Atrofimizdagi dunyo miyamiz doimiy ravishda qayta ishlaydigan barcha turdagi ma'lumotlar bilan to'ldirilgan. U bu ma'lumotni sezgi organlari orqali oladi, ularning har biri o'z signallarining ulushi uchun javobgardir: ko'zlar (ko'rish), til (ta'm), burun (hid), teri (tegish), vestibulyar apparatlar (muvozanat, kosmosdagi joy va his qilish hissi). vazn) va quloqlar (tovush). Ushbu organlarning signallarini birlashtirib, miyamiz atrof-muhitimiz haqida aniq tasavvur hosil qilishi mumkin. Ammo tashqi signallarni qayta ishlashning barcha jihatlari bizga ma'lum emas. Ushbu sirlardan biri tovushlar manbasini lokalizatsiya qilish mexanizmi.
Nutq va eshitish neyroinjeneriyasi laboratoriyasi (Nyu-Jersi texnologiya instituti) olimlari tovush lokalizatsiyasining neyro jarayonining yangi modelini taklif qilishdi. Ovozni idrok etish jarayonida miyada qanday aniq jarayonlar sodir bo'ladi, bizning miyamiz tovush manbai pozitsiyasini qanday tushunadi va bu tadqiqot eshitish nuqsonlariga qarshi kurashda qanday yordam berishi mumkin. Bu haqda tadqiqot guruhining hisobotidan bilib olamiz. Bor.
Tadqiqot asoslari
Miyamiz sezgi a'zolarimizdan qabul qiladigan ma'lumotlar manbasi jihatidan ham, qayta ishlanishi jihatidan ham bir-biridan farq qiladi. Ba'zi signallar darhol bizning miyamizga aniq ma'lumot sifatida ko'rinadi, boshqalari esa qo'shimcha hisoblash jarayonlarini talab qiladi. Taxminan aytganda, biz darhol teginishni his qilamiz, lekin biz tovushni eshitganimizda, biz hali ham uning qaerdan kelganini topishimiz kerak.
Gorizontal tekislikda tovushlarni lokalizatsiya qilish uchun asosdir interaural* vaqt farqi (ITD dan interaural vaqt farqi) tinglovchining qulogβiga yetib boruvchi tovushlar.
Interaural baza* - quloqlar orasidagi masofa.
Bu jarayon uchun mas'ul bo'lgan miyada ma'lum bir hudud (medial ustun zaytun yoki MSO) mavjud. Hozirgi vaqtda MVOda ovozli signal qabul qilinadi, interaural vaqt farqlari neyronlarning reaktsiya tezligiga aylanadi. ITD funktsiyasi sifatida MBO chiqish tezligi egri chizig'ining shakli har bir quloq uchun kirish signallarining o'zaro bog'liqlik funktsiyasi shakliga o'xshaydi.
MBO-da ma'lumot qanday qayta ishlanishi va talqin qilinishi to'liq aniq emas, shuning uchun bir nechta juda qarama-qarshi nazariyalar mavjud. Tovush lokalizatsiyasining eng mashhur va aslida klassik nazariyasi Jeffress modelidir (Lloyd A. Jeffress). Bunga asoslanadi belgilangan chiziq * detektor neyronlari, ular har bir quloqdan neyron kirishlarining binaural sinxroniga sezgir bo'lib, har bir neyron ma'lum miqdordagi ITD ga maksimal darajada sezgir.1A).
Belgilangan chiziq printsipi * gipoteza bo'lib, ularning aksonlari bo'ylab impulslarni o'tkazishda bir xil fiziologik tamoyillardan foydalanadigan turli nervlarning turli xil his-tuyg'ularni yaratishga qodirligini tushuntiradi. Strukturaviy jihatdan o'xshash nervlar, agar ular markaziy asab tizimidagi o'xshash nerv signallarini turli yo'llar bilan dekodlashga qodir bo'lgan noyob neyronlarga ulangan bo'lsa, turli xil hissiy in'ikoslarni yaratishi mumkin.
Rasm β1
Ushbu model hisoblash jihatidan neyron kodlash bilan o'xshash bo'lib, ikkala quloqqa ham etib boradigan tovushlarning cheklanmagan o'zaro bog'liqligiga asoslangan.
