Vom Cochlea-Implantat zur Gesundheitszentrale am Ohr – ein Einblick in den Exzellenzcluster Hearing4all
Der Exzellenzcluster Hearing4all hat erfolgreich die Bewilligung für seine dritte Förderphase erhalten und wird ab Januar 2026 unter dem Titel „Hearing4all.connects“ weitere sieben Jahre mit einer Millionenförderung unterstützt. Diese Entscheidung ist Teil des bemerkenswerten Erfolgs der Leibniz Universität Hannover, die mit drei bewilligten Exzellenzclustern nun die Voraussetzungen erfüllt, um sich als Exzellenzuniversität zu bewerben.
Ein kurzer Überblick zu Hearing4all
Seit 2012 verfolgt Hearing4all das ehrgeizige Ziel „Hören für alle“ und hat sich als führender internationaler Forschungsverbund in der Hörforschung etabliert. Der interdisziplinäre Cluster vereint rund 350 Forschende aus Medizinischer Physik, Neurowissenschaften, Psychologie, HNO-Heilkunde, Ingenieurwissenschaften und Linguistik. Unter Sprecherschaft der Universität Oldenburg arbeiten neben der Medizinischen Hochschule Hannover und der Leibniz Universität Hannover weitere renommierte Einrichtungen wie das Hörzentrum Oldenburg, das Fraunhofer-Institut IDMT und das Deutsche HörZentrum Hannover zusammen.
In der neuen Förderphase erweitert Hearing4all.connects sein Forschungsspektrum um innovative Ansätze: Genetische Verfahren zur Vorhersage und Behandlung von Hörverlust werden ebenso erforscht wie KI-basierte Systeme, die Hörgeräte intelligenter machen. Ein besonders visionäres Ziel ist die Entwicklung von Hörgeräten zur „Gesundheitszentrale am Ohr“, die durch Sensordaten nicht nur das Hören verbessern, sondern auch gesundheitliche Risiken frühzeitig erkennen können. Zudem rückt die Lebensrealität der Betroffenen stärker in den Fokus – von der Berücksichtigung der Mehrsprachigkeit bis hin zur sozialen Bedeutung des Hörens.
Mit mehr als 15 Millionen Betroffenen allein in Deutschland ist Schwerhörigkeit eine Volkskrankheit, die bis zur sozialen Isolation führen und das Demenzrisiko erhöhen kann. Hearing4all.connects setzt auf die Digitalisierung von Diagnostik und Therapie, um weltweit bessere Versorgung zu ermöglichen und moderne Hörtechnologien auch in konventionelle Unterhaltungselektronik zu integrieren. Die enge Kooperation mit der Industrie gewährleistet dabei den schnellen Transfer wissenschaftlicher Erkenntnisse in die praktische Anwendung.
Im Interview: Prof. Andrej Kral, Vorstand von Hearing4all
Prof. Dr. Andrej Kral, Vorstand des Exzellenzclusters Hearing4all (Foto: Privat)
Personalisierte Hörtherapien: Erfolge der bisherigen Förderung
Hearing4all hat sich in den vergangenen Jahren als führender Forschungsverbund in der Hörforschung etabliert. Was sind die wichtigsten Fortschritte, die seit Beginn der Exzellenzförderung erreicht wurden – und welche Schwerpunkte setzt die neue Förderphase „Hearing4all.connects“?
Prof. Andrej Kral: Die erzielten Fortschritte sind zahlreich und vielfältig – zu viele, um sie vollständig aufzuzählen. Einzelne Beispiele zeigen jedoch eindrücklich, wie interdisziplinär und eng verzahnt in Hearing4all gearbeitet wird – insbesondere an der Schnittstelle von Medizin und Technik. Unser übergeordnetes Ziel ist es, personalisierte Hörtherapien zu ermöglichen.
Ein herausragendes Beispiel ist die individualisierte Cochlea-Implantation. Das menschliche Innenohr weist eine erhebliche anatomische Variabilität in Größe und Form auf, wie wir unter anderem durch Untersuchungen an Felsenbeinen von Körperspendern zeigen konnten. Diese Unterschiede beeinflussen nicht nur den individuellen Höreindruck, sondern haben auch direkte klinische Konsequenzen: Eine größere Cochlea erlaubt den Einsatz eines längeren Implantats, das größere Frequenzbereiche abdecken kann – während ein zu langes Implantat in einer kleineren Cochlea zu traumatischen Schäden führen kann.
