Binaurale Hörgeräte – räumliches Hören für alle

(v.l.n.r.) Dr.-Ing. Torsten Niederdränk, Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier, Prof. Dr. rer. nat. Volker Hohmann

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier (Sprecher)
Prof. Dr. rer. nat. Volker Hohmann
Dr.-Ing. Torsten Niederdränk*

Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
*Siemens AG , München

In Deutschland leidet jeder Sechste unter einem verminderten Hörvermögen, darunter viele junge Menschen. Hörgeräte können hier helfen, doch in akustisch „schwierigen“ Umgebungen versagen sie häufig. Wie lassen sich Hörschäden bestmöglich ausgleichen?

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier, Prof. Dr. rer. nat. Volker Hohmann und Dr.-Ing. Torsten Niederdränk haben dieses Problem gelöst: Sie schufen die Voraussetzungen für Systeme, die Betroffenen zu einem fast natürlichen Hörvermögen verhelfen. Grundlage ist ein digitales Verfahren, das die an beiden Ohren sitzenden Hörgeräte zu einem binaural arbeitenden Hörsystem kombiniert. Birger Kollmeier leitet die Abteilung Medizinische Physik an der Universität Oldenburg und steht dem Kompetenzzentrum HörTech, dem Hörzentrum Oldenburg sowie der Fraunhofer-Projektgruppe für Hör-, Sprach- und Audiotechnologie vor. Volker Hohmann ist stellvertretender Leiter der Abteilung Medizinische Physik der Uni Oldenburg und leitet den Bereich Forschung & Entwicklung bei HörTech. Torsten Niederdränk ist Vice President „Corporate Standards & Guidance“ bei der Siemens AG in München und war zuvor Entwicklungs- und Produktionsleiter in der Siemens Audiologische Technik GmbH.

Hörprobleme sind weit verbreitet – vor allem bei der Generation 60+, bei der etwa jeder Zweite darunter leidet. Doch das Phänomen ist keine reine Alterserscheinung: Auch Jugendliche und Kinder verfügen oft über ein eingeschränktes Hörvermögen. Fast jedes 100. neugeborene Kleinkind hat bereits eine Hörschädigung und benötigt möglichst früh eine Hörhilfe, um normal sprechen und mit der Umwelt kommunizieren zu lernen. Die bislang gebräuchlichen Hörgeräte verbessern zwar die Situation der Betroffenen, doch die Technik stößt mitunter an ihre Grenzen. So ist in Räumen mit Nachhall, bei mehreren durcheinanderredenden Menschen oder lauten Hintergrundgeräuschen trotz Hörhilfe oft nur ein unverständliches Gewirr von Stimmen und Geräuschen zu vernehmen.

Die Ursache ist, dass die meisten Hörgeräte darauf ausgelegt sind, nur ein einzelnes Ohr zu versorgen. Binaurale Hörsysteme bewirken dagegen eine deutlich bessere Hörqualität: Die Systeme besitzen gekoppelte Hörgeräte am linken und rechten Ohr, die die räumlichen Eigenschaften eines Schallfeldes aufnehmen und im Sinne einer optimalen Aufbereitung für den Hörgeschädigten nutzbar machen. Birger Kollmeier, Volker Homann und Torsten Niederdränk treiben die Entwicklung solcher Hörsysteme seit vielen Jahren gemeinsam an. Dazu haben die nominierten Forscher unter anderem ein Verfahren geschaffen, das dazu dient, Daten per Funk zwischen den beiden Hörgeräten auszutauschen. Außerdem entwickelten sie eine Diagnosemethode, mit der sich der Hörfehler von betroffenen Menschen ermitteln lässt – um dann Algorithmen zu erstellen, die den individuellen Hörfehler gezielt kompensieren.

Die Firma Siemens Audiologische Technik brachte 2004 das erste binaurale Hörgerät auf den Markt, weitere Produkte folgten. In den meisten davon steckt Technologie aus dem Labor der Experten in Oldenburg. In einigen Jahren werden vermutlich vier von fünf Hörgeräten die binaurale Technik nutzen.
Das erschließt einen riesigen Markt: Weltweit werden etwa acht Millionen Hörgeräte pro Jahr verkauft, bei einem Umsatz von fast drei Milliarden Euro und einer jährlichen Wachstumsrate von rund 20 Prozent. Die sechs weltweit größten Hersteller arbeiten alle eng mit den Forschern aus Oldenburg zusammen.

Das Vorschlagsrecht zum Deutschen Zukunftspreis obliegt den führenden deutschen Einrichtungen aus Wissenschaft und Wirtschaft sowie Stiftungen.

Das Projekt „Binaurale Hörgeräte – räumliches Hören für alle“ wurde von der DFG – Deutsche Forschungsgemeinschaft e.V. vorgeschlagen.

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2012 Erklärfilm ZDF Team 1

Binaurale Hörgeräte – räumliches Hören für alle
Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier (Sprecher)
Prof. Dr. rer. nat. Volker Hohmann
Dr.-Ing. Torsten Niederdränk

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2012 Video Team 1

Binaurale Hörgeräte – räumliches Hören für alle
Prof. Dr. rer.nat. Dr. med. Birger Kollmeier (Sprecher)

Hintergrundmaterial

Fragen an die Nominierten
Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier (Sprecher)
Prof. Dr. rer. nat. Volker Hohmann
Dr.-Ing. Torsten Niederdränk

Die Menschen werden immer älter, Fortschritte in Medizin und Medizintechnik helfen, altersbedingte Einschränkungen zu minimieren und auch Krankheiten erträglich zu machen. Bei Ihrem Projekt geht es um Medizintechnik, um Geräte, die solche Einschränkungen ausgleichen können – es geht um das Hören.

Rund 2,5 Millionen Menschen in der Bundesrepublik tragen ein Hörgerät. Woraus besteht ein Hörgerät, und wozu dient es?

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Ein Hörgerät besteht aus einem Mikrofon, einem regelbaren Verstärker und einem Lautsprecher im Miniaturformat. Es dient dazu, dem Schwerhörigen in jeder Situation jeden Schall und jeden Bestandteil davon mit der „richtigen“ Lautstärke wiederzugeben. Im Idealfall sollte also das verminderte Hörvermögen dadurch wieder dem normalen, gesunden Gehör entsprechen. Dass dies keine einfache Aufgabe ist, zeigt der Vergleich zum Sehen: Eine Innenohrschwerhörigkeit, die bei etwa 18 Prozent unserer Bevölkerung auftritt – also die weitaus häufigste Sinnesbehinderung –, kann man besten mit Sehen durch eine Milchglasscheibe vergleichen, bei dem man außerdem nur einen kleinen Ausschnitt sieht. Ein einfacher Verstärker im Hörgerät hat in diesem Vergleich die Funktion wie ein Scheinwerfer: Er macht alles heller. Dadurch sieht man zwar mehr, aber man kann nichts mehr erkennen. Das heißt, es bleibt genauso verschwommen wie zuvor, weil man sozusagen den Kontrast und nicht die Helligkeit erhöhen sollte. Dies ist das eigentliche Problem, mit dem wir bei Hörgeräten kämpfen: Wir müssen den Schall gewissermaßen klarer machen. Dabei haben wir innerhalb der vergangenen zehn Jahre schon erstaunliche Fortschritte erzielt, auf die wir stolz sind – aber es bleibt noch viel zu tun!

Dr.-Ing. Torsten Niederdränk
Diese Hörhilfen sollen dem Betroffenen vor allem den Zugang zum sozialen Leben wiedergeben. Viele Schwerhörige verstehen nur noch einen Wortsalat, sobald mehrere Personen in einem Raum sind, und ziehen sich daher aus dem sozialen Leben zurück. Um hier mit diesen kleinen technischen Geräten eine Leistung zu erbringen, die Betroffene wieder an die Grenzen des normalen Hörens zurückführen kann, steckt in modernen Hörgeräten inzwischen viel, viel mehr Prozess-Power drin, als es uns vor zehn Jahren noch möglich erschien. Und die Entwicklung geht weiter in Richtung noch mehr Rechenleistung in noch kleineren Geräten, also wahre technische Wunderwerke im Miniaturformat. Ziel ist, dem Ausgleich eines Hörverlusts möglichst nahezukommen.

Hörgeräte gibt es schon lange, früher waren es unförmige Trichter, die ans Ohr gehalten wurden. Welche Entwicklungsschritte gab es in der Technologie?

