మన చుట్టూ ఉన్న ప్రపంచం మన మెదడు నిరంతరం ప్రాసెస్ చేసే అన్ని రకాల సమాచారంతో నిండి ఉంటుంది. అతను ఇంద్రియ అవయవాల ద్వారా ఈ సమాచారాన్ని అందుకుంటాడు, వీటిలో ప్రతి ఒక్కటి దాని సంకేతాల వాటాకు బాధ్యత వహిస్తుంది: కళ్ళు (దృష్టి), నాలుక (రుచి), ముక్కు (వాసన), చర్మం (స్పర్శ), వెస్టిబ్యులర్ ఉపకరణం (సమతుల్యత, అంతరిక్షంలో స్థానం మరియు భావం బరువు) మరియు చెవులు (ధ్వని). ఈ అన్ని అవయవాల నుండి సంకేతాలను కలపడం ద్వారా, మన మెదడు మన పర్యావరణం యొక్క ఖచ్చితమైన చిత్రాన్ని రూపొందించగలదు. కానీ బాహ్య సంకేతాలను ప్రాసెస్ చేసే అన్ని అంశాలు మనకు తెలియవు. ఈ రహస్యాలలో ఒకటి శబ్దాల మూలాన్ని స్థానికీకరించే విధానం.
లాబొరేటరీ ఆఫ్ న్యూరో ఇంజనీరింగ్ ఆఫ్ స్పీచ్ అండ్ హియరింగ్ (న్యూజెర్సీ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీ) నుండి శాస్త్రవేత్తలు ధ్వని స్థానికీకరణ యొక్క నాడీ ప్రక్రియ యొక్క కొత్త నమూనాను ప్రతిపాదించారు. ధ్వనిని గ్రహించే సమయంలో మెదడులో ఏ ఖచ్చితమైన ప్రక్రియలు జరుగుతాయి, మన మెదడు ధ్వని మూలం యొక్క స్థానాన్ని ఎలా అర్థం చేసుకుంటుంది మరియు వినికిడి లోపాలపై పోరాటంలో ఈ పరిశోధన ఎలా సహాయపడుతుంది. పరిశోధనా బృందం యొక్క నివేదిక నుండి మేము దీని గురించి తెలుసుకుంటాము. వెళ్ళండి.
పరిశోధన ఆధారం
మన ఇంద్రియాల నుండి మన మెదడు స్వీకరించే సమాచారం దాని మూలం పరంగా మరియు దాని ప్రాసెసింగ్ పరంగా ఒకదానికొకటి భిన్నంగా ఉంటుంది. కొన్ని సంకేతాలు వెంటనే మన మెదడుకు ఖచ్చితమైన సమాచారంగా కనిపిస్తాయి, మరికొన్ని అదనపు గణన ప్రక్రియలు అవసరమవుతాయి. స్థూలంగా చెప్పాలంటే, మనకు వెంటనే స్పర్శ అనిపిస్తుంది, కానీ మనకు శబ్దం విన్నప్పుడు, అది ఎక్కడ నుండి వస్తుందో మనం ఇంకా కనుగొనవలసి ఉంటుంది.
క్షితిజ సమాంతర విమానంలో ధ్వని స్థానికీకరణకు ఆధారం అంతర్గత* సమయ వ్యత్యాసం (ITD నుండి పరస్పర సమయ వ్యత్యాసం) శబ్దాలు వినేవారి చెవులకు చేరుతాయి.
ఇంటరారల్ బేస్* - చెవుల మధ్య దూరం.
మెదడులో ఒక నిర్దిష్ట ప్రాంతం (మధ్యస్థ ఉన్నతమైన ఆలివ్ లేదా MSO) ఈ ప్రక్రియకు బాధ్యత వహిస్తుంది. MVOలో సౌండ్ సిగ్నల్ అందుకున్న సమయంలో, ఇంటర్‌రారల్ సమయ వ్యత్యాసాలు న్యూరాన్ల ప్రతిచర్య రేటుగా మార్చబడతాయి. ITD యొక్క విధిగా MBO అవుట్‌పుట్ వేగం వక్రరేఖల ఆకృతి ప్రతి చెవికి ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్స్ యొక్క క్రాస్-కోరిలేషన్ ఫంక్షన్ ఆకారాన్ని పోలి ఉంటుంది.
