Dunya di sabudeureun urang pinuh ku sagala rupa informasi nu otak urang terus diolah. Anjeunna nampi inpormasi ieu ngalangkungan organ-organ indra, anu masing-masing tanggung jawab kana bagian sinyalna: panon (visi), létah (rasa), irung (bau), kulit (rampa), aparat vestibular (kasaimbangan, posisi dina rohangan sareng rasa. beurat) jeung ceuli (sora). Ku ngagabungkeun sinyal ti sakabéh organ ieu, otak urang bisa ngawangun hiji gambaran akurat ngeunaan lingkungan urang. Tapi henteu sadayana aspék ngolah sinyal éksternal dipikanyaho ku urang. Salah sahiji rusiah ieu nyaéta mékanisme pikeun ngalokalkeun sumber sora.
Élmuwan ti Laboratorium Neuroengineering of Speech and Hearing (New Jersey Institute of Technology) parantos ngajukeun modél énggal tina prosés neural lokalisasi sora. Naon prosés pasti lumangsung dina uteuk salila persepsi sora, kumaha otak urang understands posisi sumber sora, sarta kumaha ieu panalungtikan bisa mantuan dina merangan defects dédéngéan. Urang diajar ngeunaan ieu tina laporan grup panalungtikan. indit.
Dasar panalungtikan
Inpormasi anu ditampi otak urang tina panca indra urang béda-béda, boh tina segi sumberna boh dina hal ngolahna. Sababaraha sinyal langsung muncul dina otak urang salaku informasi akurat, sedengkeun nu sejenna merlukeun prosés komputasi tambahan. Sacara kasar, urang langsung ngarampa, tapi nalika ngadenge sora, urang tetep kedah milarian ti mana asalna.
Dasar pikeun lokalisasi sora dina pesawat horizontal nyaéta interaural* bédana waktos (ITD ti bédana waktos interaural) sora nepi ka ceuli pangdéngé.
Dasar Interaural* - jarak antara ceuli.
Aya daérah khusus dina uteuk (zaitun unggul medial atanapi MSO) anu tanggung jawab pikeun prosés ieu. Dina momen sinyal sora ditampi dina MVO, béda waktu interaural dirobah jadi laju réaksi neuron. Bentuk kurva laju kaluaran MBO salaku fungsi ITD nyarupaan bentuk fungsi cross-korelasi sinyal input pikeun unggal ceuli.
Kumaha informasi diolah jeung diinterpretasi dina MBO tetep teu sagemblengna jelas, naha aya sababaraha téori pisan kontradiktif. Téori lokalisasi sora anu paling kasohor sareng kanyataanna klasik nyaéta modél Jeffress (Lloyd A. Jeffrey). Hal ieu dumasar kana garis anu ditandaan * neuron detektor anu sénsitip kana sinkroni binaural input saraf ti unggal ceuli, kalayan unggal neuron sénsitip maksimal kana jumlah ITD anu tangtu (1A).
Prinsip garis anu ditandaan * nyaéta hipotésis anu ngécéskeun kumaha saraf anu béda, anu sadayana nganggo prinsip fisiologis anu sami dina ngirimkeun impuls sapanjang aksonna, tiasa ngahasilkeun sensasi anu béda. Sacara stuktur saraf sarupa bisa ngahasilkeun persepsi indrawi béda lamun aranjeunna disambungkeun ka neuron unik dina sistim saraf pusat nu sanggup decoding sinyal saraf sarupa dina cara béda.
Gambar #1
Modél ieu sacara komputasi sami sareng pengkodean saraf, dumasar kana korélasi silang anu teu kawatesanan tina sora anu ngahontal kadua ceuli.
Aya ogé modél anu nunjukkeun yén lokalisasi sora tiasa dimodelkeun dumasar kana bédana dina laju réspon sababaraha populasi neuron tina hemispheres otak anu béda, nyaéta. modél asimétri interhémisferik (1V).
Nepi ka ayeuna, éta hésé unmbiguously nangtang mana tina dua téori (model) bener, nunjukkeun yen unggal sahijina ngaramal béda gumantung lokalisasi sora on inténsitas sora.
Dina pangajaran anu urang tingali ayeuna, panalungtik mutuskeun pikeun ngagabungkeun duanana modél pikeun ngartos naha persepsi sora dumasar kana coding saraf atanapi bédana dina réspon populasi neural individu. Sababaraha ékspérimén dilaksanakeun dimana jalma umur 18 dugi ka 27 taun (5 awéwé sareng 7 lalaki) nyandak bagian. Audiometri pamilon (pangukuran ketajaman dédéngéan) nyaéta 25 dB atanapi langkung luhur antara 250 sareng 8000 Hz. Pamilon dina percobaan ieu disimpen dina kamar soundproofed, dimana parabot husus disimpen, calibrated kalawan akurasi tinggi. Pamilon kedah, nalika ngupingkeun sinyal sora, nunjukkeun arah ti mana éta sumping.
