Als hätten sie es geahnt. In den Präsenttütchen lag, neben Notizbuch, Traubenzucker und Selfiestick, ein Regenschirm. Den hätte man schon auf dem Weg ins Theater Kehrwieder gebrauchen können. Hamburg empfing an diesem Donnerstagvormittag im November mit Schietwetter. Und nirgendwo ist das schöner als am Hafen. Der Wind, der Nieselregen – wenigstens von den rotbraunen Backsteinbauten der Speicherstadt ging ein wenig Wärme aus.

Das Theater Kehrwieder befindet sich in einem dieser Bauten, die seit Juli 2015, zusammen mit dem angrenzenden Kontorhausviertel, zum Weltkulturerbe der Unesco zählen. In dem wie ein klassisches Variete-Theater eingerichteten Saal wird es heute bei schummrigem Licht eine Menge Erhellendes zu hören geben.

Etwa 140 Kunden sind der Einladung gefolgt. Man dürfe nicht vergessen, sagt Torben Lindø, dass sich „viele von uns erst vor wenigen Wochen in Hannover gesehen haben“. Der Geschäftsführer der Oticon GmbH steht am Rednerpult auf der Bühne und blickt in den Saal, in dem sich die Gäste an den kleinen Tischen niedergelassen haben.

Auf dem 61. Internationalen Hörgeräteakustiker-Kongress habe man allerdings das Anliegen gehabt, über Produkte zu sprechen. Heute habe man anderes im Sinn. „Wir wollen heute ein Blick in die Zukunft werfen, ein bisschen träumen, ein bisschen kreativ sein und natürlich hören, welche Gedanken sich die anderen gemacht haben“, so Torben Lindø.

Eröffnet wird das fünfte Oticon-Symposium mit einem Vortrag von Hélène Amieva. Die Professorin für Psychogerontologie an der Universität Bordeaux zeichnet verantwortlich für eine seit 25 Jahren laufende Studie, in welcher auch der „Zusammenhang zwischen (unbehandelter) Hörminderung und kognitiven Fähigkeiten“ untersucht wird. Leider musste die Französin in letzter Sekunde krankheitsbedingt absagen. So springt nun Dr. Birgitta Gabriel ein. Die Produkttrainerin hatte im Vorfeld bereits die Folien des Vortrags von Hélène Amieva übersetzt und sich ohnehin schon länger mit diesem Thema beschäftigt. Also kündigt Moderator Horst Warncke als erste Rednerin seine Kollegin an. Vorhang auf für Dr. Birgitta Gabriel.

Der Zusammenhang zwischen (unbehandelter) Hörminderung und kognitiven Fähigkeiten
„Es geht um Themen wie Hörminderung, moderne Hörsysteme und um den kognitiven Abbau bzw. um die kognitiven Fähigkeiten mit dem Älterwerden“, eröffnet Birgitta Gabriel. Hélène Amieva betrachtet diese Themen in der von ihr begleiteten Langzeitstudie zusammenhängend. PAQUID ist die Langzeitstudie betitelt, was für „Personnes Agées Quid“ steht und in etwa „Wie geht es den älteren Personen“ bedeutet. Gestartet worden war sie 1989. Und sie läuft immer noch.

Das ursprüngliche Ziel der Studie ist es, herauszufinden, warum Menschen desselben Alters unterschiedliche kognitive Fähigkeiten haben und was zu einem guten bzw. weniger gutem kognitivem Altern beiträgt. Zudem hat man nach Möglichkeiten gesucht, die kognitiven Fähigkeiten erhalten, respektive präventiv auf sie einwirken zu können. Denn Demenz, ist die Weltgesundheitsorganisation (WHO) überzeugt, wird die größte Herausforderung im Bereich der Gesundheit, die es in diesem Jahrhundert zu bewältigen gilt. Aktuell, so schätzt man, belaufe sich die Zahl der an Demenz Erkrankten auf etwa 36 Millionen. Bis zum Jahr 2030 wird sie sich, vermutet man, verdoppeln.

So wurden 1989 für den Start der PAQUID-Studie nach dem Zufallsprinzip in zwei französischen Bezirken aus dem Melderegister Menschen ausgesucht, die 65 oder älter waren. 3.777 Teilnehmer konnte man so für die Studie gewinnen. Bis heute werden sie alle zwei bis drei Jahre zuhause besucht und zu gesundheitlichen wie psychischen Themen interviewt. Auch die kognitiven Fähigkeiten der Teilnehmer wurden ermittelt. Hierzu nutzte man den Mini-Mental-Status-Examination-Test (im Deutschen als Mini-Mental-Status-Test bekannt), der heute das meistverwendete Instrument zur Beurteilung der allgemeinen kognitiven Fähigkeiten ist. Ein riesiger Aufwand. Die Daten, die Birgitta Gabriel referiert, stammen aus der Auswertung von 2015.