MBOలో సమాచారం ఎలా ప్రాసెస్ చేయబడి మరియు వివరించబడుతుందో పూర్తిగా స్పష్టంగా తెలియలేదు, అందుకే అనేక విరుద్ధమైన సిద్ధాంతాలు ఉన్నాయి. ధ్వని స్థానికీకరణ యొక్క అత్యంత ప్రసిద్ధ మరియు నిజానికి శాస్త్రీయ సిద్ధాంతం జెఫ్రెస్ మోడల్ (లాయిడ్ ఎ. జెఫ్రెస్) ఇది ఆధారంగా ఉంది గుర్తించబడిన పంక్తి* ప్రతి చెవి నుండి న్యూరల్ ఇన్‌పుట్‌ల బైనరల్ సింక్రోనీకి సున్నితంగా ఉండే డిటెక్టర్ న్యూరాన్లు, ప్రతి న్యూరాన్ నిర్దిష్ట మొత్తంలో ITDకి గరిష్టంగా సున్నితంగా ఉంటుంది (1A).
మార్క్ చేసిన లైన్ సూత్రం* భిన్నమైన నరాలు, వాటి అక్షాంశాల వెంట ప్రేరణలను ప్రసారం చేయడంలో ఒకే శారీరక సూత్రాలను ఎలా ఉపయోగిస్తాయో వివరించే పరికల్పన. నిర్మాణాత్మకంగా సారూప్యమైన నరాలు కేంద్ర నాడీ వ్యవస్థలోని ప్రత్యేకమైన న్యూరాన్‌లకు అనుసంధానించబడి ఉంటే, అవి ఒకే విధమైన నరాల సంకేతాలను వివిధ మార్గాల్లో డీకోడ్ చేయగలవు.
చిత్రం #1
ఈ మోడల్ గణనపరంగా నాడీ కోడింగ్‌తో సమానంగా ఉంటుంది, ఇది రెండు చెవులకు చేరే శబ్దాల యొక్క అనియంత్రిత పరస్పర సంబంధాల ఆధారంగా ఉంటుంది.
మెదడు యొక్క వివిధ అర్ధగోళాల నుండి న్యూరాన్ల యొక్క నిర్దిష్ట జనాభా యొక్క ప్రతిస్పందన వేగంలో తేడాల ఆధారంగా ధ్వని స్థానికీకరణను రూపొందించవచ్చని సూచించే నమూనా కూడా ఉంది, అనగా. ఇంటర్‌హెమిస్పెరిక్ అసమానత నమూనా (1V).
ఇప్పటి వరకు, రెండు సిద్ధాంతాలలో (నమూనాలు) ఏది సరైనదో నిస్సందేహంగా చెప్పడం కష్టం, వాటిలో ప్రతి ఒక్కటి ధ్వని తీవ్రతపై ధ్వని స్థానికీకరణ యొక్క విభిన్న ఆధారపడటాన్ని అంచనా వేస్తుంది.
ఈ రోజు మనం చూస్తున్న అధ్యయనంలో, శబ్దాల అవగాహన నాడీ కోడింగ్ లేదా వ్యక్తిగత నాడీ జనాభా ప్రతిస్పందనలో తేడాలపై ఆధారపడి ఉందా అని అర్థం చేసుకోవడానికి పరిశోధకులు రెండు నమూనాలను కలపాలని నిర్ణయించుకున్నారు. 18 నుండి 27 సంవత్సరాల వయస్సు గల వ్యక్తులు (5 మహిళలు మరియు 7 పురుషులు) పాల్గొన్న అనేక ప్రయోగాలు నిర్వహించబడ్డాయి. పాల్గొనేవారి ఆడియోమెట్రీ (వినికిడి తీక్షణత యొక్క కొలత) 25 మరియు 250 Hz మధ్య 8000 dB లేదా అంతకంటే ఎక్కువ. ప్రయోగాలలో పాల్గొనేవారు ధ్వనినిరోధక గదిలో ఉంచబడ్డారు, దీనిలో ప్రత్యేక పరికరాలు ఉంచబడ్డాయి, అధిక ఖచ్చితత్వంతో క్రమాంకనం చేయబడ్డాయి. పాల్గొనేవారు ధ్వని సంకేతాన్ని విన్న తర్వాత, అది వచ్చిన దిశను సూచించాలి.