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Im vorigen Jahrhundert wurden elektrische Hörhilfen dank technologischer Fortschritte immer kleiner und effizienter – von den kaum tragbaren Röhrengeräten über Transistorgeräte als Taschengeräte bis hin zu Geräten hinter dem Ohr oder sogar nur im Gehörgang mit integrierten Schaltkreisen. Dabei stand zunächst nur die reine Verstärkungsfunktion des Hörgerätes im Vordergrund. Erst mit Einführung der Digitaltechnik in Hörgeräten vor etwa 15 Jahren steht auch die Verbesserung der gestörten Sprachwahrnehmung im Störschall im Vordergrund, sozusagen die Kontrastverstärkung zur Kompensation der „Fehlhörigkeit“ oder „Verzerrungswirkung“ des Hörverlusts. Hier liegt die größte Herausforderung für die Hörgeräteentwicklung, und daher haben wir hier auch Pionierarbeit geleistet. Ein weiterer Aspekt ist die Individualisierung: Jedes Ohr, jeder Hörschäden und jeder Mensch mit seinen Erwartungen und Ansprüchen ist anders, sodass viel Forschungs- und Entwicklungsaufwand hineingesteckt wird, um die sehr komplexen Parameter eines Hörsystems an den individuellen Patienten anzupassen und nicht umgekehrt.

Der ehemalige Bundeswirtschaftsminister und EU-Kommissar Martin Bangemann hat früher mal gesagt: Wieso werden Hörgeräte immer teurer und Walkmen immer billiger, obwohl in beiden die gleiche Technik drinsteckt? Da hat er die technologische Herausforderung von Hörgeräten zwar total unterschätzt, aber in gewisser Weise kann man eine ähnliche Entwicklung wie bei Hörgeräten auch an der Weiterentwicklung vom Walkman zum mp3-Player sehen: Es wurde alles kleiner und beinhaltet viel, viel mehr Technologie.

Dr.-Ing. Torsten Niederdränk
Stand der Dinge vor 15 Jahren – 1998 habe ich in diesem Bereich angefangen – war, dass man große „Gurken“ hatte, Geräte, die hinter dem Ohr saßen und die weitgehend eine Verstärkung gebracht haben – eine nichtlineare Verstärkung, die für laute und leise Töne unterschiedlich ist. Das ganze Bild war in allen Bereichen gleichmäßiger und heller, aber eben nicht klarer, um in der Analogie zum Sehen von vorhin zu bleiben. Seitdem ist viel passiert: Auf der einen Seite ging es in Richtung Miniaturisierung, getrieben unter anderem durch die Siliziumtechnologien, die Elektronik generell. Auf der anderen Seite gab es weitere Erkenntnisse in der Audiologie, in der Akustik und in der Elektroakustik.

Wenn wir uns ein typisches Gerät ansehen, wie es zurzeit auf dem Markt ist, sind viel mehr Dinge technologisch umgesetzt, beispielsweise ein adaptives Richtmikrofon, das ich wie ein Fernrohr – um nochmals im Bild zu bleiben – nutzen und mit dem ich mich genau ausrichten kann. Es gibt– darauf wollen wir ja später noch eingehen – die binaurale Kopplung zwischen zwei Hörgeräten, die nicht mehr nur als einzelne Hörgeräte am Kopf sitzen, sondern ein gesamtes Hörsystem darstellen, das die Hörgeschädigten unterstützt. Außerdem hat die deutliche Miniaturisierung der Komponenten dazu geführt, dass ein Hörgerät jetzt attraktiv klein ist, das kann man sehr schön verstecken. Ein altes Gerät maß etwa 4,5 Zentimeter – ein Riesenunterschied, wenn man es mit heutigen Lösungen vergleicht.

Prof. Dr. rer. nat. Volker Hohmann
Hinzu kommt der große Technologieschritt von einem analogen elektroakustischen System – was wie ein normaler Verstärker mit Lautsprecher und Mikrofon funktioniert – hin zu einem volldigitalen System, bei dem die Verarbeitung der akustischen Signale digital erfolgt. Das eröffnet ganz neue Möglichkeiten dahingehend, was man mit diesem akustischen Signal erzielt und wie man es verändern und an die Hörsituation adaptieren kann. Seit rund 15 Jahren gibt es Hörgeräte mit digitaler Signalverarbeitung, und in dieser Zeit hat es viele Verbesserungen gegeben, an denen wir maßgeblich mitgewirkt haben. Aber es ist immer noch nicht so, dass die digitale Signalverarbeitung die komplette Restauration eines Hörverlustes erlaubt. Dazu müssen wir erst viel besser verstehen, wie das normale Gehör Signale verarbeitet. Wie schafft es das normale Gehör – und das ist eine beeindruckende Leistung –, in einem Gemisch von verschiedenen Signalquellen wie Rauschen, Musik und mehreren Sprechern diese verschiedenen Quellen auseinanderzuhalten? Das alles kommt ja gemischt am Ohr an und muss dann in irgendeiner Weise so getrennt und interpretiert werden, dass man die gewünschte Schallquelle letztlich verstehen kann. Aufgrund unserer Forschungsarbeiten haben wir inzwischen ein viel besseres Verständnis dieser faszinierenden Fähigkeit unseres Gehörs und Gehirns. Dies kann direkt in digitale Signalverarbeitung umgesetzt werden und hilft uns dann auch, Hörgeräte zu verbessern. Da haben wir zwar schon einiges erreicht, allerdings enthalten die Geräte infolge der Miniaturisierung immer mehr Rechenleistung, sodass auch komplexere Algorithmen in der Sprach- und Signalverarbeitung möglich werden.

Ein Hörgerät wird zumeist mit dem Alter verbunden. Um welche Erkrankungen handelt es sich, und wen betreffen sie?

Prof. Dr. rer.nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Schätzungsweise weisen etwa 18 Prozent unserer Bevölkerung einen behandlungsbedürftigen Hörverlust auf; in der Altersgruppe der über 65-Jährigen ist es jeder Zweite. Doch das Phänomen ist keine reine Alterserscheinung: Auch Jugendliche und Kinder verfügen oft über ein eingeschränktes Hörvermögen. Fast jedes hundertste neugeborene Kind hat bereits eine Hörschädigung und benötigt möglichst früh eine Hörhilfe, um normal sprechen und mit der Umwelt kommunizieren zu lernen. Zu den Risikofaktoren für einen Hörverlust – also eine Krankheit des Innenohrs – zählen die gleichen wie etwa für einen Schlaganfall, also die bekannten Herz-Kreislauf- oder Stoffwechsel-Erkrankungen, weil unser Innenohr ein Teil des Gehirns ist. Ein besonderes Risiko für das Hörvermögen ist berufsbedingter Lärm, früher die Berufskrankheit Nummer eins. Das ist aufgrund besserer Prävention leicht zurückgegangen, aber immer noch eine der häufigsten Berufskrankheiten.

Das Gehör ist ein sehr sensibles und hochgradig komplexes System; deshalb ist es sehr wichtig, darauf aufzupassen. Es wird oft behauptet, dass wir ein Volk von Schwerhörenden werden, weil die Jugendlichen und Kinder sich freiwillig mit lautem Schall per mp3-Player oder Disco-Besuch bedröhnen. Dieses Risiko wird ein wenig überschätzt, weil die Empfindlichkeit für einen Hörschaden durch Lärm individuell sehr verschieden ist. Man hat bis jetzt noch nicht statistisch nachweisen können, dass die höhere Lärmbelastung bei Kindern und Jugendlichen zu einer höheren Schwerhörigkeit führt. Der Effekt, dass die Bevölkerung älter wird und man durch zunehmendes Alter schwerhöriger wird, ist viel stärker ausgeprägt.

Schwerhörigkeit ist die häufigste sensorische Erkrankung, und das Fatale daran ist, dass man sich zunehmend isoliert. Man meidet Situationen, in denen viele Leute um einen herum sind, weil man nicht mehr mehrere Sprecher voneinander trennen kann, und man gerät immer mehr in eine Art „bleierne Stille“. Es ist wichtig, dass man früh genug etwas dagegen tut, ein Hörgerät aktiv annimmt und sehr früh damit anfängt, das Hören zu trainieren, um diese Fähigkeit nicht zu verlieren.

Deshalb ist es wichtig, dass wir gesamtgesellschaftlich anders denken: Eine Person, die eine Brille trägt, gilt als schlau, eine, die ein Hörgerät trägt, gilt als alt oder gar dumm: Es müsste anders sein – ein Hörgerät sollte zeigen, dass man dabei sein will, damit offensiv umgeht und sich schon, bevor es nicht mehr zu umgehen ist, darum kümmert …

Dr.-Ing. Torsten Niederdränk
… im Sinne von: Gut hören ist cool. Allerdings gehen viele Hörgeschädigte mit einer falschen Erwartungshaltung an die Sache ran. Wenn sie ein Hörgerät bekommen, erwarten sie, dass das Gerät sofort funktioniert und sie sofort klar hören. Das ist nicht der Fall. Typischerweise klingt ein neues Hörgerät erst mal etwas schrill und unangenehm, und dann muss man sich langsam wieder daran gewöhnen, dass man mit diesen zusätzlichen Informationen auch etwas anfangen kann. Unversorgt verlieren das Gehör und das Gehirn die Fähigkeit, auseinanderzuhalten, was dort an Geräuschen ankommt, und diese Dinge zu klassifizieren. Wie kann man Störquellen ausgrenzen, wie kann man dem Sprecher gegenüber ganz klar zuhören? Man muss erst wieder lernen zu hören, Hörtrainings machen und sehen, dass man wieder in die normale Welt zurückfindet. Mit dem rechnen viele Betroffene nicht, und damit haben wir immer wieder zu kämpfen.

