La mondo ĉirkaŭ ni estas plena de ĉiaj informoj, kiujn nia cerbo senĉese prilaboras. Li ricevas ĉi tiun informon per la sentoj, ĉiu el kiuj respondecas pri sia parto de signaloj: okuloj (vizio), lango (gusto), nazo (flaro), haŭto (tuŝo), vestibula aparato (ekvilibro, pozicio en spaco kaj sento de pezo) kaj oreloj (sono). Kombinante signalojn de ĉiuj ĉi tiuj organoj, nia cerbo povas konstrui precizan bildon de nia medio. Sed ne ĉiuj aspektoj de prilaborado de eksteraj signaloj estas konataj al ni. Unu el ĉi tiuj sekretoj estas la mekanismo por lokalizi la fonton de sonoj.
Sciencistoj de la Laboratorio de Neŭroinĝenierado de Parolado kaj Aŭdado (Nov-Ĵerzeja Instituto pri Teknologio) proponis novan modelon de la neŭrala procezo de sona lokalizo. Kiaj precizaj procezoj okazas en la cerbo dum la percepto de sono, kiel nia cerbo komprenas la pozicion de la sonfonto, kaj kiel ĉi tiu esplorado povas helpi en la batalo kontraŭ aŭdaj difektoj. Pri tio ni ekscias el la raporto de la esplorgrupo. Iru.
Esplorbazo
La informoj, kiujn nia cerbo ricevas de niaj sentoj, diferencas unu de la alia, kaj laŭ sia fonto kaj laŭ sia prilaborado. Iuj signaloj tuj aperas al nia cerbo kiel precizaj informoj, dum aliaj postulas pliajn komputilajn procezojn. Malglate parolante, ni tuj sentas tuŝon, sed kiam ni aŭdas sonon, ni ankoraŭ devas trovi de kie ĝi venas.
La bazo por lokalizado de sonoj en la horizontala ebeno estas interaŭra* tempodiferenco (ITD de interaŭdra tempodiferenco) sonoj atingantaj la orelojn de la aŭskultanto.
Interaŭdra bazo* - distanco inter oreloj.
Estas specifa areo en la cerbo (la mediala supera olivo aŭ MSO) kiu respondecas pri ĉi tiu procezo. En la momento de ricevado de sonsignalo en la MVO, interaŭdaj tempodiferencoj estas konvertitaj en la reagrapidecon de neŭronoj. La formo de la MVO-produktadrapideckurboj kiel funkcio de ITD similas la formon de la kruc-korelacia funkcio de la enirsignaloj por ĉiu orelo.
Kiel informoj estas prilaboritaj kaj interpretataj en MBO restas ne tute klara, tial ekzistas pluraj tre kontraŭdiraj teorioj. La plej fama kaj fakte klasika teorio de sona lokalizo estas la Jeffress-modelo (Lloyd A. Jeffress). Ĝi baziĝas sur markita linio* detektilneŭronoj kiuj estas sentemaj al duaŭra sinkronio de neŭralaj enigaĵoj de ĉiu orelo, kie ĉiu neŭrono estas maksimume sentema al certa kvanto de ITD (1A).
Markita linio principo* estas hipotezo kiu klarigas kiel malsamaj nervoj, kiuj ĉiuj uzas la samajn fiziologiajn principojn en elsendado de impulsoj laŭ siaj aksonoj, kapablas generi malsamajn sentojn. Strukture similaj nervoj povas generi malsamajn sensajn perceptojn se ili estas ligitaj al unikaj neŭronoj en la centra nervosistemo, kiuj kapablas malkodi similajn nervajn signalojn laŭ malsamaj manieroj.
Bildo #1
Tiu modelo estas komputile simila al neŭrala kodigo, surbaze de nelimigitaj kruckorelacioj de sonoj atingantaj ambaŭ orelojn.
Ekzistas ankaŭ modelo kiu indikas ke sona lokalizo povas esti modeligita surbaze de diferencoj en la respondrapideco de certaj populacioj de neŭronoj de malsamaj hemisferoj de la cerbo, t.e. modelo de interhemisfera malsimetrio (1B).
Ĝis nun, estis malfacile klare konstati, kiu el la du teorioj (modeloj) estas ĝusta, ĉar ĉiu el ili antaŭdiras malsamajn dependecojn de son-loko de sonintenso.
En la studo, kiun ni rigardas hodiaŭ, la esploristoj decidis kombini ambaŭ modelojn por kompreni ĉu la percepto de sonoj baziĝas sur neŭrala kodigo aŭ sur diferencoj en la respondo de individuaj neŭralaj populacioj. Pluraj eksperimentoj estis faritaj, en kiuj partoprenis homoj de 18 ĝis 27 jaroj (5 virinoj kaj 7 viroj). La aŭdmetrio de partoprenantoj (mezurado de aŭdakreco) estis 25 dB aŭ pli alta inter 250 kaj 8000 Hz. La partoprenanto en la eksperimentoj estis metita en sonisolitan ĉambron, en kiu estis metita speciala ekipaĵo, kalibrigita kun alta precizeco. Partoprenantoj devis, aŭdinte sonsignalon, indiki la direkton de kiu ĝi venis.