Da bildgebende Verfahren bisher keine präzise Darstellung der individuellen Cochlea-Geometrie liefern, haben wir ein mathematisches Modell entwickelt, das die individuelle Form des Innenohrs vorhersagen kann. Es kombiniert Daten aus postmortalen Studien mit bildgebenden Verfahren am lebenden Menschen. Im vergangenen Jahr gelang uns der Nachweis, dass mit diesem Modell die genaue Position des Implantats in der individuellen Cochlea vorhergesagt werden kann – ein entscheidender Schritt hin zur personalisierten Implantatversorgung. Teile dieser Methodik sind mittlerweile in kommerzieller Software unserer Industriepartner integriert; andere stehen als Open Source der wissenschaftlichen Community zur Verfügung.
Ein weiteres Beispiel für die erfolgreiche Verknüpfung verschiedener Forschungsbereiche ist die Untersuchung der Folgen asymmetrischen Hörens im Kindesalter. Wenn ein Ohr deutlich besser hört als das andere, verändert sich die Hörverarbeitung im Gehirn: Das stärker hörende Ohr nimmt mehr kortikale Repräsentationsfläche in Anspruch. Dies kann dazu führen, dass spätere therapeutische Maßnahmen am schlechter hörenden Ohr weniger wirksam sind. Wir konnten diese neuronalen Veränderungen in Tiermodellen belegen. Unsere Ergebnisse wurden international aufgegriffen und durch Studien in Kanada, den USA und Israel bestätigt. Aufbauend darauf haben wir ein klinisches Syndrom beschrieben und in einer renommierten Fachzeitschrift veröffentlicht. In der aktuellen Förderphase erforschen wir weiter die zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen.
Mit Hearing4all.connects setzen wir verstärkt auf die Integration neuer Partner und auf die digitale Vernetzung von Forschung, Diagnostik und Therapie. Damit stärken wir die Brücke zwischen Grundlagenforschung und klinischer Anwendung – mit dem Ziel, individualisierte Lösungen für Menschen mit Hörbeeinträchtigungen noch effizienter umzusetzen.
KI-Revolution in der Hörtechnik: Neurogesteuerte Hörsysteme
Wie verändert der Einsatz von künstlicher Intelligenz die Entwicklung moderner Hörsysteme? Können Sie ein Beispiel geben, wie KI heute schon helfen kann, Sprache im Lärm besser zu verstehen?
Prof. Andrej Kral: Bereits in der letzten Förderphase haben wir die zentrale Rolle der künstlichen Intelligenz (KI) erkannt und gezielt einen Experten für maschinelles Lernen als Principal Investigator in den Cluster eingebunden. Wir sind überzeugt, dass KI nicht nur gesamtgesellschaftlich tiefgreifende Veränderungen mit sich bringen wird, sondern auch einen entscheidenden Beitrag zur Weiterentwicklung moderner Hörsysteme leisten kann.
Zum ersten Mal ist es durch KI möglich, über die rein akustische Ebene hinauszugehen und sprachlich-linguistische Informationen – etwa grammatikalische Strukturen oder typische Satzmuster – direkt in die Signalverarbeitung von Hörsystemen zu integrieren. Dadurch werden diese Systeme deutlich robuster gegenüber Störschall und können gesprochene Sprache auch in komplexen akustischen Umgebungen besser identifizieren und extrahieren.
Ein besonders innovativer Ansatz ist der Einsatz von neurogesteuerten Hörsystemen. In laufenden Projekten analysieren wir elektrische Hirnsignale (zum Beispiel mittels EEG), um zu erkennen, auf welchen Sprecher sich eine hörgeschädigte Person konzentriert. KI kann diese Aufmerksamkeitssignale auswerten und das System entsprechend auf die relevante Sprachquelle fokussieren. So wird es möglich, gezielt dem gewünschten Gesprächspartner zuzuhören – auch in lauter Umgebung.
Diese Forschung basiert unter anderem auf Arbeiten aus unserem Cluster, in denen wir EEG-Signale unter realistischen Alltagsbedingungen aufgezeichnet und analysiert haben. Diese Entwicklungen stoßen inzwischen auch bei Cochlea-Implantat-Herstellern auf großes Interesse: Es wird untersucht, ob entsprechende Signale direkt über die Elektroden des Implantats erfasst werden können – ohne zusätzliche externe Sensorik. Sollte dies gelingen, könnte die kognitive Steuerung zukünftiger Implantate ganz ohne Zusatzgeräte erfolgen.