„Was anfangs bei der Studie gar nicht so im Fokus war, ist das Hörvermögen“, berichtet Birgitta Gabriel. Zu Beginn der Studie hatte man die Teilnehmer allerdings gefragt, ob sie Schwierigkeiten mit dem Hören hätten und ob sie Hörsysteme tragen.

Doch mit der Zeit wurde klar: Hören ist ein wichtiger Sinn. Er hält einen sozial aktiv. Zumal Schwerhörigkeit heute die dritthäufigste Einschränkung bei Menschen über 65 ist. Und zumal es inzwischen Studien gibt, die zeigen, dass es bei älteren Menschen einen Zusammenhang gibt zwischen einer Schwerhörigkeit und kognitivem Abbau. Also haben die Wissenschaftler bei der Auswertung der Studie das Thema Hören genauer betrachtet: Wie sieht es mit dem Einfluss des Hörvermögens auf geistige Fähigkeiten aus? Und natürlich ging es auch um die Frage, ob Hörsysteme einen positiven Einfluss auf die geistige Fitness haben.
So wurden von den 3.777 Teilnehmern diejenigen ausgeschlossen, bei denen bereits eine Demenz vorlag, oder die die Frage zu ihrem Hörvermögen nicht beantwortet hatten. 3.670 Teilnehmer blieben übrig. Von denen hatten 4% eine starke Höreinschränkung und 31% eine mittelgradige. 65% hingegen hatten keine subjektiven Hörschwierigkeiten angegeben. 150 Teilnehmer nutzten Hörsysteme.

Aus der Auswertung von 2015 geht hervor, dass Menschen mit Hörminderung über die 25 Jahre einen beschleunigten kognitiven Abbau erlebten im Vergleich zu gleichaltrigen guthörenden älteren Menschen. Doch gilt das auch für die 150 Teilnehmer mit Hörsystemen?

Diese hätten, berichtet Birgitta Gabriel, nach 25 Jahren dieselben kognitiven Fähigkeiten wie diejenigen Studienteilnehmer, die nicht angegeben hatten, eine Hörminderung zu haben. Die PAQUID-Studie bestätigt also den Zusammenhang zwischen einer unversorgten Hörminderung und dem beschleunigtem kognitiven Abbau. „Das sind valide Daten, die man auch seinen Kunden kommunizieren kann“, sagt Birgitta Gabriel.

Nun könne man einwenden, dass in der PAQUID-Studie mit subjektiv erhobenen Hörminderungen gearbeitet wurde. Doch das mindere, sagt Birgitta Gabriel, den Wert der Studie nicht. Es ist aus der Literatur bekannt und HNO-Ärzte wie auch Hörakustiker wissen es aus der Praxis, dass der Eindruck eines Patienten bzw. Kunden mit den gemessen Daten oft übereinstimme.

„Das Plädoyer von Hélène Amieva lautet auch, dass es wichtig ist, dass hörgeminderte Menschen Hörsysteme nutzen“, sagt Birgitta Gabriel. Für den Fall, dass man jemanden vor sich hat, der sich gegen Hörsysteme entscheidet, sollte man jeden Versuch unternehmen, diese Person aufzuklären. „Auch jemand, der 85 Jahre alt ist“, zitiert Birgitta Gabriel Hélène Amieva, „profitiert vom besseren Hören.“

Kognitive Änderungen im Alter
Auf Dr. Birgitta Gabriel folgt an diesem Donnerstag Prof. Dr. Elke Kalbe. Sie ist Professorin für medizinische Psychologie an der Kölner Universitätsklinik, wo sie auch das „Centrum für Neuropsychologische Diagnostik und Intervention“ leitet. Kognitive Änderungen im Alterungsprozess stehen seit ihrer Studienzeit im Zentrum ihrer Forschungsinteressen. Als Mutter zweier Kinder engagiert sie sich zudem an Kinderuniversitäten und wirbt für einen gesunden, aktiven Lebensstil. Auf dem Symposium spricht sie über „Kognitive Änderungen im Alter“.