Kommen wir zu Ihrer Arbeit. Was ist die Innovation, was das Neue, das Sie entwickelt haben?

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Das Besondere an unserem gemeinsamen Ansatz ist, die Hörgeräte binaural zu machen, also das zweiohrige, räumliche Hören zu unterstützen oder zu ersetzen, indem die Hörgeräte auf beiden Seiten zu einem einzigen System gekoppelt werden.

Früher wurden beim Hören immer nur die beiden Ohren seitengetrennt betrachtet; bis heute ist die Hördiagnostik noch sehr auf das einzelne Ohr bezogen. Das normale Gehör funktioniert dagegen binaural, insbesondere, wenn es mit Störgeräuschen zu tun hat. Das heißt, dass man die Informationen zwischen den beiden Ohren ausnutzt und dadurch räumlich hören, Störschall und Nutzschall voneinander trennen und auch Nachhall unterdrücken kann.

Unser Ansatz ist es nun, dass Hörhilfen – nicht nur Hörgeräte, sondern auch ganz allgemein jede Form der Hörassistenz – dieses binaurale Hören ausnutzen und unterstützen. Unsere Systeme können nicht nur rechts und links unabhängig voneinander eine Verstärkung oder einen Ausgleich des Hörverlustes erzielen, sondern den Unterschied zwischen rechts und links so ausnutzen, dass man daraus das verbleibende binaurale Hörvermögen unterstützt oder es dort sogar ersetzt, wo man es nicht mehr unterstützen kann, weil zu viel Hörverlust vorhanden ist.

Damit ermöglichen wir dem Schwerhörigen, wieder besser räumlich zu hören, Stör- und Nutzschall besser voneinander zu trennen und auch Nachhall abzuschwächen, sodass er sich in räumlich komplexen, schwierigen akustischen Situationen ähnlich wie normal Hörende unterhalten kann. Unsere Leistung besteht in der Entwicklung von Algorithmen dazu, die verschiedenen Komponenten für die binaurale Hörgeräte-Systemtechnik zusammenzuführen und letztlich die technischen Voraussetzungen für kommerzielle binaurale Produkte zu schaffen.

Dr.-Ing. Torsten Niederdränk
Bei den typischen Geräten aus dem Jahr 2000 hat ein Hörgeschädigter im Labor ein Gerät angepasst bekommen, mit getrennten Klang- und Lautstärkereglern an beiden Ohren. Damit musste er seine Geräte immer wieder nach bestem Wissen und Gewissen so einstellen, dass er einerseits subjektiv am besten hören kann und es andererseits nicht pfeift, also keine Rückkopplungen entstehen. Der Betroffene war dadurch viel zu sehr beschäftigt, immer wieder mit den Fingern subjektiv die Bedingungen zu ändern, als dass er keinen vernünftigen Eindruck von der räumlichen Hörumgebung hätte bekommen können. Das war für mich der Auslöser zu versuchen, die beiden Systeme und ihre Regler wenigstens so weit zu koppeln, dass sich immer eine naturgetreue räumliche Abbildung ergibt. Denn wie soll das Gehirn weiter naturgetreu hören, wenn das eine Hörgerät genau die Frequenzen abschwächt, die vom anderen Hörgerät gerade verstärkt werden mit dem Effekt, dass die angebotenen Signale nichts mehr mit der realen Welt zu tun haben?

Prof. Dr. rer. nat. Volker Hohmann
Sie können ein Experiment machen: Wenn man normal mit beiden Ohren hört, empfängt man von rechts und links zwei verschiedene Signale. Dazwischen sitzt ein mächtiger Prozessor, das Gehirn, der die Schallsignale gemeinsam interpretiert und uns in einer normalen, breiten Hörumgebung einen sehr breiten räumlichen Eindruck vermittelt: Er ist externalisiert, wie wir sagen. Dieser externe Eindruck bleibt bestehen, wenn man einen Kopfhörer aufsetzt und links und rechts die gleichen, voneinander verschiedenen Signale anbietet. Wenn man dann aber rechts und links zusammenmischt und an beiden Seiten identische Signal anbietet, stellt man fest, dass der Höreindruck, der vorher extern war, sofort zusammenbricht: Man hört alles nur noch in der Mitte des Kopfes, alle räumliche Information ist verloren, obwohl es an jedem Ohr einzeln fast genauso so klingt wie vorher. So wirken die Hörgeräte, die unabhängig links und rechts arbeiten und dabei die räumlichen Unterschiede zwischen den Ohren falsch wiedergeben: Man verliert einen Teil des räumlichen Hörens, und außerdem fällt es dem Gehirn jetzt schwerer, aus diesen beiden veränderten Signalen noch verschiedene räumliche Quellen zu trennen. Um dem Gehirn die Möglichkeit zu geben, einen normalen räumlichen, externen Höreindruck zu bekommen, der dann zur Interpretation genutzt werden kann, ist es eben notwendig, diese Geräte so zu koppeln, dass sie die Signale gemeinsam verarbeiten und die räumlichen Unterschiede richtig wiedergeben.

Der Effekt ist am deutlichsten, wenn man in einer schwierigen Hörsituation ist, zum Beispiel auf einer Party, und ein weiteres Experiment macht: Hält man sich ein Ohr zu, hat man nicht mehr so viel räumliche Informationen, und subjektiv nimmt der Nachhall deutlich zu. Möglicherweise versteht man aber noch alles. Wenn man das gleiche Experiment aber in einer noch schwierigeren Hörsituation macht, wo man fast nichts mehr versteht – etwa wenn sich der Sprecher, den man verstehen will, ein wenig entfernt –, merkt man erst, wie sehr einem das binaurale Hören wirklich fehlt, weil man mit nur einem Ohr überhaupt nichts mehr versteht. Das binaurale, räumliche Hören entscheidet dabei, ob man die Grenzen zum Nichtverstehen überschreitet oder nicht.

Bei den alten Geräten hat man sich seine Hörumgebung eingestellt und im Endeffekt doch nie wieder eine richtige Referenz gehabt. Ist das nun über die Kopplung der beiden Geräte geregelt und realistischer – kann man das so interpretieren?

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Die Kopplung der Verarbeitungsparameter ist der erste entscheidende Schritt, wenn man beide Hörgeräte miteinander synchronisiert. Sie ist in heutigen kommerziellen Hörgeräten implementiert und stellt eine der wesentlichen Innovationen dar, die Torsten Niederdränk seinerzeit bei Siemens bis zur Marktreife gebracht hat.

Der nächste entscheidende Schritt schließt zusätzlich die gekoppelte Verarbeitung des gesamten Signals auf beiden Seiten mit ein. Im Labor und mit Prototypen konnten wir den deutlichen Vorteil dieser Verarbeitung zeigen. In den kommerziellen Hörgeräten ist dies heute allerdings erst ansatzweise verfügbar. Dabei werden nicht nur die Hörgeräte in der Lautstärke links und rechts angeglichen, sondern man nutzt auch die Laufzeitunterschiede zwischen den Ohren aus, also die kleinen Unterschiede, die aufgrund des längeren Schallwegs zum Beispiel von einem rechts gelegenen Objekt bis zum linken Ohr im Vergleich zum rechten Ohr auftreten. Unser Gehirn nutzt diese Zeitunterschiede von minimal zehn Mikrosekunden verblüffend geschickt aus, um räumlich zu hören oder Objekte im Raum wahrzunehmen. Genauso können unsere Hörgerätealgorithmen durch die Auswertung der Zeitunterschiede das Objekt verstärken, das von vorne kommt, und den seitlich einfallenden Störschall oder den Nachhall spezifisch abschwächen. Das heißt, man hat bei den binauralen Hörgeräten, die derzeit in der Entwicklung sind, viel mehr Details des akustischen Signals zur Verfügung und kann dadurch, dass man die Mikrophone auf beiden Seiten verteilt hat, die räumlichen akustischen Eigenschaften besser ausnutzen und auch gezielt verstärken.

Welche Verbesserungen ergeben sich konkret für den Nutzer?

