Die korrekte Wahrnehmung stimmlicher Information ist eine Grundvoraussetzung erfolgreicher zwischenmenschlicher Kommunikation. Die Stimme einer anderen Person liefert Information darüber wer spricht (Sprechererkennung), was gesagt wird (stimmliche Spracherkennung) und über den emotionalen Zustand einer Person (stimmliche Emotionserkennung). Autismus Spektrum Störungen (ASS) sind mit Einschränkungen in der Sprechererkennung und der stimmlichen Emotionserkennung assoziiert, während die Wahrnehmung stimmlicher Sprache relativ intakt ist. Die zugrunde liegenden Mechanismen dieser Einschränkungen sind bisher jedoch unklar. Es ist beispielsweise unklar, auf welcher Verarbeitungsstufe diese Einschränkungen in der Stimmenwahrnehmung entstehen oder ob sie mit einer Dysfunktion stimmensensitiver Hirnregionen in Verbindung stehen. Im Rahmen meiner Dissertation haben wir systematisch Stimmenverarbeitung und dessen Einschränkungen bei Erwachsenen mit hochfunktionalem ASS und typisch entwickelten Kontrollprobanden (vergleichbar in Alter, Geschlecht und intellektuellen Fähigkeiten) untersucht. In den ersten beiden Studien charakterisierten wir Sprechererkennung bei ASS mittels einer umfassenden verhaltensbezogenen Testbatterie und zweier funktionaler Magnet Resonanz Tomographie (fMRT) Experimente. In der dritten Studie untersuchten wir Mechanismen eingeschränkter stimmlicher Emotionserkennung bei ASS. Unsere Ergebnisse bringen neue Kenntnisse für Modelle zwischenmenschlicher Kommunikation und erhöhen unser Verständnis elementarer Mechanismen, die den Kernsymptomen in ASS wie Schwierigkeiten in der Kommunikation, zugrunde liegen könnten. Beispielsweise unterstützen unsere Ergebnisse die Annahme, dass Einschränkungen in der Wahrnehmung und Integration basaler sensorischer Merkmale (i.S. akustischer Merkmale der Stimme) entscheidend zu Einschränkungen in sozialer Kognition (i.S. Sprechererkennung und stimmliche Emotionserkennung) beitragen. / The correct perception of information carried by the voice is a key requirement for successful human communication. Hearing another person’s voice provides information about who is speaking (voice identity), what is said (vocal speech) and the emotional state of a person (vocal emotion). Autism spectrum disorder (ASD) is associated with impaired voice identity and vocal emotion perception while the perception of vocal speech is relatively intact. However, the underlying mechanisms of these voice perception impairments are unclear. For example, it is unclear at which processing stage voice perception difficulties occur, i.e. whether they are rather of apperceptive or associative nature or whether impairments in voice identity processing in ASD are associated with dysfunction of voice-sensitive brain regions. Within the scope of my dissertation we systematically investigated voice perception and its impairments in adults with high-functioning ASD and typically developing matched controls (matched pairwise on age, gender, and intellectual abilities). In the first two studies we characterised the behavioural and neuronal profile of voice identity recognition in ASD using two functional magnetic resonance imaging (fMRI) experiments and a comprehensive behavioural test battery. In the third study we investigated the underlying behavioural mechanisms of impaired vocal emotion recognition in ASD. Our results inform models on human communication and advance our understanding for basic mechanisms which might contribute to core symptoms in ASD, such as difficulties in communication. For example, our results converge to support the view that in ASD difficulties in perceiving and integrating lower-level sensory features, i.e. acoustic characteristics of the voice might critically contribute to difficulties in higher-level social cognition, i.e. voice identity and vocal emotion recognition.

Kommunikation ist allgegenwärtig in unserem Alltag. Personen mit einer Autismus-Spektrum-Störung (ASS) zeigen soziale Schwierigkeiten und beim Erkennen von Kommunikationssignalen von Gesicht und Stimme. Da derartige Schwierigkeiten die Lebensqualität beeinträchtigen können, ist ein tiefgreifendes Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen von großer Bedeutung. In der vorliegenden Dissertation befasste ich mich mit sensorischen Gehirnmechanismen, die der Verarbeitung von Kommunikationssignalen zugrunde liegen und, die in der Forschung zu ASS bisher wenig Beachtung fanden. Erstens untersuchte ich, ob eine intranasale Gabe von Oxytocin die Erkennung der Stimmenidentität beeinflussen, und ihre Auffälligkeiten bei Personen mit ASS mildern kann. Zweitens erforschte ich, welche neuronalen Prozesse den Schwierigkeiten in der Wahrnehmung visueller Sprache in ASS zugrunde liegen, da bisherige Evidenz nur auf Verhaltensdaten basierte. Diese Fragestellungen beantwortete ich mit Hilfe von funktioneller Magnetresonanztomographie, Eyetracking und Verhaltenstestungen. Die Ergebnisse der Dissertation liefern neuartige Erkenntnisse, die für Personen mit ASS und typisch entwickelte Personen von hoher Relevanz sind. Erstens bestätigen sie die Annahmen, dass atypische sensorische Mechanismen für unser Verständnis der sozialen Schwierigkeiten in ASS grundlegend sind. Sie zeigen, dass atypische Funktionen sensorischer Gehirnregionen den Kommunikationseinschränkungen in ASS zugrunde liegen und die Effektivität von Interventionen beeinflussen, die jene Schwierigkeiten vermindern sollen. Zweitens liefern die Ergebnisse empirische Evidenz für theoretische Annahmen darüber, wie das typisch entwickelte Gehirn visuelle Kommunikationssignale verarbeitet. Diese Erkenntnisse erweitern maßgeblich unser aktuelles Wissen und zukünftige Forschungsansätze zur zwischenmenschlichen Kommunikation. Außerdem können sie neue Interventionsansätze zur Förderung von Kommunikationsfähigkeiten hervorbringen. / Communication is ubiquitous in our everyday life. Yet, individuals with autism spectrum disorder (ASD) have difficulties in social interactions and to recognize socially relevant signals from the face and the voice. Such impairments can vastly affect the quality of life - a profound understanding of the mechanisms behind these difficulties is thus strongly required. In the current dissertation, I focused on sensory brain mechanisms that underlie the perception of emotionally neutral communication signals that so far have gained little attention in ASD research. I studied the malleability of voice-identity processing using intranasal administration of oxytocin, and thus the potential to alleviate voice-identity recognition impairments in ASD. Furthermore, I investigated brain mechanisms that underlie recognition difficulties for visual speech in ASD, as until now evidence on visual-speech recognition in ASD was limited to behavioral findings. I applied methods of functional magnetic resonance imaging, eye tracking, and behavioral testing. The contribution of the present dissertation is twofold. First, the findings corroborate the view that atypical sensory perception is a critical cornerstone for understanding of social difficulties in ASD. Dysfunction of visual and auditory sensory brain regions might contribute to difficulties in processing aspects of communication signals in ASD and modulate the efficacy of interventions for improving the behavioral deficits. Second, the findings deliver empirical support for a recent theoretical model of how the typically developing brain perceives dynamic faces. This improved our current knowledge about brain processing of visual communication signals in the typically developing population. Advanced scientific knowledge about human communication, as provided in the current dissertation, propels further empirical research and development of clinical interventions that aim to promote communication abilities in affected individuals.