English Title: Age-related alterations in time processing within the human brain

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Abstract

Die Verarbeitung und Repräsentation der Tonhöhe im auditorischen Kortex wurde anhand von monauralem Kammfilterrauschen („Iterated Rippled Noise“) und binauralen phasenverschobenen Signalen („Huggins-Pitch“) untersucht. Hierbei wurden Altersabhängigkeiten in der zeitlichen Verarbeitung mittels psychoakustischer Tests und magnetoenzephalographischer (MEG) Aufnahmen gefunden. Beide Methoden zeigten eine Beeinträchtigung der Prozesse, die bei der schnellen zeitlichen Verarbeitung mit steigendem Alter eine Rolle spielen. Bei der Perzeption des Huggins-Pitch kam es zu einer Verkleinerung des Frequenzbereiches in dem er wahrgenommen wurde. Die Quellenwellenanalyse der MEG-Messungen ergab gernerell eine altersbedingte Zunahme der Latenzen transienter Antworten. Zusätzlich zeigte sich bei binauralen Stimuli eine Abnahme der Amplituden der akustisch evozierten neuromagnetischen Antworten mit zunehmendem Alter. Dieses Ergebnis weist darauf hin, dass die Stärke der Antworten ein entscheidender Parameter für die Wahrnehmung binauraler Töne darstellt. Im Gegensatz zu nicht tonalen Stimuli erzeugten das Kammfilterrauschen und der Huggins-Pitch Aktivität im lateralen Bereich des Heschl’schen Gyrus in beiden Hemisphären. Die Quellenwellenanalyse mit einem Vier-Dipol Modell ergab hierbei ein klare Trennung der Quellen für den tonalen Teil der Stimuli (anterior) und deren Rauschanteil (posterior). Dieses Ergebnis belegt die Existenz eines Zentrums zur Tonhöhenverarbeitung im menschlichen Gehirn, unabhängig von der physikalischen Struktur der perzipierten Töne.

Translation of abstract (English)

The processing and representation of pitch in the auditory cortex was studied by using monaural iterated rippled noise and the binaural Huggins pitch. Thereby, age-related alterations were found by psychophysical tests and by means of magnetoencephalography (MEG). Both methods showed an impairment of the processes involved in fast temporal processing with increasing age. Investigations on Huggins pitch exhibited a reduction of its perceivable frequency range. Source analysis of the MEG data revealed age-specific elongations of the transient brain responses. Furthermore, the auditory evoked neuromagnetic responses of binaural stimuli showed a decline in strength with increasing age of the subject. This result indicates the strength of the responses as an important parameter for the perception of binaural sounds. In contrast to non-pitch stimuli, iterated rippled noise und Huggins pitch revealed activity in the lateral part of Heschl’s gyrus of both hemispheres. Source analysis with a four-dipole model showed a significant separation of the sources of the tonal parts of the stimuli (anterior) and white noise (posterior). These results provide evidence for the existence of a pitch-center in the human brain, independent of the physical structure of the perceived sounds.