Unsere Forschung trifft gezielt auf industrielle Interessen – diese enge Zusammenarbeit ist eine besondere Stärke des Clusters und die Basis für viele erfolgreiche Transfers in die Anwendung. Hearing4all versteht sich als Brücke zwischen Grundlagenforschung, klinischer Umsetzung und industrieller Entwicklung – und KI ist ein Schlüsselelement dieser Transformation.
Die Gesundheitszentrale am Ohr: Hörgeräte als Frühwarnsystem
Ein Ziel ist es, Hörgeräte zur „Gesundheitszentrale am Ohr“ weiterzuentwickeln. Welche konkreten medizinischen oder präventiven Funktionen könnten solche Geräte künftig übernehmen?
Prof. Andrej Kral: Die Zahl der Menschen, die mit Hörgeräten oder Cochlea-Implantaten versorgt sind, wächst rasant – und damit steigt auch der Bedarf an regelmäßiger Wartung und Kontrolle dieser Systeme. Das stellt Kliniken und Fachzentren zunehmend vor logistische Herausforderungen. Wenn diese Überprüfungen künftig direkt zu Hause – also über eine „Gesundheitszentrale am Ohr“ – erfolgen könnten, würde das nicht nur die medizinischen Einrichtungen entlasten, sondern auch die Versorgung der Patientinnen und Patienten verbessern.
Ein solches System ermöglicht zunächst ein engmaschiges Monitoring der Hörsysteme selbst: Die Funktion und Integrität der Geräte könnten kontinuierlich überwacht werden. Dadurch lassen sich Hörverluste frühzeitig erkennen und automatisch ausgleichen – ohne dass die betroffene Person eine Klinik aufsuchen muss. Über entsprechende Apps lassen sich solche Systeme individuell anpassen und steuern.
Darüber hinaus bieten diese Geräte das Potenzial, auch medizinisch relevante Daten jenseits des Hörens zu erfassen. Hörgeräte oder Implantate liegen in unmittelbarer Nähe zum Gehirn, zum Gleichgewichtsorgan und zu zentralen Blutgefäßen – ein idealer Ort für die Messung zahlreicher physiologischer Parameter. So könnten in Zukunft beispielsweise:
- Herzaktivitäten überwacht werden, um frühzeitig auf Herzrhythmusstörungen hinzuweisen,
- Temperatur, Atmung, Gangmuster und Sprachverhalten analysiert werden, um Hinweise auf Infekte, neurologische Veränderungen oder beginnende Demenz zu geben,
- Sturzrisiken erkannt werden – etwa durch die Analyse von Gangunsicherheit oder Gleichgewichtsveränderungen,
- oder kognitive Veränderungen durch Sprache und Reaktionsverhalten frühzeitig diagnostiziert werden.
Selbst biochemische Veränderungen im Gewebe, wie Entzündungsprozesse, könnten durch implantierte Sensoren langfristig erfasst werden – eine große Chance für die frühe Erkennung altersbedingter oder chronischer Erkrankungen.
All das zeigt: Ein intelligentes, vernetztes Hörgerät ist nicht nur ein Hörhilfsmittel – es kann sich zu einem umfassenden Frühwarnsystem für die Gesundheit entwickeln. Im Cluster treiben wir diese Vision gemeinsam mit Partnern aus Technik, Medizin und Industrie aktiv voran.
Genetische Ursachenforschung: Neue Wege in der Hörstörungstherapie
Die genetische Hörforschung ist ein neues Element im Cluster. Welche Potenziale sehen Sie darin für die frühzeitige Diagnose oder gar Prävention von Hörverlust?
Prof. Andrej Kral: Eine enorme, denn die Information über die Ursache des Hörverlusts ermöglicht es nicht nur mit Hilfe von Daten aus Tiermodellen den Verlauf und das konkrete pathologische Bild im Innenohr zu implizieren, es bietet auch die Möglichkeit einer Prädiktion des Therapieerfolgs und das Potenzial einer kausalen (genetischen) Therapie. Gerade bei angeborenen Hörschäden ist es möglich, bei über 80 Prozent der hörgeschädigten Kinder die Ursache zu bestimmen.