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Die erste Verbesserung durch binaurale Kopplung der Hörgeräte, die es auch schon kommerziell gibt, ist die synchronisierte Einstellung beider Hörgeräte durch ein gemeinsames Bedienelement: Beide Hörgeräte „wissen“ voneinander und stellen simultan das Richtige ein.

Die zweite Verbesserungsstufe schließt die Möglichkeit ein, in bestimmte Richtungen genau zu hören. Man kann sich das als eine Art „Zoom“ vorstellen, der den Schall aus einer Richtung verstärkt und aus einer anderen Richtung verringert. Dieses Element ist zum Teil schon kommerziell verfügbar, zum größten Teil geht man aber noch herkömmlich vor, indem man die Richtwirkung jedes einzelnen Hörgeräts links und rechts ausnutzt. Durch binaurale Kopplung können diese Zoomeffekte besser oder richtig kombiniert werden.

Die dritte Verbesserungsstufe, die wir im Labor bereits entwickelt haben und an deren Umsetzung in der nächsten Gerätegeneration wir derzeit mitarbeiten, nutzt spezifisch die Feinheiten des Signals aus, um mehrere – nicht nur eine – Störschallquellen zu unterdrücken und auch den Nachhall und das störende Rückkopplungspfeifen zu bekämpfen.

Und dann kommt die nächste Innovation, die weiter in der Zukunft liegt und von der wir erst ansatzweise wissen, wie genau das dereinst funktionieren wird: Wie kann man dem Hörgerät beibringen, sich automatisch genau so einzustellen, dass man ihm nicht mehr per Knopfdruck oder Fernbedienung mitteilen muss, wie laut es sein soll oder auf welche gewünschte Quelle es sich einstellen sollte? Zurzeit sind wir immer noch darauf angewiesen, dass der Hörer das selbst einregelt. Das kann zum Teil sehr störend sein. In Zukunft wollen wir durch Gestensteuerung oder durch Auslesen der Gehirnströme den Nutzer deutlich entlasten, weil das „intelligente“ binaurale Hörgerät der Zukunft die akustischen Gegebenheiten und den Einstellungswunsch des Nutzers automatisch erkennt.

Kommen wir zur kommerziellen Anwendung: Wie weit ist Ihre Innovation am Markt konkreter Bestandteil in unterschiedlichen Produkten von verschiedenen Herstellern?

Dr.-Ing. Torsten Niederdränk
Für die binaurale Kopplung von Hörgeräten wurden mir bei der Firma Siemens mehrere Patente erteilt, die von allen größeren Hörgeräteherstellern in Lizenz genutzt werden. Natürlich gibt es unterschiedliche Implementierungsformen, aber für die Hersteller sind Patente für die Umsetzung ausschlaggebend. Wir haben aktuell 54 Patentfamilien, die als Basis dienen.

Darauf aufbauend geht die Entwicklung weiter, insbesondere bei den Algorithmen, die sich von Hörgerätegeneration zu Hörgerätegeneration stetig verbessern. Wir sind stolz darauf, dass einige von unseren bereits erwähnten Ansätzen ihren Weg in Geräte auf dem Markt gefunden haben und dass unsere Ansätze auch nachgewiesen einen großen Nutzen für den Hörgeschädigten haben. Allerdings sind die kommerziellen Systeme noch nicht perfekt, weil noch nicht all das verwirklicht ist, was wir uns wünschen würden.

Prof. Dr. Rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Seitdem es möglich geworden ist, technisch die Übertragungsgeschwindigkeit zwischen rechts und links zu erhöhen, haben auch unterschiedliche Hersteller die binaurale Kopplung wesentlich konsequenter umgesetzt. Endlich kommen die Algorithmen zum Zuge, die auf unseren Arbeiten in den zurückliegenden 20 Jahren aufbauen und zum Teil von uns entwickelt worden sind.

Wie viele Mitarbeiter waren an diesem Entwicklungsprozess beteiligt, und wie war das strukturiert? Wie haben Sie zusammengefunden?

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Angefangen habe ich mit 16 Leuten, als ich 1993 meine Professur in Oldenburg antrat. Jetzt sind wir bei ungefähr 160 Leuten in Oldenburg. Meine Kollegen und ich haben im Laufe der Zeit mehrere Institutionen gegründet, im Hörzentrum Oldenburg haben wir die Verbindung zwischen Medizin und Technik aufgebaut, unser Kompetenzzentrum HörTech resultiert aus dem Gewinn des Kompetenzzentrum-Wettbewerbs, bei dem die Zusammenarbeit zwischen Universität, Klinik und Industrie im Vordergrund stand und die engere Kooperation mit Siemens Audiologische Technik und weiteren Hörgeräteherstellern begründet wurde. Die Fraunhofer-Projektgruppe kam 2008 hinzu, und jetzt haben wir vor knapp einem Monat das Excellenz- Cluster „Hearing for all“ bewilligt bekommen, das ist eine Art Krönung der bisherigen Entwicklung.

Der Entwicklungsprozess hat lange gedauert. Waren Sie eigentlich immer überzeugt, dass das, was Sie vorhatten, wirklich funktioniert?

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Das ist so ähnlich wie die Brille und das Monokel: Keiner trägt mehr ein Monokel, sondern es ist klar, dass man ein räumliches Sehen braucht. Genauso ist es klar, dass man das räumliche Hören braucht. Und wenn man sich mit der Technik auf der einen Seite und mit der Medizin auf der anderen Seite beschäftigt, kommt man unweigerlich dazu, dass es nur so funktionieren kann, wenn man eine Hörgeräteversorgung binaural macht – man muss es eben ausnutzen, dass der Mensch zwei Ohren hat.

Dr.-Ing. Torsten Niederdränk
Das Ziel ist eigentlich klar, doch die Frage lautet: Mit welchen technologischen Möglichkeiten kommen wir da hin? Die entwickeln sich natürlich von Monat zu Monat weiter.

Gab es in diesem Prozess einen Wendepunkt, oder was war das technisch Anspruchsvollste an dieser Entwicklung?

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Es gibt zwei wesentliche technologische Voraussetzungen dafür, unsere Vision eines vollständig binaural arbeitenden Hörgeräts auch in ein Produkt umzusetzen, und die wurden erst in jüngster Zeit ansatzweise geschaffen. Das eine ist die schnelle und Strom sparende Übertragung zwischen den Hörgeräten an beiden Ohren, das andere die Verfügbarkeit von Rechenleistung, um die komplexe Signalverarbeitung in den Hörgeräten zu leisten. Das technisch Anspruchsvollste ist die Umsetzung der ständig verbesserten und aufwendigeren Algorithmen mithilfe von Prototypsystemen in Echtzeit, um damit Patiententests durchführen zu können.

Prof. Dr. rer. nat. Volker Hohmann
Wir haben von der Computerentwicklung sehr profitiert und immer die schnellsten Computer benutzt, die es gerade gab, um die Signalverarbeitung umzusetzen. Dabei hatten wir das Glück, dass die Rechner immer leistungsfähiger und auch billiger wurden. Anfangs haben wir Signalprozessoren programmiert, eine sehr aufwendige Programmierung. Die Umsetzung dieser Algorithmen auf dem Rechner wird immer einfacher. Anfangs ging es nicht darum, ob jetzt ein Hörgerät klein sein sollte, sondern wir haben alle Ressourcen an Rechenleistung, auch an Mikrofonen und deren Verknüpfungen, angeschaut und geprüft, was wir mit diesen Möglichkeiten anfangen können. Die Verfügbarkeit von Rechenleistung ist ein kontinuierlicher Ansporn gewesen, immer die neuesten Rechnergenerationen auszunutzen und entsprechend einzubauen.

Wichtig war auch die Verknüpfung mit der Grundlagenforschung, das Verständnis dessen, was das normal funktionierende Gehör macht, was nach wie vor in großen Teilen unklar und immer wieder faszinierend ist. Die Grundlagenforschung ist eine kontinuierliche Sache, dafür kann man nicht eine kurzfristige Motivation schaffen, dazu muss man grundlegend motiviert sein. Wenn ich sage, ich will in drei Monaten einen Erfolg haben, würde das nicht funktionieren, und ich wäre in drei Monaten frustriert. Und weil es eine langfristige Entwicklung ist, ist diese auch immer mit Rückschlägen verbunden. Die Faszination an dem, was wir als Menschen mit unseren Sinnen, mit unserem Gehör tun können, das,genauer zu verstehen und auch jeden Tag wieder zu erfahren, wie faszinierend das ist – das ist für mich die eigentliche Motivation.

Dr.-Ing. Torsten Niederdränk
Ein wichtiger Faktor, der die Entwicklung stark vorangebracht hat, ist, dass wir in Oldenburg unmittelbar Zugang zu den Hörgeschädigten haben. Es gibt keine blinden Entwicklungen im Elfenbeinturm, sondern alle Dinge, die wir machen, kann man sofort ausprobieren. Man kann Tests durchführen, es gibt Probanden. Ohne diese klare Ausrichtung auf den Nutzen würde wahrscheinlich nur ein theoretisches Modell entstehen, wie wir das an anderen Instituten gesehen haben.