పరిశోధన ఫలితాలు
ఆధారపడటాన్ని అంచనా వేయడానికి పార్శ్వీకరణ* లేబుల్ చేయబడిన న్యూరాన్‌లకు ప్రతిస్పందనగా ధ్వని తీవ్రత నుండి మెదడు కార్యకలాపాలు, బార్న్ గుడ్లగూబ మెదడులోని లామినార్ న్యూక్లియస్‌లోని న్యూరాన్ల ప్రతిచర్య వేగంపై డేటా ఉపయోగించబడింది.
పార్శ్వం* - శరీరం యొక్క ఎడమ మరియు కుడి భాగాల అసమానత.
న్యూరాన్ల యొక్క నిర్దిష్ట జనాభా యొక్క ప్రతిచర్య వేగంపై మెదడు కార్యకలాపాల యొక్క పార్శ్వీకరణ యొక్క ఆధారపడటాన్ని అంచనా వేయడానికి, రీసస్ మంకీ మెదడు యొక్క నాసిరకం కోలిక్యులస్ యొక్క కార్యాచరణ నుండి డేటా ఉపయోగించబడింది, ఆ తర్వాత వివిధ అర్ధగోళాల నుండి న్యూరాన్ల వేగంలో తేడాలు అదనంగా లెక్కించబడతాయి. .
డిటెక్టర్ న్యూరాన్ల మార్క్డ్ లైన్ మోడల్, ధ్వని తీవ్రత తగ్గినప్పుడు, గ్రహించిన మూలం యొక్క పార్శ్వత మృదువుగా మరియు బిగ్గరగా శబ్దాల నిష్పత్తికి సమానమైన విలువలకు కలుస్తుంది (1S).
అర్ధగోళ అసమానత నమూనా, ధ్వని తీవ్రత థ్రెషోల్డ్ స్థాయికి తగ్గినప్పుడు, గ్రహించిన పార్శ్వం మధ్యరేఖ వైపుకు మారుతుందని సూచిస్తుంది (1D).
అధిక మొత్తం ధ్వని తీవ్రత వద్ద, పార్శ్వీకరణ తీవ్రత మార్పులేనిదిగా అంచనా వేయబడుతుంది (ఇన్సెట్స్ ఇన్ 1S и 1D).
అందువల్ల, ధ్వని తీవ్రత ధ్వని యొక్క గ్రహించిన దిశను ఎలా ప్రభావితం చేస్తుందో విశ్లేషించడం ఆ సమయంలో సంభవించే ప్రక్రియల స్వభావాన్ని ఖచ్చితంగా గుర్తించడానికి అనుమతిస్తుంది - అదే సాధారణ ప్రాంతం నుండి న్యూరాన్లు లేదా వివిధ అర్ధగోళాల నుండి న్యూరాన్లు.
స్పష్టంగా, ITDని వివరించే వ్యక్తి యొక్క సామర్థ్యం ధ్వని తీవ్రతను బట్టి మారవచ్చు. ఏది ఏమైనప్పటికీ, ITDకి సున్నితత్వాన్ని లింక్ చేసే మునుపటి అన్వేషణలను మరియు ధ్వని తీవ్రత యొక్క విధిగా సౌండ్ సోర్స్ డైరెక్షన్‌ను శ్రోతల తీర్పును అర్థం చేసుకోవడం కష్టమని శాస్త్రవేత్తలు అంటున్నారు. కొన్ని అధ్యయనాలు ధ్వని తీవ్రత సరిహద్దు థ్రెషోల్డ్‌కు చేరుకున్నప్పుడు, మూలం యొక్క గ్రహించిన పార్శ్వత తగ్గుతుందని చెబుతున్నాయి. ఇతర అధ్యయనాలు అవగాహనపై తీవ్రత ప్రభావం ఏమీ లేదని సూచిస్తున్నాయి.
మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ITD, ధ్వని తీవ్రత మరియు దాని మూలం యొక్క దిశను నిర్ణయించడం మధ్య సంబంధం గురించి సాహిత్యంలో చాలా తక్కువ సమాచారం ఉందని శాస్త్రవేత్తలు "సున్నితంగా" సూచిస్తున్నారు. ఒక రకమైన సిద్ధాంతాలుగా ఉనికిలో ఉన్న సిద్ధాంతాలు ఉన్నాయి, సాధారణంగా శాస్త్రీయ సమాజం ఆమోదించింది. అందువల్ల, ఆచరణలో వినికిడి అవగాహన యొక్క అన్ని సిద్ధాంతాలు, నమూనాలు మరియు సాధ్యమయ్యే విధానాలను వివరంగా పరీక్షించాలని నిర్ణయించారు.
మొదటి ప్రయోగం సైకోఫిజికల్ పారాడిగ్మ్‌పై ఆధారపడింది, ఇది పది మంది సాధారణ వినికిడి పాల్గొనేవారి సమూహంలో ధ్వని తీవ్రత యొక్క విధిగా ITD-ఆధారిత పార్శ్వీకరణను అధ్యయనం చేయడానికి అనుమతించింది.
చిత్రం #2
మానవులు ITDని గుర్తించగలిగే ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధిని కవర్ చేయడానికి ధ్వని మూలాలు ప్రత్యేకంగా ట్యూన్ చేయబడ్డాయి, అనగా. 300 నుండి 1200 Hz వరకు (2A).
ప్రతి ట్రయల్‌లో, శ్రోత 375 నుండి 375 ఎంఎస్‌ల వరకు ఉన్న ITD విలువల పరిధిలో సెన్సేషన్ స్థాయి ఫంక్షన్‌గా కొలవబడిన గ్రహించిన పార్శ్వతను సూచించవలసి ఉంటుంది. ధ్వని తీవ్రత యొక్క ప్రభావాన్ని గుర్తించడానికి, స్థిర మరియు యాదృచ్ఛిక ధ్వని తీవ్రత రెండింటినీ కలిగి ఉన్న నాన్ లీనియర్ మిక్స్డ్ ఎఫెక్ట్స్ మోడల్ (NMLE) ఉపయోగించబడింది.
టైమ్టేబుల్ 2V ప్రతినిధి శ్రోత కోసం రెండు ధ్వని తీవ్రతల వద్ద స్పెక్ట్రల్లీ ఫ్లాట్ నాయిస్‌తో అంచనా వేసిన పార్శ్వీకరణను ప్రదర్శిస్తుంది. మరియు షెడ్యూల్ 2S అన్ని శ్రోతల యొక్క ముడి డేటా (సర్కిల్స్) మరియు అమర్చిన NMLE మోడల్ (లైన్లు) చూపిస్తుంది.
పట్టిక సంఖ్య 1
పై పట్టిక అన్ని NLME పారామితులను చూపుతుంది. శాస్త్రవేత్తలు ఊహించినట్లుగా, పెరుగుతున్న ITDతో గ్రహించిన పార్శ్వత పెరిగినట్లు చూడవచ్చు. ధ్వని తీవ్రత తగ్గడంతో, అవగాహన మరింత ఎక్కువగా మధ్యరేఖ వైపు మళ్లింది (గ్రాఫ్‌లో ఇన్‌సెట్ 2C).
ఈ ధోరణులకు NLME మోడల్ మద్దతు ఇచ్చింది, ఇది ఇంటర్‌హెమిస్పిరిక్ వ్యత్యాసాల నమూనాకు మద్దతునిస్తూ, గరిష్ట స్థాయి పార్శ్వంపై ITD మరియు ధ్వని తీవ్రత యొక్క ముఖ్యమైన ప్రభావాలను చూపించింది.
అదనంగా, స్వచ్ఛమైన టోన్‌ల కోసం సగటు ఆడియోమెట్రిక్ థ్రెషోల్డ్‌లు గ్రహించిన పార్శ్వంపై తక్కువ ప్రభావాన్ని చూపుతాయి. కానీ ధ్వని తీవ్రత సైకోమెట్రిక్ ఫంక్షన్ల సూచికలను గణనీయంగా ప్రభావితం చేయలేదు.