Hasil panilitian
Pikeun meunteun kagumantungan lateralisasi* aktivitas otak tina inténsitas sora dina respon kana neuron dilabélan, data ngeunaan laju réaksi neuron dina inti laminar otak kawung gudang dipaké.
Laterality* - asimétri bagian kénca sareng katuhu awak.
Pikeun ngira-ngira gumantungna lateralization kagiatan otak kana laju réaksi sababaraha populasi neuron, data tina aktivitas colliculus inferior otak monyét rhesus dipaké, nu satutasna béda dina laju neuron ti hemispheres béda ogé diitung. .
Modél garis anu ditandaan tina neuron detektor ngaramalkeun yén nalika inténsitas sora turun, gurat sumber anu dirasakeun bakal konvergen kana nilai rata-rata anu sami sareng rasio sora lemes sareng nyaring (1S).
Modél asimétri hémisferik, kahareupna nunjukkeun yén nalika inténsitas sora turun ka tingkat ambang anu caket, laterality anu ditanggap bakal ngageser ka arah garis tengah (1D).
Dina inténsitas sora sakabéh nu leuwih luhur, lateralisasi diperkirakeun jadi invarian inténsitas (insets in 1S и 1D).
Ku alatan éta, analisa kumaha inténsitas sora mangaruhan arah ditanggap sora ngamungkinkeun urang pikeun akurat nangtukeun sipat prosés lumangsung dina momen éta - neuron ti wewengkon umum sarua atawa neuron ti hemispheres béda.
Jelas, kamampuan hiji jalma pikeun ngabédakeun ITD bisa rupa-rupa gumantung kana inténsitas sora. Sanajan kitu, para ilmuwan nyebutkeun hese napsirkeun papanggihan saméméhna linking sensitipitas ka ITD jeung judgment listeners 'arah sumber sora salaku fungsi tina inténsitas sora. Sababaraha studi nyebutkeun yén nalika inténsitas sora ngahontal bangbarung wates, laterality ditanggap tina sumber nurun. Panaliti sanésna nunjukkeun yén teu aya pangaruh inténsitas kana persépsi pisan.
Dina basa sejen, élmuwan anu "gently" hinting yén aya saeutik informasi dina literatur ngeunaan hubungan antara ITD, inténsitas sora jeung nangtukeun arah sumber na. Aya téori anu aya salaku sajenis aksioma, umumna ditarima ku masarakat ilmiah. Ku alatan éta, éta mutuskeun pikeun nguji sacara rinci sadaya téori, modél sareng mékanisme kamungkinan persépsi dédéngéan dina praktékna.
Percobaan kahiji ieu dumasar kana paradigma psychophysical nu diwenangkeun ulikan lateralisasi basis ITD salaku fungsi tina inténsitas sora dina grup sapuluh pamilon dédéngéan normal.
Gambar #2
Sumber sora sacara khusus disetel pikeun nutupan kalolobaan rentang frekuensi dimana manusa tiasa ngadeteksi ITD, nyaéta. ti 300 nepi ka 1200 Hz (2A).
Dina unggal sidang, pangdéngé kedah nunjukkeun laterality ditanggap, diukur salaku fungsi tina tingkat sensasi, dina rentang nilai ITD ti 375 nepi ka 375 mdet. Pikeun nangtukeun pangaruh inténsitas sora, dipaké modél épék campuran nonlinier (NMLE) anu ngawengku inténsitas sora tetep jeung acak.
jadwal 2V mendemonstrasikan perkiraan lateralisasi kalawan noise spectrally datar dina dua intensitas sora pikeun pangdéngé wawakil. Jeung jadwal 2S nembongkeun data atah (bunderan) jeung model NMLE dipasangan (garis) sadaya listeners.
Méja No.1
Tabel di luhur nembongkeun sadaya parameter NLME. Ieu tiasa katingal yén laterality ditanggap ngaronjat kalayan ngaronjatna ITD, sakumaha ekspektasi para ilmuwan. Nalika inténsitas sora turun, persépsi beuki ngageser ka arah garis tengah (inset dina grafik 2C).
Tren ieu dirojong ku modél NLME, anu nunjukkeun épék signifikan tina ITD sareng inténsitas sora dina darajat gurat maksimum, ngadukung modél béda interhemispheric.
Salaku tambahan, mean thresholds audiometric pikeun nada murni miboga saeutik pangaruh kana laterality ditanggap. Tapi inténsitas sora henteu mangaruhan sacara signifikan kana indikator fungsi psikométri.