Gibt es Wettbewerb?

Dr.-Ing. Torsten Niederdränk
Es gibt zum einen innerhalb der Hörgeräteindustrie Wettbewerb unter den sechs größten international tätigen Hörgerätefirmen, die mehr als 90 Prozent des Weltmarktes abdecken. Auf der Forschungsseite gibt es Wettbewerb einerseits zwischen verschiedenen Kliniken, die zeigen wollen, dass sie am besten audiologisch aufgestellt sind, und zwischen den Forschungsinstitutionen, die meist in der Akustik oder Signalverarbeitung unterwegs sind.

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Hier in Oldenburg haben wir es geschafft, alle Kompetenzen so zu vereinigen, dass wir international das größte Zentrum in diesem Bereich sind. Das gibt uns die Chance, Dinge zu tun, die an anderen Orten nicht möglich sind. Im Netzwerk Auditory Valley haben wir die gesamte Kette von der Grundlagenforschung bis hin zur konkreten Zusammenarbeit mit Firmen vor Ort, können von Verhaltensexperimenten über die Beobachtung der Menschen in der Klinik bis hin zur wirklichen Anwendung in täglichen Produkten alles bearbeiten. 1996 haben wir das Hörzentrum Oldenburg als GmbH zusammen mit dem evangelischen Krankenhaus als ersten Schritt gegründet. Ziel war, die Grundlagenforschung von der Industrieforschung zu entkoppeln. An der Uni betreiben wir Grundlagenforschung, die wird öffentlich finanziert und veröffentlicht. Wenn jetzt die Hörgeräteindustrie kommt und möchte zum Beispiel ein Hörgerät getestet haben oder einen neuen Algorithmus, werden wir das in einer eigenständigen Organisation tun, die auch keinen Einfluss auf die Grundlagenforschung hat. Für die Auftragsforschung aus der Industrie ist das ein Wettbewerbsvorteil, weil wir uns schnell und dediziert auf die Industrieprojekte konzentrieren können, ohne durch klinische Arbeit oder Grundlagenforschung ausgebremst zu werden. In der Grundlagenforschung haben wir dank der engen interdisziplinären Zusammenarbeit mit der Biologie und der Psychologie sowie mit der Medizin – ab diesem Wintersemester gibt es eine neue medizinische Fakultät in Oldenburg – deutliche Wettbewerbsvorteile, ebenso durch die Anwendungsorientierung auf besseres Hören für alle. Diese Kombination hat es vielleicht ermöglicht, dass wir aus der Exzellenzinitiative mit unserem Exzellenzcluster „Hearing4all“ als einer der Gewinner hervorgehen konnten.

Welche Entwicklungen – Sie sprachen vorhin schon davon – gibt es für Ihr Projekt, in die Zukunft gedacht?

Prof. Dr. rer. nat. Volker Hohmann
Wir wollen das Hörgerät zur Unterstützung des „aktiven Hörens“ weiterentwickeln. In einer normalen Unterhaltungssituation sind wir ja keine passiven, sondern aktive Zuhörer: Wir bewegen uns, richten uns irgendwohin aus, um besser interpretieren zu können, was wir hören. Das nennt man aktives Hören.

Ein Hörgerät ist derzeit rein passiv. Es hört nur, hat eine feste Einstellung und muss mit allen Situationen klarkommen. Das ist das Gegenteil von aktivem Zuhören. Ein Beispiel: Wenn ein Hörgerät Störgeräusche unterdrückt, dann lässt es immer die Signale zu, die von vorne kommen, also vor der Nasenspitze sind. Das ist für eine Hörsituation gut, wenn man sich mit einer Person, die nah dran ist, unterhalten und alles andere unterdrücken will. Aber sobald man sich mit zwei Menschen unterhält, bewegt man normalerweise den Kopf, schaut zwischen die Menschen. Man möchte aber nicht nur eine Person adressieren und die andere links liegen lassen – das ist ja auch eine Frage der Art und Weise, wie Kommunikation funktioniert. Das Hörgerät kriegt das aber nicht mit und richtet sich entsprechend der Blickrichtung zwischen diesen beiden Menschen aus – man kann dann weder den einen noch den anderen optimal hören.

Um hier weiterzukommen, muss das Hörgerät einerseits die Kopfbewegung und wichtige Gesten, also Bewegungen des Nutzers, mitbekommen. Ein Handy hat heutzutage 3-D-Sensoren – die kann man auch in ein Hörgerät einbauen, sodass es weiß, wo man hinschaut oder in welche Richtung man sich unwillkürlich hinbewegt. Andererseits muss das Hörgerät selbstständig erkennen, wo die Quellen sind. Welche Quellen sind das? Wo sind Sprachquellen, welche werden gerade wichtig? Diese aktive Umsetzung muss das Gerät lernen. Dazu verhilft die sogenannte auditorische Szenenanalyse. Diese Information muss das System integrieren, um zu verstehen, welches die Hörsituation ist, was attendiert wird, und dann muss es die Signalverarbeitung entsprechend anpassen. Das ist die Idee des aktiven Hörens, das dazu dient, das Hören besser zu unterstützen. Genau das soll das Gerät selbst leisten, weil man in einer solchen Hörsituation nicht ständig umschalten will. Dieses aktive Zuhören soll das Gerät lernen.

Gibt es Zeithorizonte für ein derartiges Vorhaben?

Prof. Dr. rer. nat. Volker Hohmann
Im Rahmen des Exzellenzclusters „Hearing4 all“ wird es auch darum gehen, das Interface –die Schnittstelle zwischen den Geräten und den Menschen – zu verbessern. Das gilt nicht nur für Hörgeräte, sondern auch für jedes Telefon, Smartphone und jeden Fernsehapparat, der eine gewisse Unterstützung für das unter Umständen eingeschränkte Hörvermögen liefert. Wir wollen in fünf Jahren eine Lösung haben, mit der wir alls das ansatzweise präsentieren können, und vielleicht sind wir in zehn Jahren so weit, dass wir dies gemeinsam mit unseren Partnern in kommerzielle Produkte umsetzen können.

Fassen wir zusammen: Was ist das wirklich Innovative an Ihrem Projekt, das jetzt mit der Nominierung zum Deutschen Zukunftspreis gewürdigt wird?

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Das Innovative ist die Unterstützung des binauralen, zweiohrigen Hörens mit dem Ziel, den Betroffenen wieder ein räumliches Hören und das Verstehen von Sprache in Menschenansammlungen zu ermöglichen, also die Eintrittskarte zurück ins soziale Leben zu überreichen. Machbar ist dies durch die modellbasierte Herangehensweise an das binaurale Hören und seine Störungen: Durch konkrete Rechenmodelle und Vorstellungen aus der Grundlagenforschung können wir Lösungen konstruieren, die das Hören für jeden Menschen mit Hörschädigung und angepasst an die jeweilige akustische Situation optimal unterstützen. Das findet seinen Weg in kommerzielle binaurale Hörgeräte ebenso wie in künftige Hörassistenzsysteme für normal hörende und leicht schwerhörige Menschen.

Wir erreichen damit eine bessere Handhabbarkeit der Geräte und eine deutliche Verbesserung insbesondere in schwieriger akustischer Umgebung – also besonders in Menschengruppen und in Räumen, in denen Gesprochenes widerhallt. Das sind die Situationen, in denen die Betroffenen besonders unter ihrem eingeschränkten Hörvermögen leiden. Letztlich erreichen wir damit auch wieder die Teilhabe dieser Menschen am sozialen Leben.

Wir wollen jetzt gerne auch noch wissen, wie Sie Ihren Weg in diesen Arbeitsbereich gefunden haben: Was hat Ihre Ausbildungsauswahl beeinflusst, oder wussten Sie schon immer, dass Sie das machen wollten?

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Das war am Anfang gar nicht so klar: Physik sollte es sein, einfach aufgrund einer gewissen Begabung dafür, aber dann habe ich irgendwann mitgekriegt, dass man Medizin parallel studieren konnte. Ich konnte mich nicht so richtig zwischen den beiden Fächern entscheiden, habe dann beides gemacht und festgestellt, dass man sich bei dem einen Fach von dem anderen erholen kann: In der Physik muss man wenig wissen, aber viel verstehen, und in der Medizin ist es umgekehrt. Die Art des Lernens ist eine ganz andere, und wenn es einem in der Physik zu anstrengend wird, weil man zu viel nachdenken muss, kann man in der Medizin Phänomene lernen und fasziniert sein von den Problemen, die es dort gibt.

