The poorly understood mechanisms by which the auditory cortex identifies and categorizes speech constitute the focus of this thesis. Seven functional brain mapping studies were conducted to elucidate the influence of both acoustic and phono¬logical properties of vowels and syllables on the auditory brain response. Specifi¬cally, the influence of phonological features, which constitute the sound system of a language, was tested. Both magnetoencephalography (MEG) with subsequent magnetic source imaging of the N100m evoked field com¬ponent and functional magnetic resonance imaging (fMRI) were applied, while healthy German subjects listened to sequences of vowels or syllables and detected rare target sounds. In a group and a single sub-ject study with identical de¬signs, evidence was gathered that the source topography in auditory cortex under¬lying the N100m component is able to mirror simple acous-tic relationships between synthetic German vowels in an intra-individually reliable fashion. A third study, using a more comprehensive set of natural German vowels, showed that vowels with the mutually exclusive place features CORONAL and DORSAL elicited separate centers of N100m activity along the posterior-anterior axis within the auditory cortices of both hemispheres. This was replicated in a fourth study, where natural consonant-vowel (CV) syllables were used and both the voiced stop consonants and the vowels varied with regard to mutu¬ally exclusive place features: vowel features reproduced the separate mapping effect, while the same phonological features in stop consonants affected the N100m source orientation. Mag¬netic fields elicited by additional non-speech sounds indicated that the attentive processing of vowels and syllables as seen in the N100m mapping is accomplished anterior of primary auditory areas, corroborating assumptions of an auditory ante¬rior what stream and its involvement in speech sound processing. This was also confirmed in a pilot fMRI study that was performed to elucidate the exact anatomi¬cal structures involved in vowel feature extraction. Two additional studies as¬sured that the map-ping of mutually exclusive features was neither due to subject s attentional focus (an experimentally induced switch of attention affected only absolute N100m locations, but not the relative mapping of CORONAL and DORSAL sounds) nor due to subject s gender (gender differences in N100m lateralization were independent of intra-hemispheric functional N100m maps). We also consistently identified effects of pho-nological features on the N100m peak latency that should be further explored. A speculative model of cortical speech sound representation, which integrates findings of this thesis, and which is based on the mapping of abstract features rather than single phonemes is presented and discussed.

Gegenstand und Ausgangspunkt dieser Arbeit sind die nur unzureichend verstan¬denen Mechanismen, die das mühelose Identifizieren und Kategorisieren von ge¬sprochener Sprache im auditorischen Kortex erlauben. Sieben Studien zur Kar¬tierung von Hirnfunktionen wurden durchgeführt, um den Einfluss von akustischen und phonologischen Merkmalen von Vokalen und Silben auf die auditorische Hirn¬antwort besser zu verstehen. Etwas spezifischer fragten wir nach dem Einfluss so¬genannter phonologischer Features, auf denen das Lautsystem einer jeden Sprache ba¬siert. Hauptsächlich geschah dies mittels Magnetenzephalographie (MEG) und an-schließender Quellenlokalisation der evo¬zierten N100m-Komponente, allerdings fand für ein Experiment auch die funktio¬nelle Magnetresonanztomographie (fMRI) Verwendung. Alle gesunden deutsch¬sprachigen Versuchspersonen hörten Sequen-zen von dargebotenen Vokalen oder Silben und detektierten seltene Zielreize. Eine Gruppen- und eine Ein¬zelfallstudie mit identischem Versuchsaufbau erbrachten Be-lege, dass die topographi¬sche Anordnung der kortikalen N100m-Quelle einfache akustische Unterschiede zwischen synthetischen Vokalen intraindividuell reliabel abbilden kann. Eine dritte Studie benutzte ein umfassenderes Set natürlicher deut-scher Vokale und zeigte, dass Vokale mit einander ausschließendem Artikulationsort (CORONAL oder DORSAL) räumlich unterscheidbare Hirnantworten entlang der poste-rior-anterioren Achse im auditorischen Kortex beider Hemisphä¬ren hervorriefen. Dies bestätigte ein viertes Experiment, bei dem in Konsonant-Vokal (CV) Silben so-wohl die stimmhaften Stop-Konsonanten als auch die Vokale hin¬sichtlich des einan-der ausschließenden Artikulationsorts variierten: Merkmale des Vokales führten zum aus der vorherigen Studie bekannten topographischen Effekt, dieselben phono-logischen Merkmale in den Stop-Konsonanten evozierten statistisch bedeutsame
Orien¬tierungsunterschiede der N100m-Quellen. Die Auswertung von Hirnantwor-ten auf zu¬sätzliches, nicht-sprachliches Stimulusmaterial ergab, dass das aufmerk-same Verarbeiten von Vokalen und Silben, wie es die N100m-Komponente abbildet, in Arealen anterior der primären Hörrinde erfolgt. Dieser Befund stützt die Annah-me eines auditorischen, eher anterioren what -Verarbeitungssystems und dessen Rolle in der Analyse ge¬sprochener Sprache. Dies ergab ebenfalls ein fMRI-Experiment, in dem die genauen anatomischen Strukturen identifiziert werden soll-ten, welche die Extraktion von Merk¬malen aus gehörten Vokalen ermöglichen. Zwei zusätzliche Studien stellten sicher, dass die beschriebene Kartierung von einander ausschließenden Merkmalen weder ausschließlich auf dem Aufmerksamkeitsfokus der Versuchpersonen beruhte (eine experimentelle Manipulation der Aufmerksam-keit veränderte zwar den generellen Schwerpunkt der N100m-Aktivität, nicht aber die relative Kartierung CORONALER und DORSALER Laute), noch vom Ge¬schlecht der Versuchsperson abhing (gefundene Geschlechtsunterschiede in der Lateralisierung der N100m beeinflussten nicht die funktionelle N100m-Kartie¬rung innerhalb der Hemisphären). Konsistent fanden wir auch Einflüsse von pho¬nologischen Merkma-len auf die Latenz maximaler N100m-Aktivität, die weiterge¬hende Untersuchung verdienen. Abschließend wird ein spekulatives Modell zur korti¬kalen Sprachlaut-repräsentation vorgestellt und diskutiert, das Befunde der vorgestellten Arbeiten integriert und das auf der funktionellen Kartierung abstrakter Merkmale statt ein-zelner Pho¬neme basiert.