Bundan tashqari, ovozning lokalizatsiyasini miyaning turli yarim sharlaridagi neyronlarning ayrim populyatsiyalarining javob tezligidagi farqlar asosida modellashtirish mumkinligini ko'rsatadigan model ham mavjud, ya'ni. interhemisferik assimetriya modeli (1B).
Hozirgacha ikkala nazariyadan (modellardan) qaysi biri to'g'ri ekanligini aniq aytish qiyin edi, chunki ularning har biri tovush lokalizatsiyasining tovush intensivligiga turli bog'liqligini taxmin qiladi.
Bugun biz ko'rib chiqayotgan tadqiqotda tadqiqotchilar tovushlarni idrok etish nerv kodlashiga yoki individual nerv populyatsiyalarining javobidagi farqlarga asoslanganligini tushunish uchun ikkala modelni birlashtirishga qaror qilishdi. 18 yoshdan 27 yoshgacha bo'lgan odamlar (5 ayol va 7 erkak) ishtirok etgan bir nechta tajribalar o'tkazildi. Ishtirokchilarning audiometriyasi (eshitish keskinligining o'lchovi) 25 va 250 Gts oralig'ida 8000 dB yoki undan yuqori edi. Tajribalar ishtirokchisi ovoz o'tkazmaydigan xonaga joylashtirildi, unda yuqori aniqlik bilan kalibrlangan maxsus jihozlar joylashtirildi. Ishtirokchilar ovozli signalni eshitib, u kelgan yo'nalishni ko'rsatishlari kerak edi.
Tadqiqot natijalari
Qaramlikni baholash uchun lateralizatsiya* yorliqli neyronlarga javoban tovush intensivligidan miya faoliyati, boyo'g'li miyasining laminar yadrosidagi neyronlarning reaktsiya tezligi haqidagi ma'lumotlardan foydalanilgan.
Yanallik* - tananing chap va o'ng yarmining assimetriyasi.
Miya faoliyatining lateralizatsiyasining neyronlarning ma'lum populyatsiyalarining reaktsiya tezligiga bog'liqligini baholash uchun rezus maymun miyasining pastki kolikulusining faoliyati to'g'risidagi ma'lumotlar ishlatilgan, shundan so'ng turli yarim sharlardagi neyronlarning tezligidagi farqlar qo'shimcha ravishda hisoblab chiqilgan. .
Detektor neyronlarining belgilangan chiziqli modeli bashorat qiladiki, tovush intensivligi pasayganda, qabul qilinadigan manbaning lateralligi yumshoq va baland tovushlar nisbatiga o'xshash o'rtacha qiymatlarga yaqinlashadi (1Π‘).
Yarimfera assimetriyasi modeli, o'z navbatida, tovush intensivligi chegara darajasiga yaqinroq bo'lganda, qabul qilingan laterallik o'rta chiziqqa siljiydi (1D).
Yuqori umumiy tovush intensivligida lateralizatsiya intensivlik o'zgarmas bo'lishi kutilmoqda 1Π‘ ΠΈ 1D).
Shu sababli, tovush intensivligining tovushning qabul qilingan yo'nalishiga qanday ta'sir qilishini tahlil qilish bizga o'sha paytda sodir bo'layotgan jarayonlarning tabiatini - bir xil umumiy hududdagi neyronlarni yoki turli yarim sharlardagi neyronlarni aniq aniqlash imkonini beradi.
Shubhasiz, odamning ITDni kamsitish qobiliyati tovush intensivligiga qarab farq qilishi mumkin. Biroq, olimlarning ta'kidlashicha, ITDga sezuvchanlik va tinglovchilarning tovush manbai yo'nalishini tovush intensivligining funktsiyasi sifatida baholashi bilan bog'liq oldingi topilmalarni izohlash qiyin. Ba'zi tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, tovush intensivligi chegara chegarasiga yetganda, manbaning idrok etilgan lateralligi pasayadi. Boshqa tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, intensivlikning idrokga ta'siri umuman yo'q.