Letztendlich habe ich dies als eine sinnvolle Kombination empfunden, weil es in der Medizin große Probleme gibt, aber in der Physik die Methoden, solche Probleme zu lösen. Dann habe ich einen Bereich gesucht, in dem man beides miteinander kombinieren kann, und die Akustik war eine ganz hervorragende Möglichkeit. Zwar war ich auch durch meine eigene Musikpraxis dafür motiviert, aber das Thema Akustik hat mich von vornherein fasziniert, und dem bin ich dann auch treu geblieben.

Prof. Dr. rer. nat. Volker Hohmann
Physik war meine Begabung, und ich habe an einer technischen Uni in Braunschweig angefangen zu studieren. Das war im Grundstudium auch sehr schön und genau das, was ich erwartet hatte. Als es jedoch in Richtung Diplomarbeit ging, merkte ich, dass technische Physik nicht mein Thema ist. Ich habe überlegt, ein neues Fach zu suchen, und da gab es diese Verbindung von Medizin und Physik, die mich angesprochen hat. Ein Professor für medizinische Physik aus Göttingen, Prof. Harder, vermittelte mir, dass diese Verbindung gut sei, und deshalb bin ich nach Göttingen gekommen. Dort fing ich ein Praktikum an, bei dem Birger Kollmeier der Praktikumsleiter war. Dabei ging es um Akustik und Hören – und dort bin ich hängen geblieben. Es hieß Akustik und Schwingungsphysik, aber im Kern ging es um Hören und um Hörgeräte – und das hat mich einfach angesprochen.

Dr.-Ing. Torsten Niederdränk
Ich habe Elektrotechnik studiert als Ingenieur, aber auch im ersten Jahr schon angefangen, am Institut für technische Akustik (ITA) in Aachen als studentische Hilfskraft zu arbeiten, einfach weil ich Spaß daran hatte. Das waren auf der einen Seite musikalische Intentionen und auf der anderen Seite die Elektroakustik, das übliche Lautsprecherbauen. Nach zwei Jahren fing ich im Bereich Ultraschall an, das war unheimlich spannend, und die Applikationen, die ich dort gesehen habe – eben auch wieder in der Medizintechnik –, fand ich wirklich interessant. Nach der Diplomarbeit über Ultraschall habe ich auch in dieser Fachrichtung promoviert. Der Schritt, in die Audiologie zu gehen, kam 1998 eigentlich eher aus der Überlegung, mal etwas anderes machen zu wollen, aber etwas, was wirklich anregend und emotional beladen ist, so wie diese tollen Themen …

Und wie haben Sie sich als Team dann gefunden?

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Das war im Umfeld des Projektes HörTech, im Wettbewerb Kompetenzzentrum für die Medizintechnik. Eine wichtige Triebfeder dabei war, dass man Forschung aus dem Elfenbeinturm der Universität in die Praxis bringt durch die Zusammenarbeit mit der Industrie auf der einen Seite und auch in Zusammenarbeit mit der Klinik auf der anderen Seite. In diesem Umfeld haben wir mit dem Projektvorschlag HörTech die Förderung durch das BMBF gewinnen können. Es sollten „innovative Konzepte für die Hörgeräte-Systemtechnologie“, wie es sich so schön nannte, entwickelt werden. Das waren mehrere Partner, ein Konsortium; wir haben uns regelmäßig getroffen und das Thema parallel und in enger Zusammenarbeit entwickelt, jeder mit seinem eigenen „Flavour“: Torsten Niederdränk als Vertreter der Firma Siemens Audiologische Technik – eher die technologische Seite und die Seite, die stärker in Richtung Vermarktung und Kundenorientierung geht –,, Volker Hohmann – eher von der algorithmischen Seite, also, Design und Test der Signalverarbeitungsalgorithmen – und ich – eher von der audiologischen-medizinischen Seite, also Diagnostik des Patienten und Modellierung und letztendlich mit dem Thema : Wie kriegt man das alles unter einen Hut ?

Wir sprechen hier über Zusammenarbeit bei Innovationen. Kann man Innovationen planen?

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Man kann das Umfeld für Innovationen schaffen. Man kann helfen,dass die Leute ein wenig ihren eigenen Weg gehen und ihre Ideen weiterentwickeln: Das geht nicht, wenn man sie in sehr starre Pläne einspannt. In gewisser Weise war unsere ganze Entwicklung hier in Oldenburg – dass hier ein Schwerpunkt für Audiologie oder für Hörgeräteakustik entstanden ist – überhaupt nicht geplant. Als ich 1993berufen wurde und Volker Hohmann, von einem Projekt des BMBF finanziert, zu uns stieß, haben wir uns so ähnlich wie Unkraut in der Universität ausgesät, und dadurch hatten wir ein Umfeld, das es uns erlaubte, frei das zu machen, was wir immer wollten, ohne dass es zu große Restriktionen gab. Allerdings wussten wir immer, dass unter einem gewissen Druck standen, etwas Ordentliches zu produzieren, denn sonst würde das besagte Unkraut nicht gedeihen. Man kann nur dadurch überleben, dass es wächst.

Dr.-Ing. Torsten Niederdränk
Innovation ist 99 Prozent Schweiß, und das eine Prozent sind die Superideen, die man in der richtigen Kultur, im richtigen Umfeld umsetzen kann. Ein treibender Faktor sind auch die Finanzen: Wie komme ich über die Runden, und wie kann ich mir diesen Freiheitsgrad herausarbeiten, den ich brauche, damit ich noch etwas mehr machen kann? Wenn ich es schaffe, dieses eine Prozent an Zeit und die Energie, die in den Köpfen steckt, zu nutzen, um solche Dinge umzusetzen, dann habe ich viel gewonnen. Man kann das Ganze forcieren und das Umfeld dafür schaffen, aber es lässt sich natürlich nicht erzwingen. Wenn man eine klare Linie hat und weiß, wo man am Ende hinwill, kann man schon einen guten Schritt dorthin machen und wird sich dann auch über die Zeit in die gewünschte Richtung bewegen.

Welche Rolle spielen denn Zufall oder Glück bei solchen Prozessen?

Prof. Dr. rer. nat. Volker Hohmann
Eine große, weil viele Algorithmen darauf basieren, dass sie den Zufall beinhalten. Wenn man beispielsweise eine akustische Szene interpretieren möchte, muss man mit allen möglichen Quellenpositionen rechnen, darf sich aber nicht alle Freiheitsgrade offenhalten, das wäre zu viel. Man muss also mit Wahrscheinlichkeiten arbeiten, um vorherzusagen, was denn das Wahrscheinliche ist, das kommen wird. Um überhaupt aus dem Wust an Möglichkeiten das Richtige herauszufiltern, muss man vorher klare Erwartungen aufbauen: Was könnte denn kommen?

Diese Erwartungen gezielt aufzubauen ist eine Frage der Statistik – nicht nur der reine Zufall, denn es gibt ja immer Gesetzmäßigkeiten dahinter, die es erlauben, den Zufall einzugrenzen und auch ein bisschen in die Zukunft zu gucken. Mit denen müssen wir arbeiten, aber sie sind, wie gesagt, sehr statistisch. Das heißt, der Zufall spielt eine große Rolle. Man darf sich das nicht so vorstellen, dass man einfach nur bestimmte Formeln ausrechnet, die bei bestimmten Eingaben bestimmte Ergebnisse liefern. Vielmehr liefern bestimmte Eingaben bestimmte Wahrscheinlichkeiten für bestimmte Ereignisse. Das ist ein Schlüssel. Unser kognitives System funktioniert so, dass wir nur deshalb in der Lage sind, überhaupt zu reagieren und so schnell aufzufassen, weil wir ganz klare Erwartungen haben dahingehend, was kommen könnte aus dem, was wir bisher wissen, aus Weltwissen und daraus, was wir beobachtet haben.

Was macht Ihre Arbeit spannend, und warum sollte sich ein junger Mensch für ein solches Aufgabengebiet entscheiden?

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Zum einen sind die Probleme, an denen wir arbeiten, sehr weitreichend und finden ihre direkte Umsetzung im täglichen Leben. Zum anderen ist die Arbeitsweise sehr stark an den individuellen Kenntnisgewinn gebunden: Es ist nicht so, dass man irgendwelche Lehrbuchformeln oder standardisiertes Wissen nimmt und einfach umsetzt, sondern man muss die Grundlagen verstehen, um auf der Basis dieses Grundlagenverständnisses zu einer mehr oder weniger komplett neuen Lösung zu kommen. Das ist sehr, sehr befriedigend.

In den Lebenswissenschaften haben wir immer eine Vorgehensweise, die stark datengetrieben ist. Man versucht, aus all den Fakten, die man hat, ein Gerüst zu machen, während die exakten Naturwissenschaften, die Physik und auch die Technik stark modellgetrieben sind. Man versucht dort, aus den gegebenen Daten ein Modell aufzubauen, es zu vereinfachen und aus diesem Modell dann eine Vorhersage zu finden. Und von diesem Wechselspiel zwischen Experiment und Theorie leben wir.