In ihrem Vortrag werde sie sich an „drei Hauptfragen entlang hangeln“, eröffnet Elke Kalbe. Die erste ist: „Was passiert im Hirn während des Alterungsprozesses? Was für kognitive Änderungen sind im Alter typisch? Und wie korrespondieren diese beiden Dinge miteinander?“

Zunächst beschreibt Elke Kalbe die Veränderungen im Hirn, die der Alterungsprozess mit sich bringt. Die könne man vor allem an der Atrophie, also dem Gewebeschwund, im Hirn erkennen. Zudem dünne sich das neuronale Netzwerk aus und auch Verbindungen zwischen höheren kortikalen Gebieten degenerieren. Das Hirn erfährt, sagt Elke Kalbe, mit zunehmendem Alter also sowohl strukturelle als auch funktionelle Änderungen.

Durch den nachlassenden Zuckerstoffwechsel vor allem an den Frontallappen baue überdies das Gedächtnis ab, gleichwohl das Langzeitgedächtnis weiterhin „noch gut funktionieren“ könne. Eine allgemeine kognitive Verlangsamung sowie ein zunehmender Mangel an geistiger Flexibilität treten ebenfalls ein. Die sogenannten „exekutiven Funktionen“, also die höheren Handlungssteuerungsfunktionen, bauen auch ab – genau wie die fluide Intelligenz. Trübe Aussichten für das Alter. Aber es gibt auch gute Nachrichten.

„Eine ganze Menge“ kristalline Leistungen bleiben bis ins hohe Alter stabil, sagt Elke Kalbe. Das lexikalische Gedächtnis etwa funktioniere weiterhin, wenn auch etwas langsamer. Und auch motorische Routinen oder die soziale Intelligenz blieben erhalten. Grundsätzlich aber gilt: Ab dem 30. Lebensjahr lassen viele Funktionen im Hirn nach, auch wenn man das erst mit 60 oder 65 Jahren merkt, so Elke Kalbe.

Auf das Arbeitsgedächtnis, das auch für das Hören und das Sprachverstehen wichtig ist, geht Elke Kalbe etwas genauer ein. „Das ist auch dafür zuständig, Informationen nicht nur online zu halten, sondern auch mit ihnen zu arbeiten“, erklärt sie. Dazu kommen noch die Verarbeitung von auditiven und visuellen Informationen sowie die Verknüpfung mit Informationen aus dem Langzeitgedächtnis. Auch die Fähigkeit, einen Fokus zu setzen und gewisse Störstimuli auszublenden, schreibe man dem Arbeitsgedächtnis zu. Nur degeneriert im Alter der Stirnlappen, der für das Arbeitsgedächtnis ein wichtiges Areal ist. In der Folge werde die Sprachproduktion und -rezeption schwieriger. „Hier gibt es eine starke Interaktikon mit dem Hörverlust“, sagt Elke Kalbe. So gehe man heute davon aus, dass ein Hörverlust „tatsächlich ein weiterer Modulator der kognitiven Fähigkeiten“ ist. Menschen mit einem Hörverlust zeigten mehr Atrophie als Menschen ohne Hörverlust, sagt sie. Ein Mangel an akustischen Stimuli sorgt also dafür, dass das Hirn degeneriere.

So ist das Alter der größte Risikofaktor für den kognitiven Abbau. Die Demenz-Prophylaxe beginne somit bereits im Kindesalter, sagt Kalbe. Denn je höher die Bildung, desto größer der Demenz-Puffer. Auch Ernährung spielt eine Rolle. „Die Faustregel ist hier: Was für das Herz gut ist, ist auch gut für das Gehirn“, sagt Elke Kalbe. Übrigens: Heiraten senke ebenfalls das Demenz-Risiko. Eine Scheidung wiederum erhöhe das Risiko – zumindest beim Mann. Ebenfalls präventiv wirken physische Aktivitäten, vor allem Sport. Der könne sogar eine Neurogenese sowie eine Synaptogenese anfachen. Den größten präventiven Einfluss aber schreibt Elke Kalbe der psychischen, also der geistigen Aktivität zu.

Die zweite Frage, der Elke Kalbe im Theater Kehrwieder nachgehen wird, ist die, was das Hirn gegen die altersbedingten Änderungen unternimmt. „Es gibt Schutz- und Stützmechanismen des Hirns, die gegen die Altersänderungen ankämpfen“, sagt Elke Kalbe. Einer dieser Mechanismen funktioniert etwa so, dass sich bei älteren Menschen beim Lösen einer Aufgabe mehr Hirnareale aktivieren als bei jüngeren. Die Hirnaktivität nimmt also zu, wodurch die verminderte Funktionsfähigkeit eines Areals kompensiert wird. Hiervon profitiere im Übrigen auch die Sprachverarbeitung, sagt Elke Kalbe. Geschieht die bei jüngeren Menschen fast ausschließlich in der linken Hirnhälfte, hat man festgestellt, dass bei älteren Menschen auch die rechte Hirnhälfte aktiv ist. „Die Plastizitätsmechanismen, die das Hirn bereithält, gelten also auch beim Hören und Verstehen“, so Elke Kalbe.