Esplorrezultoj
Por taksi dependecon lateraligo* cerba aktiveco de sonintenso en respondo al etikeditaj neŭronoj, datenoj pri la reakcia rapideco de neŭronoj en la lamena nukleo de la strigo-cerbo estis utiligitaj.
Lateraleco* - malsimetrio de la maldekstraj kaj dekstraj duonoj de la korpo.
Por taksi la dependecon de la lateraligo de la cerba agado al la reakcia rapideco de certaj loĝantaroj de neŭronoj, oni uzis datumojn de la agado de la malsupera kolikolo de la resusa simiocerbo, post kio diferencoj en la rapideco de neŭronoj de malsamaj hemisferoj estis aldone kalkulitaj. .
La markita linia modelo de detektilaj neŭronoj antaŭdiras, ke kiam sonintenso malpliiĝas, la lateraleco de la perceptita fonto konverĝos al averaĝaj valoroj similaj al la proporcio de mallaŭtaj al laŭtaj sonoj (1С).
La duonsfera malsimetria modelo, siavice, sugestas, ke ĉar sonintenseco malpliiĝas al proksimaj sojlaj niveloj, perceptita lateraleco ŝanĝiĝos al la mezlinio (1D).
Ĉe pli alta totala sonintenseco, lateraligo estas atendita esti intenseca senvaria (enmetas 1С и 1D).
Tial, analizi kiel sonintenseco influas la perceptitan direkton de sono permesas al ni precize determini la naturon de la procezoj okazantaj en tiu momento - neŭronoj de la sama ĝenerala areo aŭ neŭronoj de malsamaj hemisferoj.
Klare, la kapablo de persono diskriminacii ITD povas varii depende de sonintenso. Tamen, la sciencistoj diras, ke estas malfacile interpreti antaŭajn trovojn ligantajn sentemon al ITD kaj la juĝon de aŭskultantoj pri sonfontodirekto kiel funkcio de sonintenso. Kelkaj studoj diras ke kiam sonintenseco atingas limsojlon, la perceptita lateraleco de la fonto malpliiĝas. Aliaj studoj indikas ke ekzistas neniu efiko de intenseco sur percepto entute.
Alivorte, sciencistoj "milde" sugestas, ke ekzistas malmulte da informoj en la literaturo pri la rilato inter ITD, sonintenso kaj determini la direkton de ĝia fonto. Estas teorioj, kiuj ekzistas kiel speco de aksiomoj, ĝenerale akceptitaj de la scienca komunumo. Tial oni decidis detale testi ĉiujn teoriojn, modelojn kaj eblajn mekanismojn de aŭda percepto en la praktiko.
La unua eksperimento estis bazita sur psikofizika paradigmo kiu permesis la studon de ITD-bazita lateraligo kiel funkcio de sonintenseco en grupo de dek normalaj aŭdpartoprenantoj.
Bildo #2
La sonfontoj estis specife agorditaj por kovri la plej grandan parton de la frekvenca gamo ene de kiu homoj povas rekoni ITD, t.e. de 300 ĝis 1200 Hz (2A).
En ĉiu provo, la aŭskultanto devis indiki perceptitan lateralecon, mezurita kiel funkcio de sensa nivelo, en gamo da ITD-valoroj de 375 ĝis 375 ms. Por determini la efikon de sonintenseco, nelinia miksefekta modelo (NMLE) estis utiligita kiu inkludis kaj fiksan kaj hazardan sonintensecon.
Grafikaĵo 2B montras laŭtaksan lateraligon kun spektre plata bruo ĉe du sonintensoj por reprezenta aŭskultanto. Kaj la horaro 2С montras la krudajn datumojn (cirkloj) kaj la adaptitan NMLE-modelon (linioj) de ĉiuj aŭskultantoj.
Tabelo n-ro 1
La supra tabelo montras ĉiujn NLME-parametrojn. Oni povas vidi, ke la perceptita lateraleco pliiĝis kun kreskanta ITD, kiel la sciencistoj atendis. Ĉar la sonintenso malpliiĝis, percepto ŝanĝiĝis pli kaj pli al la mezlinio (enmetita en la grafeo 2C).
Ĉi tiuj tendencoj estis subtenataj de la NLME-modelo, kiu montris signifajn efikojn de ITD kaj sonintenso sur maksimuma grado de lateraleco, apogante la modelon de interhemisferaj diferencoj.
Krome, averaĝaj aŭdmetrikaj sojloj por puraj tonoj havis nur malmulte da efiko al perceptita lateraleco. Sed sonintenseco ne grave influis la indikilojn de psikometriaj funkcioj.
