EEG-Vokalsonifikation

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EEG-Vokalsonifikation (2006-) von Thomas Hermann, Gerold Baier, Ulrich Stephani und Helge Ritter
© Thomas Hermann, Gerold Baier, Ulrich Stephani und Helge Ritter

Die Vokalsonifikation von Elektroenzephalogrammen (EEG) von Thomas Hermann (Neuroinformatiker), Gerold Baier (Biophysiker), Ulrich Stephani (Mediziner) und Helge Ritter (Neuroinformatiker) ist eines der interessantesten Ergebnisse der langjährigen Forschungsanstrengungen, die darum bemüht sind, EEGs durch Sonifikation besser auswerten zu können und diese Technik im klinischen Umfeld zu etablieren. Gerade bei der Erforschung des menschlichen Gehirns kommen inzwischen verschiedenste bildgebende Verfahren zum Einsatz, dennoch ist das EEG weiterhin das bevorzugte Mittel, um dynamische Prozesse z. B. von epileptischen Anfällen zeitlich hoch aufgelöst als elektrische Potenziale zu beobachten. Die Ausgangsdaten bestehen hierbei aus einer variablen Anzahl von Kanälen, mit zum Teil korrelierenden Signalen, was für eine Diagnose durch bloßes Betrachten eine ausgeprägte Expertise voraussetzt. Das für EEGs charakteristische Merkmal des permanenten Wechsels von rhythmischen, dynamischen Zuständen prädestiniert es für eine akustische Interpretation, da das Ohr den Menschen zur Wahrnehmung rhythmischer Variationen in hoher zeitlicher Auflösung befähigt. Bei der Vokalsonifikation werden aus den Daten des EEGs zuerst spezifische Merkmale extrahiert, die anschließend durch selektives Parameter-Mapping die Synthese von Vokalen steuern und somit auditorische Gestalten erzeugen, die mit den Eigenschaften der multivarianten EEG-Signale korrespondieren. Das geschieht durch die Variation von zwei Formanten, die aus weißem Rauschen beziehungsweise periodischen Impulsen gefiltert werden. Der Klang variiert daher kontinuierlich vor allem zwischen den Vokalen a –e – i und Eigenschaften wie Klangfarbe und Sonorität. Vokale haben den Vorteil, dem menschlichen Ohr vertraut zu sein; daher erfolgt die auditive Gestaltbildung zur Unterscheidung der Phänomene unmittelbar. Indem sie durch die menschliche Stimme leicht nachgeahmt werden können, erlauben sie auch eine Kommunikation über die hörend erkannten Signalvariationen. Die ausgewählten Beispiele zeigen typische rhythmische Phänomene epileptischer Anfälle mit variierten Klangparametern.