రెండవ ప్రయోగం యొక్క ప్రధాన లక్ష్యం ఉద్దీపనల (ధ్వనులు) యొక్క వర్ణపట లక్షణాలను పరిగణనలోకి తీసుకున్నప్పుడు మునుపటి ప్రయోగంలో పొందిన ఫలితాలు ఎలా మారతాయో నిర్ణయించడం. తక్కువ ధ్వని తీవ్రతతో స్పెక్ట్రల్లీ ఫ్లాట్ నాయిస్ కోసం పరీక్షించాల్సిన అవసరం ఏమిటంటే స్పెక్ట్రమ్ యొక్క భాగాలు వినబడకపోవచ్చు మరియు ఇది ధ్వని దిశను నిర్ణయించడాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది. పర్యవసానంగా, ధ్వని తీవ్రత తగ్గడంతో స్పెక్ట్రం యొక్క వినిపించే భాగం యొక్క వెడల్పు తగ్గుతుందని మొదటి ప్రయోగం యొక్క ఫలితాలు తప్పుగా తప్పుగా భావించబడతాయి.
అందువల్ల, మరొక ప్రయోగాన్ని నిర్వహించాలని నిర్ణయించారు, కానీ రివర్స్ ఉపయోగించి ఎ-వెయిటెడ్* శబ్దం
ఎ-వెయిటింగ్* తక్కువ ధ్వని పౌనఃపున్యాలకు చెవి తక్కువ సున్నితత్వాన్ని కలిగి ఉన్నందున, మానవ చెవి గ్రహించిన సాపేక్ష శబ్దాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకోవడానికి ధ్వని స్థాయిలకు వర్తించబడుతుంది. dBలో కొలిచిన ధ్వని పీడన స్థాయిలకు ఆక్టేవ్ బ్యాండ్‌లలో జాబితా చేయబడిన విలువల పట్టికను అంకగణితంగా జోడించడం ద్వారా A-వెయిటింగ్ అమలు చేయబడుతుంది.
చార్టులో 2D ప్రయోగంలో పాల్గొనే వారందరికీ ముడి డేటా (సర్కిల్స్) మరియు NMLE మోడల్-బిగించిన డేటా (లైన్లు) చూపిస్తుంది.
డేటా యొక్క విశ్లేషణ ప్రకారం, ధ్వని యొక్క అన్ని భాగాలు దాదాపుగా సమానంగా వినిపించినప్పుడు (మొదటి మరియు రెండవ ట్రయల్‌లో), గ్రహించిన పార్శ్వత మరియు గ్రాఫ్‌లోని వాలు ITDతో పార్శ్వతలో మార్పును వివరిస్తూ ధ్వని తీవ్రత తగ్గడంతో తగ్గుతుంది.
అందువలన, రెండవ ప్రయోగం యొక్క ఫలితాలు మొదటి ఫలితాలను నిర్ధారించాయి. అంటే, 1948లో జెఫ్రెస్ ప్రతిపాదించిన నమూనా సరైనది కాదని ఆచరణలో తేలింది.
ధ్వని తీవ్రత తగ్గినప్పుడు ధ్వని స్థానికీకరణ మరింత దిగజారుతుందని తేలింది మరియు శబ్దాలు వాటి తీవ్రతతో సంబంధం లేకుండా మానవులు అదే విధంగా గ్రహించి ప్రాసెస్ చేస్తారని జెఫ్రెస్ నమ్మాడు.
అధ్యయనం యొక్క సూక్ష్మ నైపుణ్యాలతో మరింత వివరణాత్మక పరిచయం కోసం, నేను చూడాలని సిఫార్సు చేస్తున్నాను .
ఉపసంహారం
సైద్ధాంతిక అంచనాలు మరియు వాటిని నిర్ధారించే ఆచరణాత్మక ప్రయోగాలు క్షీరదాలలో మెదడు న్యూరాన్లు ధ్వని సంకేతం యొక్క దిశను బట్టి వేర్వేరు రేట్లలో సక్రియం చేయబడతాయని చూపించాయి. ధ్వని వాతావరణం యొక్క మ్యాప్‌ను డైనమిక్‌గా రూపొందించడానికి ప్రక్రియలో పాల్గొన్న అన్ని న్యూరాన్ల మధ్య మెదడు ఈ వేగాన్ని పోల్చి చూస్తుంది.