Mit diesen Informationen könnten wir in der Zukunft die Cochlea-Implantate manchmal durch biologische – kausale – Therapien ersetzen. Jedoch sollten wir nicht zu optimistisch sein: Nur eine kleine Minderheit der Hörstörungen ist dazu geeignet, da ein Gen meistens mehr als ein Molekül verändert. Meistens kommt es zu sekundären Schäden im Innenohr: Haarzellen, die Sinneszellen des Gehörs, sterben, die Mikroanatomie des Innenohrs baut sich um. Eine Korrektur eines Gens ist dann nicht mehr ausreichend: Man müsste nun die Zellen wiederherstellen, die verloren gegangen sind, und sie in den Verbund regelgerecht einbinden. Eine Zurückprogrammierung des Innenohrs nach solchen Schädigungen funktioniert leider immer noch nicht, trotz Jahrzehnten an Forschung.
Ein neues Ziel des Clusters ist die Gentherapie, wenn möglich, an den genauen Zielort zu bringen, und zwar nur dort. Da man für dieses ein Virus als Träger braucht, kann man ihn so programmieren, dass er nur die betroffenen Zellen infiziert. Ein Team in unserem Cluster arbeitet genau an dieser Fragestellung an Tiermodellen, mit dem Ziel es innerhalb der nächsten Phase des Clusters in eine klinische Studie an Patienten zu bringen.
Diese Art von Diagnostik ermöglicht auch eine bessere Prävention: Wir nehmen an, dass mit Hilfe der genetischen Analyse auch Aussagen über die Empfindlichkeit des Gehörs gegenüber Einwirkungen (wie schädliche Stoffe, Medikamente oder lauter Schall) möglich sein werden.
Soziale Teilhabe im Fokus: Hören verbindet Menschen
Hören ist mehr als nur das Verstehen von Sprache – es geht auch um soziale Teilhabe, emotionale Nähe und Identität. Wie berücksichtigt Hearing4all die Lebensrealität Betroffener in der Forschung?
Prof. Andrej Kral: Die Lebensrealität der Betroffenen steht im Zentrum unserer Forschung – denn Sprache ist weit mehr als nur ein Kommunikationsmittel. Sie ist ein Schlüssel zur sozialen Teilhabe, zur emotionalen Verbundenheit und zur Entwicklung der eigenen Identität. Ein oft zitierter Satz bringt es auf den Punkt: Sehen verbindet uns mit Dingen – Hören mit Menschen.
In Research Area 5 unseres Clusters widmen wir uns gezielt dieser Schnittstelle zwischen Technologie, Therapie und gelebtem Alltag. Dabei verfolgen wir zwei zentrale Ziele: Zum einen wollen wir die Erkenntnisse aus der kontrollierten Laborumgebung in den Alltag der Betroffenen überführen – etwa durch tragbare EEG-Systeme, mit denen sich kognitive Hörprozesse im realen Umfeld messen lassen. Zum anderen möchten wir besser verstehen, wie soziale und sprachliche Interaktion im Alltag den Therapieerfolg beeinflusst.
Ein Beispiel: Studien zeigen, dass der Umfang aktiver sprachlicher Interaktion – etwa beim Spielen oder Vorlesen – einen entscheidenden Einfluss auf die Hörentwicklung bei Kindern hat. Ob ein Kind also aktiv in Gespräche eingebunden wird oder überwiegend passiv Medien konsumiert, macht einen deutlichen Unterschied. Bisher fehlen uns jedoch die technischen Möglichkeiten, diese Kommunikationsmuster im familiären Umfeld zu erfassen – auch aus datenschutzrechtlichen Gründen. Deshalb entwickeln wir Technologien, die keine Inhalte, sondern rein quantitative Kommunikationsdatenerfassen – also wie oft, wie lange und wie vielfältig gesprochen wird, wie oft der eine und der andere sich in der Kommunikation abwechseln. So entsteht ein realistisches Bild der sprachlichen Umgebung des Kindes, das wir mit dem Therapieerfolg in Beziehung setzen können.
Darüber hinaus berücksichtigen wir kulturelle und sprachliche Vielfalt: Mehrsprachigkeit beeinflusst den Verlauf und die Wirksamkeit der Therapie – das konnten wir bereits in früheren Projektphasen nachweisen. Deshalb arbeiten wir daran, Hörsysteme sprachspezifisch anzupassen, automatische Spracherkennung zu integrieren und individualisierte Trainingsprogramme zu entwickeln.
Unser Ziel ist es, Technologie und Therapie nicht nur an der Hörleistung, sondern an der tatsächlichen Lebenswirklichkeit der Menschen auszurichten – und so den Weg zu echter Teilhabe zu ebnen.
Interdisziplinäre Zusammenarbeit: Vom Vokabular zur gemeinsamen Sprache
Hearing4all lebt von der Zusammenarbeit zahlreicher Disziplinen – von der medizinischen Physik bis zur Linguistik. Wie gelingt es, diese Vielfalt produktiv zu bündeln?