La ĉefa celo de la dua eksperimento estis determini kiel la rezultoj akiritaj en la antaŭa eksperimento ŝanĝiĝus kiam oni konsideras la spektrajn trajtojn de la stimuloj (sonoj). La bezono testi pri spektre plata bruo ĉe malalta sonintenso estas ke partoj de la spektro eble ne estas aŭdeblaj kaj tio povas influi la persistemon de sondirekto. Sekve, la rezultoj de la unua eksperimento povas esti erare konfuzitaj kun la fakto ke la larĝo de la aŭdebla parto de la spektro povas malpliiĝi kun malkreskanta sonintenseco.
Tial oni decidis fari alian eksperimenton, sed uzante la inverson A-peza* bruo
A-pesado* aplikite al sonniveloj por enkalkuli la relativan laŭtecon perceptitan de la homa orelo, ĉar la orelo estas malpli sentema al malaltaj sonfrekvencoj. A-ponderado estas efektivigita per aritmetike aldonante tabelon de valoroj listigitaj en oktavaj bandoj al la mezuritaj sonpremniveloj en dB.
Sur la diagramo 2D montras la krudajn datumojn (cirkloj) kaj la NMLE-modelajn datumojn (linioj) de ĉiuj partoprenantoj en la eksperimento.
Analizo de la datumoj montris, ke kiam ĉiuj partoj de la sono estas proksimume same aŭdeblaj (kaj en la unua kaj en la dua provo), perceptita lateraleco kaj la deklivo en la grafikaĵo klariganta la ŝanĝon en lateraleco kun ITD malpliiĝas kun malpliiĝanta sonintenseco.
Tiel, la rezultoj de la dua eksperimento konfirmis la rezultojn de la unua. Tio estas, praktike montriĝis, ke la modelo proponita jam en 1948 de Jeffress ne estas ĝusta.
Ĝi rezultas, ke sona lokalizo plimalboniĝas kiam sonintenseco malpliiĝas, kaj Jeffress kredis, ke sonoj estas perceptitaj kaj prilaboritaj de homoj same, sendepende de sia intenseco.
Por pli detala konatiĝo kun la nuancoj de la studo, mi rekomendas rigardi .
Epilogo
Teoriaj supozoj kaj praktikaj eksperimentoj konfirmantaj ilin montris ke cerbaj neŭronoj en mamuloj estas aktivigitaj kun malsamaj rapidecoj depende de la direkto de la sonsignalo. La cerbo tiam komparas ĉi tiujn rapidecojn inter ĉiuj neŭronoj implikitaj en la procezo por dinamike konstrui mapon de la sonmedio.
La modelo de Jeffresson fakte ne estas 100% malĝusta, ĉar ĝi povas esti uzata por perfekte priskribi la lokalizon de la sonfonto ĉe turstrigoj. Jes, por turstrigoj la intenseco de la sono ne gravas; ĉiukaze ili determinos la pozicion de ĝia fonto. Tamen, ĉi tiu modelo ne funkcias kun rhesus-simioj, kiel antaŭaj eksperimentoj montris. Tial, ĉi tiu Jeffresson-modelo ne povas priskribi la lokalizon de sonoj por ĉiuj vivaĵoj.
Eksperimentoj kun homaj partoprenantoj denove konfirmis, ke sona lokalizo okazas malsame en malsamaj organismoj. Multaj el la partoprenantoj ne povis ĝuste determini la pozicion de la fonto de sonsignaloj pro la malalta intenseco de la sonoj.
Sciencistoj kredas, ke ilia laboro montras certajn similecojn inter kiel ni vidas kaj kiel ni aŭdas. Ambaŭ procezoj estas asociitaj kun la rapideco de neŭronoj en malsamaj partoj de la cerbo, same kiel kun la taksado de ĉi tiu diferenco por determini kaj la pozicion de la objektoj, kiujn ni vidas en spaco, kaj la pozicion de la fonto de la sono, kiun ni aŭdas.
En la estonteco, la esploristoj faros serion da eksperimentoj por ekzameni pli detale la rilaton inter homa aŭdo kaj vizio, kio permesos al ni pli bone kompreni kiel ekzakte nia cerbo dinamike konstruas mapon de la mondo ĉirkaŭ ni.
Dankon pro legado, restu scivolemaj kaj havu bonegan semajnon uloj! 🙂
Dankon pro restado ĉe ni. Ĉu vi ŝatas niajn artikolojn? Ĉu vi volas vidi pli interesan enhavon? Subtenu nin farante mendon aŭ rekomendante al amikoj, , 30% rabato por uzantoj de Habr sur unika analogo de enirnivelaj serviloj, kiu estis inventita de ni por vi: (havebla kun RAID1 kaj RAID10, ĝis 24 kernoj kaj ĝis 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 fojojn pli malmultekosta? Nur ĉi tie en Nederlando! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - ekde $99! Legu pri
fonto: www.habr.com