Listening under challenging conditions can be effortful and requires considerable cognitive resources. This is particularly relevant for children, for whom speech understanding is integral for learning and development. The Framework for Understanding Effortful Listening (FUEL) suggests that invested listening effort does not increase indefinitely with task demands, as motivation is an important factor in determining further effort investment. This implies a non-linear relationship between task demands and invested listening effort, with the highest effort at intermediate demands.

However, previous studies in children have mainly considered selected acoustic conditions and therefore do not allow listening effort to be systematically characterized across the full range of speech intelligibility. This study investigated whether the assumption of a non-linear effort investment also applies to children and is reflected in behavioral, subjective, and neurophysiological measures.

29 normal-hearing children aged 10 to 12 years completed a word-to-picture matching task at five individually adjusted speech intelligibility levels ranging from 5% to 95% while response times, subjective listening effort, and electroencephalography (EEG) were recorded. Results showed considerable differences between children and measures. Behavioral response times were predominantly monotonic, although a smaller group showed the expected inverted-U-shaped pattern, whereas subjective listening effort consistently increased with decreasing intelligibility. Neurophysiological responses were mainly non-linear and differed between children. However, overall they indicated the strongest effort-related processing at intermediate task demands. The findings therefore partly support a non-linear view of effort investment, while showing that listening effort cannot be characterized by one universal response pattern across measures or individuals.

DE: Multimodale Untersuchungen zur Höranstrengung bei Kindern in Abhängigkeit der Sprachverständlichkeit

Sprachverstehen ist eine zentrale Voraussetzung für Kommunikation, Lernen und die kognitive Entwicklung von Kindern. Unter ungünstigen akustischen Bedingungen ist es jedoch häufig mit erhöhter Höranstrengung verbunden. Theoretische Modelle wie das Framework for Understanding Effortful Listening (FUEL) gehen davon aus, dass die investierte Höranstrengung nicht unbegrenzt mit der Aufgabenschwierigkeit zunimmt. Vielmehr hängt die weitere Anstrengungsinvestition unter anderem von der Motivation ab, sodass bei mittleren Anforderungen die höchste Höranstrengung zu erwarten ist.

Bisherige Untersuchungen bei Kindern betrachteten jedoch hauptsächlich ausgewählte realistische Hörsituationen und erlauben daher keine systematische Charakterisierung der Höranstrengung über den gesamten Bereich der Sprachverständlichkeit. In dieser Arbeit wurde deshalb untersucht, ob der durch FUEL beschriebene nichtlineare Zusammenhang auch bei Kindern auftritt und sich in verhaltensbezogenen, subjektiven und neurophysiologischen Reaktionen zeigt.

In einem kindgerechten Hörversuch wurden bei fünf verschiedenen Sprachverständlichkeitsstufen zwischen 5% und 95% Antwortzeiten, subjektive Höranstrengung und EEG bei 29 normalhörenden Kindern im Alter von 10 bis 12 Jahren erfasst. Die Ergebnisse zeigten unterschiedliche Verläufe zwischen Kindern und Messverfahren. Während Antwortzeiten mehrheitlich mit steigender Sprachverständlichkeit monoton abnahmen und nur eine kleinere Gruppe den erwarteten umgekehrt U-förmigen Verlauf zeigte, stieg die subjektive Höranstrengung mit abnehmender Sprachverständlichkeit einheitlich an. Die neurophysiologischen Messungen zeigten dagegen überwiegend nichtlineare Verläufe und deuteten insgesamt auf die höchste Anstrengungsinvestition bei mittleren Anforderungen hin. Damit unterstützen die Ergebnisse die Annahme einer nichtlinearen Anstrengungsinvestition, zeigen jedoch keinen universellen Verlauf über verschiedene Messmethoden und Kinder hinweg.

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