Prof. Andrej Kral: Es ist nicht nur unser Problem: Es ist das Problem fast jedes modernen Wissenschaftszweiges, da die Multidisziplinarität ein Merkmal von moderner Wissenschaft ist. Natürlich besteht ein grundlegendes Problem, dass die Spezialisten ihr eigenes Vokabular und ihre eigenen Methoden haben. Um eine gemeinsame Diskussionsbasis zu schaffen, haben wir ein strukturiertes Programm der Ausbildung von Doktorandinnen und Doktoranden aufgebaut, und dazu auch ein Lehrbuch geschrieben, welches auf den Grundlagen des gymnasialen Wissens steht: Also das, was alle von uns gelernt haben in der Biologie, Mathematik, Physik, Elektrotechnik, Chemie, und bündelten diese aus der Perspektive von Hörstörungen und deren technischen Kompensationsmöglichkeiten. Im Vorwort steht: Wissenschaft ist systematisiertes Wissen. Und wir sind bestrebt, ein systematisiertes Wissen an die zukünftige Generation von Forschern weiterzugeben. Zudem sind wir bestrebt, unsere Forschung in hochkarätigen Übersichtsartikeln einen größeren Leserkreis zu vermitteln; vielen von unseren Forschern gelingt dies exzellent. Weitere Texte sind stetig in Arbeit, darunter auch einer, der moderne Linguistik, Entwicklungsphysiologie und Neurowissenschaft verbindet.
Karrierechancen in der Hörforschung: Leidenschaft als Antrieb
Welche Chancen eröffnen sich aus Ihrer Sicht für junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in einem so interdisziplinären und anwendungsnahen Forschungsfeld wie der Hörforschung – und welche Fähigkeiten oder Haltungen sind besonders gefragt?
Prof. Andrej Kral: In der Hörforschung treffen Naturwissenschaft, Technik, Medizin und gesellschaftliche Relevanz auf einzigartige Weise zusammen. Das macht das Feld nicht nur interdisziplinär, sondern auch besonders lebendig und praxisnah. Wer sich für komplexe Systeme begeistert – sie verstehen, modellieren und technisch weiterentwickeln möchte – findet hier ein ideales Umfeld.
Was es dafür braucht? Begeisterung, Neugier – und auch eine gewisse Opferbereitschaft. Wissenschaft ist kein Job im klassischen Sinn, sondern ein Teil des Lebens. Für mich selbst ist das keine Einschränkung, sondern ein Privileg: Ich erinnere mich, wie ich kürzlich ein technisches Problem aus dem Labor gelöst habe – während ich mit meiner Frau bei einem Glas Wein die Meteora-Klöster in Griechenland betrachtete. Solche Momente zeigen: Wissenschaft ist überall. Und wenn sie Freude macht, fühlt sich das nicht wie Arbeit an.
Gerade die Verbindung von naturwissenschaftlichem Denken und ingenieurtechnischer Kreativität ist in der Hörforschung essenziell: Man muss Systeme analysieren, in ihre Einzelteile zerlegen, verstehen – und sie dann mit technischem Know-how wieder zu funktionalen Gesamtlösungen zusammenfügen. Wer sich sowohl für Theorien als auch für praktische Anwendungen interessiert, ist hier genau richtig.
Ein weiterer Vorteil unseres Forschungsfelds: Die Berufsperspektiven sind exzellent. Gute Leute finden nahezu immer eine Anschlussmöglichkeit – sei es in akademischen Einrichtungen, in der Industrie oder in der klinischen Forschung. Und durch unsere internationalen Kooperationen können junge Forschende wertvolle Auslandserfahrungen sammeln und globale Netzwerke aufbauen.
Wer also bereit ist, sich mit Leidenschaft, Offenheit und Ausdauer einzubringen, dem bietet die Hörforschung nicht nur spannende wissenschaftliche Herausforderungen, sondern auch persönliche und berufliche Perspektiven weit über das Labor hinaus.
Wir danken Herrn Prof. Dr. Kral sehr für den spannenden Einblick in den Exzellenzcluster Hearing4all!
Sie wollen mehr erfahren? Hier ein paar weiterführende Literaturhinweise
Einen Überblick zu den Exzellenzclustern der Leibniz Universität Hannover finden Sie im Beitrag von Esther Tobschall: Exzellente (Quanten)Forschung an der Leibniz Universität Hannover
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