Die dritte Frage ist die, ob man auch mit Interventionen von außen etwas gegen den Abbau der Kognition im Alter tun kann. „Die simple Antwort ist: Ja!“, nimmt die Professorin vorweg. Viele Studien belegen das. Demnach verändere sich das Hirn strukturell, hat man etwa ein dreimonatiges Gehirnjogging absolviert. Die graue Substanz nimmt zu, der Hirnmantel auch. Sogar Parkinsonpatienten, die häufiger kognitive Störungen aufweisen als gesunde, ältere Menschen, profitieren von mentalen Trainings. Bemerkenswert sei hierbei, so Elke Kalbe, auch der Langzeiteffekt. Noch Jahre später hätten diejenigen, die mal ein längeres mentales Training absolviert haben, eine höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit als diejenigen, die ihr Hirn nicht trainierten.

Wobei man sich vor allem in den Aufgaben verbessert, die man trainiert hat. Mit bestimmten Trainings aber ließen sich sogar Transfereffekte erzielen. Eines dieser Trainings wäre das Merken und rückwärts zitieren von Zahlenreihen. Folglich kann man also auch von außen intervenieren. Wobei mentales Training nicht nur bei älteren Menschen Wirkung zeige. Auch junge können profitieren. Mit diesen Erkenntnissen schickt Moderator Horst Warncke die Symposium-Besucher in die Mittagspause.

Deep Neural Networks
Erster Redner nach der Mittagspause ist ein alter Bekannter des Oticon-Symposiums. 2014 war er in einem Videoeinspieler zu sehen, 2015 hatte er als Redner am Symposium teilgenommen. Uwe Andreas Hermann leitet seit 2013 das Eriksholm Research Center in Dänemark, die Forschungseinrichtung von Oticon. Zudem war er 10 Jahre lang Lehrbeauftragter an der Uni Duisburg-Essen. Er hat Elektrotechnik mit dem Schwerpunkt Signalverarbeitung studiert und einen Master of Science in Electrical Engineering. Danach war er 17 Jahre lang leitender Angestellter bei Siemens, wo er unter anderem den UMTS-Chip entwickelt hat. Sein Thema heute ist „Deep Neural Networks – ein neuer Ansatz für die Hörakustik?“
„Die Forschung an Deep Neural Networks befindet sich in einer rasenden Entwicklung und ist nicht abgeschlossen“, eröffnet Uwe Hermann. Was er heute zeigen wird, ist also „Work in Progress“. Allein: Was sind eigentlich Deep Neural Networks (DNN)?

Als DNN beschreibt man technische Nachbildungen biologischer, neuronaler Netzwerke. Man kann sie sich vorstellen als „ingenieurmäßige Abbildungen dessen, was sich im Gehirn abspielt“, erklärt Uwe Hermann. Algorithmen also, die man wie das menschliche Hirn trainieren kann und die dann in der Lage sind, viele unterschiedliche Aufgaben zu lösen.

Aus dem Alltag kennt man DNN etwa als Nutzer von Apple-Produkten, Google, Amazon oder Microsoft. Siri arbeitet zum Beispiel mit einem DNN. Oder Navigationssysteme. In beiden Fällen wird die sogenannte Spracherkennung und auch die Sprachsynthese von diesen Super-Algorithmen übernommen. Und auch in der Bild- und Mustererkennung werden sie eingesetzt. Sie funktionieren also schon sehr gut. Jedoch habe die Wissenschaft bisher „noch nicht so ganz“ verstanden, warum das so gut funktioniert, schmunzelt Uwe Hermann.

Und nun halten DNN Einzug in die Signalverarbeitung von Hörsystemen. Im Forschungszentrum Eriksholm jedenfalls habe man mit ihnen schon beachtliche Ergebnisse erzielen können, berichtet Uwe Hermann.

So können DNN zum Beispiel in Situationen, in denen man es mit konkurrierenden Sprechern und zusätzlichem Störlärm zu tun hat, eine große Hilfe sein. Um diese Situationen zu erleichtern, behelfen sich Hörsystemhersteller aktuell im Wesentlichen mit zwei „Tricks“. Der eine ist die Störlärmunterdrückung, der zweite ist die Direktionalität. Hinter Uwe Hermann auf der Leinwand erscheint das Bild, das derzeit auch auf vielen Oticon-Werbungen zu sehen ist: ein Dinner mit vielen Teilnehmern.