Das ist in gewisser Weise das, was für junge Menschen attraktiv ist: dass sie nicht nur ein starres Schema anwenden, nicht nur Experimente machen oder im stillen Kämmerlein tolle Theorien entwickeln. Es ist diese Verzahnung – das ist das Faszinierende und genau das, was ich jungen Menschen als Arbeitsgebiet empfehlen kann.

Dr.-Ing. Torsten Niederdränk
Es gibt für mich nichts Schöneres, als so halbwegs verstanden zu haben, was passiert, wenn man einem Hörgeschädigten ein Benefit bringen kann, und auch halbwegs verstanden zu haben, was seine Probleme sind. Und ich kann etwas tun, indem ich mein Know-how einsetze.

Prof. Dr. rer. nat. Volker Hohmann
Ich habe die Einstellung, dass eine solche Entscheidung – es ist ja auch eine Lebensentscheidung, in ein bestimmtes Feld zu gehen – sehr individuell ist. Was für mich wichtig ist: Ich habe mit Leuten zu tun, die sich für den Weg entscheiden, und ich merke, dass sie selber entscheiden. Die einzige Motivation, die ich geben kann, ist, meine Entscheidung und meine Motivation zu transportieren, um die Selbstverantwortung für den eigenen Weg, den sie dann gehen, anzutreiben. Meine Arbeit besteht aus sehr viel Kommunikation. Ich habe es mit Studierenden im ersten Semester und im vierten Semester zu tun, ,mit Master-Studierenden, Doktoranden, Post-Docs und auch mit Kolleginnen und Kollegen in der Industrie – also eine ganz große Bandbreite. Und auf jeder Ebene die richtige Kommunikation zu finden und daran teilzuhaben ist ein wichtiger Aspekt. Es muss eine Begleitung in dem Sinne sein, dass man in den Austausch geht und sich bemüht, seine Motivation, seine Entscheidung, seine Kreativität zu transportieren, und wenn ich jemanden begeistern kann, dann freue ich mich.

Dr.-Ing. Torsten Niederdränk
Überzeugen, nicht überreden.

Haben Sie denn Nachwuchsprobleme hier, oder kriegen Sie genug Leute, die in diesem wirklich tollen Umfeld arbeiten wollen?

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Wir haben immer Nachwuchsprobleme, einfach weil zu wenige Physik studieren. Hier gibt es einen mittelgroßen Fachbereich für Physik. Wir sind der größte Abnehmer von Studierenden der Physik, aber viele kommen auch überregional nach Oldenburg, um medizinische Physik mit Richtung Akustik zu studieren. Wenn man Akustik in der Physik – wohlgemerkt – studieren will, dann ist Oldenburg bundesweit die erste Adresse. Aber das reicht bei Weitem nicht aus, um sowohl unseren eigenen Bedarf als auch den der Industrie zu decken.

Als anderen Weg haben wir die Brücke zwischen der Hörgeräteakustik und der Audiologie geschlagen und den Studiengang „Hörtechnik und Audiologie“ gemeinsam mit der Fachhochschule aufgebaut, der sehr erfolgreich läuft. Der erste Abschluss ist ein Bachelor of Engineering, das ist im Prinzip ein Fachhochschul-Ingenieursabschluss, mit dem man in die Industrie gehen und Geld verdienen kann. Der Teil der Absolventen, der stärker forschungsorientiert ist, kommt dann in den Master-Studiengang an die Uni und geht mehr in die Wissenschaft.

Es ist sehr interessant zu sehen, wie sich diese beiden Populationen dann bei bestimmten Problemen ergänzen. Wenn man in Projekten sowohl Physiker als auch Studierende der Hörtechnik/Audiologie hat, wissen Letztere sofort, worum es geht; sie haben aus ihrer Praxis heraus sofort einen Zugang. Dann kommen sie allerdings an einen bestimmten Punkt, an dem sie nicht mehr weiterkommen. Das ist dann die Stunde der Physiker. Die haben vorher von vielem keine Ahnung und müssen sich erst mal einarbeiten, um das ganze System zu verstehen. Aber dann kommen sie auf eine Lösung, die das Ganze weiterbringt. Und diese Interaktion brauchen wir. Uns fehlen da vor allem noch mehr Physiker.

Über das Thema, wie Sie sich motivieren, muss man mit Ihnen nicht mehr reden. Aber: Was ärgert Sie denn?

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Mich ärgert, dass das Thema Hören und Hörgeräte ein Nischendasein führt und mit einem Stigma behaftet ist. Mit anderen Worten: dass ein Hörgerät noch längst nicht den Status wie eine Brille als Kultobjekt, als Designobjekt, hat, also als etwas, womit man sich sofort identifiziert.

Weiter ärgert mich, dass wir in unserer Gesellschaft zwar dabei sind zu sagen: Multimedia, Multimedia, Multimedia – doch was ist Multimedia? Das ist Sehen plus Akustik. Da geht es schon ein bisschen in die richtige Richtung. Man erkennt auch, dass das Hören wichtig ist, aber wenn man jemanden fragt: Als was möchtest du – wenn du die schreckliche Auswahl hättest – lieber geboren werden: als Blinder oder als Tauber?, dann sagen fast alle: Blind zu sein ist so schrecklich, ich will lieber taub geboren werden. Dabei wird stets verkannt, dass man als taub geborenes Kind ein wesentlich größeres Handicap und wesentlich größere Schwierigkeiten hat, sich normal zu entwickeln, als ein blind geborenes Kind. Blind geborene Kinder entwickeln sich normal und kriegen alles mit, doch die taub geborenen Kinder bleiben – bitte verzeihen Sie diesen Ausdruck – „doof“, weil sie die zwischenmenschliche Kommunikation nicht mitkriegen.

Die alten Griechen wussten das schon, und Kant hat das mal ganz treffend formuliert: „Wer nichts sieht, verliert den Kontakt zu den Dingen. Aber wer nichts hört, verliert den Kontakt zu den Menschen.“ Das ist eigentlich viel zu wenig präsent in der Gesellschaft, und dementsprechend ist die Akzeptanz von Geräten, die dazu führen, dass man wieder hören kann, leider noch wesentlich weniger ausgeprägt als zum Beispiel bei Brillen. Natürlich ist das Problem auch ein bisschen schwieriger. Mit einer Brille kann man mehr oder weniger sofort sehen, selbst an Gleitsichtbrillen gewöhnt man sich innerhalb einiger Tage. Bei Hörgeräten hingegen dauert es bis zu einem Jahr, bis man sich daran gewöhnt hat. Das ist ein bisschen komplizierter. Aber die mangelnde Akzeptanz ärgert mich, dass das Thema Hören mindestens genauso wichtig ist wie das Thema Sehen.

Und was gibt es noch außerhalb Ihrer Arbeit? Was tun Sie gegen Stress, und wobei können Sie Zeit und Raum vergessen?

Dr.-Ing. Torsten Niederdränk
Für mich ist es das Segeln. Rausgehen aufs Wasser und dabei Freiraum gewinnen, um verschiedene Themen weiterspinnen zu können. Das mache ich auch ganz alleine, ohne Freunde und die Familie, man hat kein Telefon mehr, dann ist alles weg, und es ist Platz da für Gedanken. Und weil das Segeln in den Bergen nicht ganz so einfach und mit viel Aufwand verbunden ist, steige ich auch noch aufs Rennrad.

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Bei mir ist es primär die Familie. Ich verbringe ohnehin zu wenig Zeit mit der Familie. Ich habe vier Kinder, zwei sind schon aus dem Haus, und die Zeit wird knapp, in der man das noch nutzen kann und nicht plötzlich ein leeres Nest vorfindet.

Und Musik, die hat Sie doch auf dieses Gebiet geführt?

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Musik hat mich sehr geprägt. Ich hatte im Studium die Option, Physiker, Arzt oder Musiker zu werden. Ich hatte auch überlegt, ob ich Tanzmusiker werde, und eine Zeitlang mit Dieter Bohlen Musik gemacht – allerdings nur sehr kurz, der ging mir damals auf den Keks … Ich habe mich dann sozusagen für etwas Solides entschieden und bin in die Wissenschaft gegangen. Musik mache ich eigentlich viel zu wenig. Irgendwann mal musste ich mich entscheiden zwischen der Musik –wir hatten eine Institutsband – und der Familie. Ich hab mich dann für die Familie entschieden. Heute genieße ich als Zuhörer besonders die Kammerkonzerte, die unser Förderverein im Haus des Hörens einmal monatlich organisiert – dank der einzigartigen variablen Akustik können die Musiker zwischen verschiedenen Räumen umschalten und die Akustik an ihr Stück anpassen. Das kann man sich per binauraler Kunstkopftechnik auch im Livestream über Internet anhören – www.hausdeshoerens.de/ (http://134.106.142.72:8000/kas.mp3.m3u). Man hat das Gefühl, selbst im Raum zu sitzen und den Gesprächen der Nachbarn in den Pausen lauschen zu können.

