise. The relation between the psychoacoustically measured pitch of RIS and the auditory evoked neuromagnetic responses was investigated. The pitch specific onset response (POR) was derived by means of magnetoencephalography (MEG). Source analysis revealed the center of this activity in the lateral part of Heschl's Gyrus in the auditory cortex of both hemispheres. The latency of the POR correlated highly with the perceived pitch. When the perceived pitch of RIS decreased, the latency of the POR increased. In a second experiment, the influence of timbre on perception and the POR was investigated. An increase of the perceived pitch resulted in an increase of the POR-latency, when the center frequency of the bandpass filter was increased. These results indicate that the POR integrates both, pitch and timbre and, thus, POR is an objective neurophysiological representation of the perception of a sound. Simulations of pitch processing showed, that temporal pitch models can account for the perceived pitch of RIS but fail to simulate timbre-induced pitch changes. Hence, MEG provides valuable parameters which could be integrated in models of pitch processing.

Translation of abstract (German)

Die Verarbeitung und die Repräsentation der Tonhöhe wurde anhand von Huygens Rauschen (regular interval sounds-RIS) untersucht. Die Tonhöhe von RIS wird durch zeitlich verzögerte Überlagerung von weißem Rauschen mit sich selbst hervorgerufen. Mittels Magnetoenzephalographie (MEG) wurde die Beziehung zwischen der spezifischen Antwort auf den Beginn eines Tones (pitch onset response-POR) und der perzipierten Tonhöhe hergestellt. Die Quellenanalyse zeigte Aktivität im lateralen Heschl Gyrus des auditorischen Kortex beider Hemisphären. Die Latenz der POR war hochkorreliert mit der Tonhöhe, so dass sich bei tieferer Tonhöhe die Latenz der POR verlängerte. Im zweiten Experiment wurde der Einfluß der Klangfarbe sowohl auf die Wahrnehmung als auf die POR untersucht. Mit dem Anstieg der Tonhöhe, bedingt durch das Verschieben eines Bandpassfilters im Spektrum, verlängerte sich die Latenz. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die POR sowohl die Tonhöhe als auch die Klangfarbe widerspiegelt und damit eine objektive neurophysiologische Repräsentation der Wahrnehmung eines Tones darstellt. Simulationen der Tonhöhenverarbeitung zeigten, dass zeitliche Modelle die perzipierte Tonhöhe von RIS erklären können, aber bei einer Veränderung der Tonhöhe, hervorgerufen nur durch eine Klangänderung bei gleicher Grundfrequenz, versagen. Die Resultate der POR zeigen, dass mit Hilfe des MEG wertvolle Parameter gewonnen werden können, die in Modellen der Tonhöhenverarbeitung eingebunden werden könnten.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Dosch, Professor HansGünter
Date of thesis defense: 13 April 2005
Date Deposited: 28 Apr 2005 14:48
Date: 2005
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Tonhöhenwahrnehmung, Magnetoencephalographie, Psychoakustik
Uncontrolled Keywords: Huygens Rauschen , Akustische evozierte Felder , Tonhöhenverarbeitungiterated rippled noise , auditory image model , psychoacoustics , pitch onset response
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