Boshqacha qilib aytganda, olimlar adabiyotda ITD, tovush intensivligi va uning manba yo'nalishini aniqlash o'rtasidagi bog'liqlik haqida juda kam ma'lumot mavjudligiga "muloyimlik bilan" ishora qilmoqdalar. Ilmiy hamjamiyat tomonidan umumiy qabul qilingan aksiomalarning bir turi sifatida mavjud bo'lgan nazariyalar mavjud. Shu sababli, eshitishni idrok etishning barcha nazariyalari, modellari va mumkin bo'lgan mexanizmlarini amaliyotda batafsil sinab ko'rishga qaror qilindi.
Birinchi eksperiment psixofizik paradigmaga asoslangan bo'lib, o'nta oddiy eshitish ishtirokchilari guruhida ITD-ga asoslangan lateralizatsiyani tovush intensivligi funktsiyasi sifatida o'rganishga imkon berdi.
Rasm β2
Ovoz manbalari odamlar ITDni taniy oladigan chastota diapazonining ko'p qismini qamrab olish uchun maxsus sozlangan, ya'ni. 300 dan 1200 Gts gacha (2A).
Har bir sinovda tinglovchi 375 dan 375 ms gacha bo'lgan ITD qiymatlari oralig'ida sezgi darajasining funktsiyasi sifatida o'lchanadigan idrok etilgan laterallikni ko'rsatishi kerak edi. Ovoz intensivligining ta'sirini aniqlash uchun ham sobit, ham tasodifiy tovush intensivligini o'z ichiga olgan chiziqli bo'lmagan aralash effektlar modeli (NMLE) ishlatilgan.
Tasvir 2B vakili tinglovchi uchun ikki tovush intensivligida spektral tekis shovqin bilan taxminiy lateralizatsiyani ko'rsatadi. Va jadval 2Π‘ barcha tinglovchilarning dastlabki ma'lumotlarini (doiralarni) va o'rnatilgan NMLE modelini (chiziqlarini) ko'rsatadi.
1-jadval
Yuqoridagi jadvalda barcha NLME parametrlari ko'rsatilgan. Ko'rinib turibdiki, idrok etilgan laterallik, olimlar kutganidek, ITD ortishi bilan ortgan. Ovoz intensivligining pasayishi bilan idrok tobora o'rta chiziqqa siljidi (grafikda ko'rsatilgan). 2C).
Ushbu tendentsiyalar NLME modeli tomonidan qo'llab-quvvatlandi, bu interhemisferik farqlar modelini qo'llab-quvvatlovchi ITD va tovush intensivligining maksimal laterallik darajasiga sezilarli ta'sirini ko'rsatdi.
Bundan tashqari, sof ohanglar uchun o'rtacha audiometrik chegaralar idrok etilgan laterallikka kam ta'sir ko'rsatdi. Ammo tovush intensivligi psixometrik funktsiyalarning ko'rsatkichlariga sezilarli ta'sir ko'rsatmadi.
Ikkinchi tajribaning asosiy maqsadi ogohlantiruvchilarning (tovushlarning) spektral xususiyatlarini hisobga olgan holda oldingi tajribada olingan natijalar qanday o'zgarishini aniqlash edi. Past tovush intensivligida spektral tekis shovqinni sinab ko'rish zarurati shundaki, spektrning qismlari eshitilmasligi mumkin va bu tovush yo'nalishini aniqlashga ta'sir qilishi mumkin. Binobarin, birinchi tajriba natijalarini yanglishib yanglishib, spektrning eshitiladigan qismining kengligi tovush intensivligining pasayishi bilan kamayishi mumkin.
Shuning uchun, yana bir tajriba o'tkazishga qaror qilindi, lekin aksincha A vaznli* shovqin
A-tortishish* inson qulog'i tomonidan qabul qilinadigan nisbiy ovoz balandligini hisobga olish uchun tovush darajalariga qo'llaniladi, chunki quloq past tovush chastotalariga kamroq sezgir. A-og'irlik oktava diapazonlarida ko'rsatilgan qiymatlar jadvalini dB da o'lchangan tovush bosimi darajalariga arifmetik qo'shish orqali amalga oshiriladi.
Diagrammada 2D eksperimentning barcha ishtirokchilarining xom ma'lumotlarini (doiralarni) va NMLE modeliga o'rnatilgan ma'lumotlarni (chiziqlarni) ko'rsatadi.