In solchen Situationen, meint Uwe Hermann, würden beide Tricks nicht immer den gewünschten Nutzen haben. „Wenn Sie einem von mehreren Sprechern zuhören, die Ihnen gegenübersitzen, ist der Winkel einfach relativ klein“, sagt er mit Blick auf die Direktionalität. Und was ist erst, wenn alle gleichzeitig reden?
„Die Frage, die wir uns gestellt haben, ist: Können wir beide Sprecher, die hier gleichzeitig reden und über ein Mikrofon aufgenommen werden, elektronisch trennen?“, berichtet Hermann. Bisher konnte man versuchen, das Problem mit „klassischer“ Signalverarbeitung zu lösen, z.B. „non-negative matrix factorisation“. Nur seien die Ergebnisse dieser Methode nicht wirklich zufriedenstellend gewesen.
„Hier kommen die DNN ins Spiel“, sagt er. „Die können unter anderem auch darauf trainiert werden, Stimmen zu erkennen.“ So kam man in Eriksholm auf die Idee, die DNN zum Trennen bekannter Stimmen zu verwenden. Jedoch können DNN auf Anhieb Stimmen noch nicht auseinanderhalten. Momentan muss man sie noch auf jede einzelne Stimme quasi abrichten. Das Procedere dauert aktuell etwa 20 Sekunden pro Stimme. Dann erkennt der Algorithmus die Stimme und ist in der Lage, sie aus einem Gebrabbel von vielen Stimmen herauszuziehen. „Wir wissen ja, dass Angehörige, Freunde oder Lehrer vielfach als Sprecher auftreten – und die möchte man besonders gut verstehen können“, erklärt Uwe Hermann. Er spielt ein Beispiel vor. Eine Frau und ein Mann sprechen gleichzeitig und klingen dabei, als stünden sie nebeneinander. Die sollen nun von einem DNN getrennt werden, so dass man auf seinem linken Hörsystem die eine und auf seinem rechten Hörsystem die andere Stimme hört. Dann spielt Uwe Hermann vor, was das DNN gemacht hat. Links hört man die eine Stimme, rechts die andere. Lauscht man nur der einen Stimme, hört man zwar ein paar Artefakte, aber von der konkurrierenden Stimme ist nichts mehr wahrzunehmen. Alles ist ziemlich klar verständlich.

„Das ist momentan Gegenstand der Forschung“, sagt Uwe Hermann. Im nächsten Schritt wird es darum gehen, die Artefakte auszulöschen, so dass die Stimme klingt, als wäre sie über einen isolierten Kanal aufgenommen worden. Im Übrigen ist es hierbei egal, ob eine Frau und ein Mann sprechen, zwei Frauen oder zwei Männer. Und hat man es mit mehr als zwei Sprechern zu tun und das DNN kennt die beteiligten Stimmen, ließen sich auch hier Auftrennungen vornehmen. Nur schneller müsse das Procedere noch werden. Denn wofür ein DNN heute noch 20 Sekunden braucht, benötigt das Hirn nicht hörgeminderter Menschen nur Bruchteile von Sekunden.

Auch mit seinem Thema vom Symposium 2015 korrespondieren die DNN. Denn wenn das Hörsystem über das EEG-Signal erfährt, was der Nutzer hören möchte, ließe sich darüber das DNN steuern. Selbst, dass man wie mit SIRI auch mit seinem Hörsystem spricht, ja, es um Hilfe bittet, ist damit denkbar, sagt Uwe Hermann.

Dass Hörakustiker von der Technik überflüssig gemacht werden würden, sieht der Leiter des Forschungszentrums Eriksholm nicht. „Diese Technologien werden dazu führen, dass Sie als Audiologen den Menschen mit Hörverlust wesentlich mehr werden helfen können. Zudem werden Sie diejenigen sein, die das auswählen und anpassen.“ Im Zusammenspiel mit Bots könnte man als Hörakustiker überdies seinen Kunden quasi immer zur Verfügung stehen. „Daher sehe ich das eher als starkes Element der Kundenbindung“, sagt Uwe Andreas Hermann.

Auch außerhalb von Hörsystemen sagt Uwe Hermann im Übrigen DNN künftig einen riesigen Einfluss voraus. „Ich übertreibe nicht, wenn ich prognostiziere, dass Sie in wenigen Jahren Übersetzungssysteme haben, die sogar Ihre Stimme imitieren und alles, was Sie sagen, blitzschnell in jede beliebige Sprache übersetzen können“, sagt er. Ein DNN wird also mit jeder Stimme, auf die er trainiert wurde, Sätze sagen können, welche die entsprechende Person nie gesagt hat. Und zwar so, dass man keinen Unterschied mehr zwischen Mensch und Maschine hören wird.