జెఫ్రెస్సన్ మోడల్ నిజానికి 100% తప్పు కాదు, ఎందుకంటే ఇది బార్న్ గుడ్లగూబలలో ధ్వని మూలం యొక్క స్థానికీకరణను సంపూర్ణంగా వివరించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. అవును, బార్న్ గుడ్లగూబలకు ధ్వని యొక్క తీవ్రత పట్టింపు లేదు; ఏదైనా సందర్భంలో, వారు దాని మూలం యొక్క స్థానాన్ని నిర్ణయిస్తారు. అయితే, మునుపటి ప్రయోగాలు చూపించినట్లుగా, ఈ మోడల్ రీసస్ కోతులతో పని చేయదు. అందువల్ల, ఈ జెఫ్రెస్సన్ మోడల్ అన్ని జీవులకు శబ్దాల స్థానికీకరణను వివరించలేదు.
వివిధ జీవులలో ధ్వని స్థానికీకరణ భిన్నంగా జరుగుతుందని మానవ భాగస్వాములతో చేసిన ప్రయోగాలు మరోసారి ధృవీకరించాయి. ధ్వనుల యొక్క తక్కువ తీవ్రత కారణంగా చాలా మంది పాల్గొనేవారు ధ్వని సంకేతాల మూలం యొక్క స్థానాన్ని సరిగ్గా గుర్తించలేకపోయారు.
శాస్త్రవేత్తలు వారి పని మనం చూసే విధానానికి మరియు వినడానికి మధ్య కొన్ని సారూప్యతలను చూపుతుందని నమ్ముతారు. రెండు ప్రక్రియలు మెదడులోని వివిధ భాగాలలోని న్యూరాన్ల వేగంతో సంబంధం కలిగి ఉంటాయి, అలాగే అంతరిక్షంలో మనం చూసే వస్తువుల స్థానం మరియు మనం విన్న ధ్వని యొక్క మూలం యొక్క స్థానం రెండింటినీ నిర్ణయించడానికి ఈ వ్యత్యాసాన్ని అంచనా వేయడంతో సంబంధం కలిగి ఉంటాయి.
భవిష్యత్తులో, పరిశోధకులు మానవ వినికిడి మరియు దృష్టి మధ్య సంబంధాన్ని మరింత వివరంగా పరిశీలించడానికి అనేక ప్రయోగాలు చేయబోతున్నారు, ఇది మన మెదడు మన చుట్టూ ఉన్న ప్రపంచ మ్యాప్‌ను ఎలా డైనమిక్‌గా నిర్మిస్తుందో బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి అనుమతిస్తుంది.
మీ దృష్టికి ధన్యవాదాలు, ఉత్సుకతతో ఉండండి మరియు ప్రతి ఒక్కరికీ గొప్ప వారం! 🙂
మాతో ఉన్నందుకు ధన్యవాదాలు. మీరు మా కథనాలను ఇష్టపడుతున్నారా? మరింత ఆసక్తికరమైన కంటెంట్‌ని చూడాలనుకుంటున్నారా? ఆర్డర్ చేయడం ద్వారా లేదా స్నేహితులకు సిఫార్సు చేయడం ద్వారా మాకు మద్దతు ఇవ్వండి, , మీ కోసం మేము కనిపెట్టిన ఎంట్రీ-లెవల్ సర్వర్‌ల యొక్క ప్రత్యేకమైన అనలాగ్‌పై Habr వినియోగదారులకు 30% తగ్గింపు: (RAID1 మరియు RAID10తో అందుబాటులో ఉంది, గరిష్టంగా 24 కోర్లు మరియు 40GB DDR4 వరకు).
Dell R730xd 2 రెట్లు తక్కువ? ఇక్కడ మాత్రమే నెదర్లాండ్స్‌లో! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - $99 నుండి! గురించి చదవండి
మూలం: www.habr.com