Ma'lumotlarning tahlili shuni ko'rsatdiki, tovushning barcha qismlari taxminan bir xil eshitilsa (birinchi va ikkinchi sinovda), ITD bilan laterallik o'zgarishini tushuntiruvchi grafikdagi idrok etilgan laterallik va qiyalik tovush intensivligining pasayishi bilan kamayadi.
Shunday qilib, ikkinchi tajriba natijalari birinchisining natijalarini tasdiqladi. Ya'ni, 1948 yilda Jeffress tomonidan taklif qilingan model to'g'ri emasligi amalda ko'rsatilgan.
Maβlum boβlishicha, tovush intensivligi pasaygan sari tovushning lokalizatsiyasi yomonlashadi va Jeffress tovushlar intensivligidan qatβi nazar, odamlar tomonidan bir xil tarzda qabul qilinadi va qayta ishlanadi, deb hisoblagan.
Tadqiqotning nuanslari bilan batafsilroq tanishish uchun men qarashni tavsiya qilaman .
Epilog
Nazariy taxminlar va ularni tasdiqlovchi amaliy tajribalar shuni koβrsatdiki, sutemizuvchilarda miya neyronlari tovush signali yoβnalishiga qarab turli tezliklarda faollashadi. Keyin miya ovoz muhitining xaritasini dinamik ravishda yaratish uchun jarayonda ishtirok etadigan barcha neyronlar o'rtasida bu tezliklarni taqqoslaydi.
Jeffressonning modeli aslida 100% noto'g'ri emas, chunki u boyqushlarda tovush manbasining lokalizatsiyasini mukammal tasvirlash uchun ishlatilishi mumkin. Ha, boyqushlar uchun tovushning intensivligi muhim emas, har qanday holatda ham ular uning manbasini aniqlaydilar. Biroq, bu model rezus maymunlari bilan ishlamaydi, chunki avvalgi tajribalar ko'rsatdi. Shuning uchun bu Jeffresson modeli barcha tirik mavjudotlar uchun tovushlarning lokalizatsiyasini tasvirlay olmaydi.
Inson ishtirokchilari bilan o'tkazilgan tajribalar turli organizmlarda tovush lokalizatsiyasi boshqacha tarzda sodir bo'lishini yana bir bor tasdiqladi. Ishtirokchilarning ko'pchiligi tovushlarning past intensivligi tufayli tovush signallari manbasining o'rnini to'g'ri aniqlay olmadilar.
Olimlarning fikriga ko'ra, ularning ishi biz ko'rish va eshitish o'rtasidagi o'xshashliklarni ko'rsatadi. Ikkala jarayon ham miyaning turli qismlarida neyronlarning tezligi bilan bog'liq, shuningdek, biz kosmosda ko'rgan ob'ektlarning holatini va biz eshitadigan tovush manbasining holatini aniqlash uchun bu farqni baholash bilan bog'liq.
Kelajakda tadqiqotchilar inson eshitish va ko'rish o'rtasidagi bog'liqlikni batafsilroq o'rganish uchun bir qator tajribalar o'tkazishni rejalashtirmoqda, bu bizning miyamiz atrofimizdagi dunyo xaritasini qanday aniq dinamik ravishda qurishini yaxshiroq tushunishga imkon beradi.
O'qiganingiz uchun tashakkur, qiziquvchan bo'ling va haftani ajoyib o'tkazing! π
Biz bilan qolganingiz uchun tashakkur. Bizning maqolalarimiz sizga yoqdimi? Ko'proq qiziqarli tarkibni ko'rishni xohlaysizmi? Buyurtma berish yoki do'stlaringizga tavsiya qilish orqali bizni qo'llab-quvvatlang, , Habr foydalanuvchilari uchun biz siz uchun ixtiro qilingan boshlang'ich darajadagi serverlarning noyob analogiga 30% chegirma: (RAID1 va RAID10, 24 tagacha yadro va 40 Gb gacha DDR4 bilan mavjud).
Dell R730xd 2 barobar arzonmi? Faqat shu yerda Gollandiyada! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - 99 dollardan! Haqida o'qing
Manba: www.habr.com