Tujuan utama percobaan kadua nya éta pikeun nangtukeun kumaha hasil diala dina percobaan saméméhna bakal robah lamun nyokot kana akun fitur spéktral rangsangan (sora). Kabutuhan pikeun nguji sora spéktral datar dina inténsitas sora handap nyaéta yén bagian spéktrum bisa jadi teu kadéngé jeung ieu bisa mangaruhan penentuan arah sora. Akibatna, hasil percobaan kahiji bisa salah kaprah pikeun kanyataan yén rubak bagian karungu spéktrum bisa ngurangan kalawan turunna inténsitas sora.
Ku alatan éta, ieu mutuskeun pikeun ngalakonan percobaan sejen, tapi ngagunakeun sabalikna A-ditimbang* ribut
A-timbangan* dilarapkeun kana tingkat sora pikeun merhatikeun loudness relatif anu katarima ku ceuli manusa, sabab ceuli kurang peka kana frékuénsi sora anu handap. A-weighting dilaksanakeun ku aritmetika nambahkeun tabel nilai didaptarkeun dina pita oktaf kana tingkat tekanan sora diukur dina dB.
Dina bagan 2D nembongkeun data atah (bunderan) jeung NMLE model-dipasang data (garis) sadaya pamilon dina percobaan.
Analisis data némbongkeun yén nalika sakabéh bagian sora téh kira-kira sarua karungu (duanana dina sidang kahiji jeung kadua), ditanggap laterality jeung lamping dina grafik ngajelaskeun parobahan laterality kalawan ITD panurunan jeung turunna inténsitas sora.
Ku kituna, hasil percobaan kadua dikonfirmasi hasil nu kahiji. Hartina, dina prakna geus ditémbongkeun yén modél diusulkeun deui dina 1948 ku Jeffress teu bener.
Tétéla lokalisasi sora worsens sakumaha inténsitas sora nurun, sarta Jeffress yakin yén sora anu katarima jeung diolah ku manusa dina cara nu sarua, paduli inténsitas maranéhanana.
Pikeun kenalan anu langkung rinci sareng nuansa pangajaran, kuring nyarankeun ningali .
epilog
Asumsi téoritis sareng percobaan praktis anu negeskeun aranjeunna nunjukkeun yén neuron otak dina mamalia diaktipkeun dina laju anu béda-béda gumantung kana arah sinyal sora. Otak lajeng ngabandingkeun speeds ieu antara sakabéh neuron aub dina prosés pikeun dinamis ngawangun peta lingkungan sora.
Modél Jeffresson saleresna henteu 100% salah, sabab éta tiasa dianggo pikeun ngajelaskeun lokalisasi sumber sora dina burung hantu lumbung. Leres, pikeun manuk bueuk lumbung henteu masalah intensitas sora, dina sagala hal, aranjeunna bakal nangtukeun posisi sumberna. Sanajan kitu, model ieu teu dianggo kalayan monyét rhesus, sakumaha percobaan saméméhna geus ditémbongkeun. Ku alatan éta, modél Jeffresson ieu teu bisa ngajelaskeun lokalisasi sora pikeun sakabéh mahluk hirup.
Percobaan jeung pamilon manusa geus sakali deui dikonfirmasi yén lokalisasi sora lumangsung béda dina organisme béda. Seueur pamilon henteu tiasa leres nangtukeun posisi sumber sinyal sora kusabab inténsitas sora anu handap.
Élmuwan yakin yén karyana nunjukkeun kamiripan anu tangtu antara kumaha urang ningali sareng kumaha urang ngadangu. Duanana prosés pakait sareng laju neuron di bagian béda otak, kitu ogé jeung assessment tina bédana ieu pikeun nangtukeun duanana posisi objék urang tingali dina spasi tur posisi sumber sora urang ngadangu.
Dina mangsa nu bakal datang, para panalungtik bade ngalaksanakeun runtuyan percobaan pikeun nalungtik di leuwih jéntré sambungan antara dédéngéan jeung visi manusa, nu bakal ngidinan urang pikeun leuwih ngarti kumaha kahayang otak urang dinamis ngawangun peta dunya sabudeureun urang.
Hatur nuhun kana perhatosan anjeun, tetep panasaran sareng wilujeng minggu sadayana! 🙂
Hatur nuhun pikeun tetep sareng kami. Naha anjeun resep artikel kami? Hoyong ningali eusi anu langkung narik? Dukung kami ku cara nempatkeun pesenan atanapi nyarankeun ka babaturan, , Diskon 30% pikeun pangguna Habr dina analog unik tina server tingkat éntri, anu diciptakeun ku kami pikeun anjeun: (sadia kalawan RAID1 na RAID10, nepi ka 24 cores sarta nepi ka 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 kali langkung mirah? Ngan di dieu di Walanda! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - ti $99! Baca ngeunaan
sumber: www.habr.com