Prof. Dr. rer. nat. Volker Hohmann
Bei mir ist es ebenfalls das Musikmachen, ich spiele Gitarre. Dabei kann ich so richtig abschalten. Ich bin bei Weitem kein Profi und mache einfach, was mir einfällt: improvisieren und dazu singen. Es gibt ja immer mehr Internetressourcen, über die man feststellen kann, welche Songs es gibt. Die spiele ich einfach mit oder nach. Es ist mehr ein Ausgleich und kein großer Anspruch dabei. Außerdem wandere ich gerne in den Bergen.

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Lebenslauf

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier

20.07.1958
Geboren in Minden/Westfalen
1976
Abitur in Espelkamp
Beginn Physikstudium, Georg-August-Universität Göttingen
1977
Beginn Medizin-Studium als Doppel-Studium
1982
Physik-Diplom mit Auszeichnung, Georg-August-Universität Göttingen
1982 - 1983
Forschungsaufenthalt an der Washington University, St. Louis, MO, USA, als Fulbright-Stipendiat
1983 - 1986
Promotions-Stipendiat der Studienstiftung des Deutschen Volkes und der Robert-Bosch-Stiftung
1986
Promotion in Physik bei Prof. Dr. M.R. Schroeder, Georg-August-Universität Göttingen
1986 - 1993
Hochschulassistent, ab 1992 Hochschuldozent, Fachbereich Physik, III. Physikalisches Institut
1989
Dr. med. Universität Göttingen (mit Auszeichnung als bester Medizin-Doktorand)
1992
Habilitation im Fach Physik, Georg-August-Universität Göttingen
1993 - 2001
Professor (C3) für Angewandte Physik/Experimentalphysik an der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Fachbereich Physik
seit 1996
Wissenschaftlicher Leiter & Gesellschaftsvorsitzender der Hörzentrum Oldenburg GmbH, Institut an der Universität Oldenburg und am Evangelischen Krankenhaus Oldenburg
2001
Rufe nach Aalborg und Kopenhagen (abgelehnt)
seit 2001
Professor (C4/W3) für Angewandte Physik an der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
seit 2001
Sprecher des Kompetenzzentrums Hörgeräte-Systemtechnik (HörTech gGmbH, Gewinner BMBF-Bundeswettbewerb „Kompetenzzentren Medizintechnik)
seit 2001
Sprecher des Internationalen Graduiertenkollegs Neurosensorik (bis 2010)
seit 2008
Leiter der Fraunhofer-Projektgruppe für Hör-, Sprach- und Audiotechnologie, Sprecher des Zentrums für Hörforschung (Carl von Ossietzky Universität Oldenburg & Medizinische Hochschule Hannover)
seit 2012
Sprecher der Forschergruppe „Individualisierte Hörakustik“
seit 2012
Sprecher des Exzellenzclusters Hearing4all

Weitere Tätigkeiten:

2003 - 2005
Präsident der Deutschen Gesellschaft für Audiologie (DGA)
2005 - 2007
Direktor Institut für Physik der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
seit 2011
Generalsekretär der Europäischen Föderation Audiologischer Gesellschaften

Ehrungen:

1990
Ernst-Preuss-Preis der Medizinischen Fakultät Göttingen
1995
Lothar-Cremer-Preis der Deutschen Gesellschaft für Akustik (DEGA)
2001
Alcatel-SEL-Forschungspreis „Technische Kommunikation“
2002
Preis der Fördergemeinschaft Deutsche Hörgeräteakustiker
2009
Karl-Küpfmüller-Ring der TU Darmstadt
2011
Niedersächsischer Wissenschaftspreis in der Kategorie „Herausragender Wissenschaftler an Universitäten“
2012
International Award der American Academy of Audiology

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Prof. Dr. rer. nat. Volker Hohmann

23.12.1962
Geboren in Bad Pyrmont
12/1981
Abitur in Holzminden, anschließend Zivildienst in Bielefeld
1983 - 1989
Studium der Physik an der TU Braunschweig und der Georg-August-Universität Göttingen (ab 1986)
1989
Physik-Diplom, Beginn Promotionsarbeit am Dritten Physikalischen Institut
1989 - 1993
Promotionsstipendiat Niedersächsische Graduiertenförderung, ab 1990 wissenschaftlicher Mitarbeiter
1993
Promotion in Physik bei Dr. Dr. B. Kollmeier und Prof. Dr. M.R. Schroeder, Georg-August-Universität Göttingen (mit Auszeichnung)
1993 - 1995
PostDoc, Abteilung Medizinische Physik, Institut für Physik, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
seit 1995
Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Physik
seit 1996
Mitgründer und Berater für Forschung und Entwicklung der Hörzentrum Oldenburg GmbH, Institut an der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg und am Evangelischen Krankenhaus Oldenburg
2000
Forschungsaufenthalt (sechs Monate) an der Boston University, Boston, M.A., USA (Prof. Dr. Colburn)
seit 2002
Leitender wissenschaftlicher Mitarbeiter und stellvertretender Abteilungsleiter der Abteilung Medizinische Physik, Institut für Physik, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
seit 2004
Leiter des Bereichs Forschung und Entwicklung des Kompetenzzentrums für Hörgeräte-Systemtechnik HörTech gGmbH, Oldenburg
2007
Habilitation im Fach Angewandte Physik, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
2008
Forschungsaufenthalt (ein Jahr) am „Center of Speech and Language Applications and Technology (TALP)“ der Technischen Universität Barcelona, Spanien (Stipendium des Spanischen Forschungsministeriums)
2012
Ernennung zum außerplanmäßigen Professor, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Ruf nach Barcelona (abgelehnt)

Ehrungen:

2002, 2009
Auszeichnung für beste Physik-Lehrveranstaltung der Fachschaft Physik, Universität Oldenburg
2008
Lothar-Cremer-Preis der Deutschen Gesellschaft für Akustik

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Dr.-Ing. Torsten Niederdränk

23.03.1967
Geboren in Velbert
16.06.1986
Abitur in Erftstadt
1987 - 1993
Studium der Allgemeinen Elektrotechnik an der RWTH Aachen
12.02.1998
Dissertation im Bereich Kavitationsforschung am Institut für Technische Akustik, RWTH Aachen
1998 - 2001
Entwicklungsingenieur Elektroakustik und Signalverarbeitung Siemens AG
2001 - 2004
Leiter Technologie des Kompetenzzentrums für Hörgeräte-Systemtechnik HörTech gGmbH, Oldenburg
2001 - 2004
Leiter der Basic Technology Group der Siemens Audiologischen Technik, Erlangen
2005 - 2009
Managing Director von Siemens Medical Instruments Pte Ltd, Singapore; zusätzlich: Managing Director Siemens Hearing Instruments Batam, Indonesia
2006 - 2009
Mitglied Technical Advisory Committee des Economic Development Board, Singapur
2007 - 2009
Verantwortung als Head SCM und PLM für die weltweiten Fertigungen und Entwicklungen der Siemens Audiology Group
2009 - 2012
Vice President Siemens Corporate Technology
Technologiecluster Processes & Production CT T PRO;
2010
Vice President R+D/Produktmanagement der Siemens Audiologische Technik GmbH, Erlangen (vorübergehend)
Ab 2012
Vice President Siemens Corporate Technology, Corporate Standards and Guidance CT CSG

Weitere Tätigkeiten:

Ab 2009
Beirat Deutscher Montagekongress, München
Ab 2011
Kuratorium des Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung, Darmstadt

Ehrungen:

1998
Borchers-Medaille der RWTH Aachen
1999
Lothar-Cremer-Preis der Deutschent. Gesellschaft für Akustik (DEGA)
2004
Siemens-Erfinder des Jahres 2004
2005
Innovation Award Siemens Medical Solutions 2005

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Kontakt

Team-Sprecher

Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. Birger Kollmeier
Leiter Abt. medizinische Physik
Institut für Physik und Exzellenzzentrum für Hörforschung,
Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
Postfach 2503
26111 Oldenburg
Tel.: +49 (0) 441 / 79 85 466
E-Mail: birger.kollmeier@uni-oldenburg.de

Pressekontakt & Organisation

Dr. Corinna Pelz
HorTech gGmbH
Marie-Curie-Straße 2
26129 Oldenburg
Tel.: +49 (0) 441 / 21 72 203
Fax: +49 (0) 441 / 21 72 250