Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
во.юсковые клетки, 96 — наружные нолоскопые клетки, Юч — ортоволокна, 100 — спи-роволшша, На —ортопейроны, 116 —сниронейроны.
Спиральный ганглий (у человека примерно 30 ООО нервных клеток) связан со следующим нейронным образованием — или уровнем — кохлеарными ядрами 12 (90 ООО клеток) при помощи слухового перва. В слуховой нерв входят как восходящие (афферентные) волокна, передающие информацию в центральные отделы, так и нисходящие (эфферентные) волокна, которые служат для обратного воздействия центральных отделов па нейроны спирального ганглия и рецепториые клетки. В этой работе нас интересуют только афферентные пути.
После кохлеарных ядер афферентный поток разветвляется. Большая часть информации идет непосредственно к заднему двухолмию 15 (400 000 клеток). Однако часть потока сначала проходит оливарные ядра — медиальные оливы 13 (50 000 клеток) и латеральные оливы 14 (50 000 клеток), а затем сходится к заднему двухолмию. Затем афферентный поток проходит медиальное коленчатое тело 16 (350 000 клеток) и поступает в слуховую кору 17 (отдел коры головного мозга, ответственный за слух; примерно 10 млн. клеток). Перечисленные нейронные образования можно назвать основными, поскольку на них переключаются (т. е. имеют синаптические коптакты) подавляющее большинство! афферентных волокон. Необходимо заметить, что такая схема упрощена. Во-первых, в пей опущеп ряд промежуточных уров^ ней, на которых переключается часть афферентных волокон, например ядра латеральной петли. Во-вторых, в перечисленных
нейронных уровнях существуют различные по строению подуровни. В-третьих, пе показаны связи между отделами слуховой системы в левой и правой половинах мозга и обслуживающие зти связи нейронные ядра (см. гл. VI). Подробные сведения о структуре звукового анализатора можно найти, например, в работах [76—78].
2. Проблемы моделирования слуховой системы. При анализе процесса восприятия в сенсорных системах с большой степенью условности можно выделить-периферические, средние и центральные отделы. Согласно этому делению объединим этапы преобразования и связанные с ними задачи моделирования в три соответствующие группы.
Пер и ф е р и я. На основной мембране звуковой сигнал разворачивается (по оси частот) в некий пространственный образ, сведения о котором идут от рецепторов по множеству параллельных капалов. Функциональную модель мембраны принято представлять в виде набора связанных фильтров. Вследствие связанности «элементов» мембраны колебательные процессы на ней имеют характер бегущей волны. Резонансные свойства каждого «элемента» мембраны таковы, что полосы пропускания моделирующих их фильтров изменяются вдоль длины мембраны: полоса максимальна в высокочастотной и минимальна в низкочастотной части. Распределение ответов этих фильтров представляет собой мгновенный спектр сигнала [79]
с той особенностью, что весовая функция ra(0 — t) зависит от частоты — меняется вдоль длины мембраны, поскольку вдоль длины меняется инерционность фильтров. Если представить ве-
(8-0
совую функцию гО)(0 — t) в виде гш (0 — t) — е т (“) • 1 (0 — t), где
то коэффициент т(ш) должен монотонно убывать с увеличением со . Тот факт, что па мембране производится «вычисление» мгновенного спектра — величины S(ю, t), зависящей от времени, имеет, по-видимому, большое значение для дальнейшей обработки информации. Он означает, что ансамбль сигналов, поступающих от рецепторов по системе параллельпых каналов в нейронные ядра слуховой системы, несет информацию как о частотно-интенсив-ностпых, так и о временных характеристиках звукового сигнала. Следовательно, обработка этой информации может производиться как с помощью спектральных, так и е помощью временных механизмов. Анализ электрофазиологических и психофизических дан-
Sr (ы, 0 = | ^ гш (0 — / ) / (0) • e-*“°dej
—оо
ных позволяет разбить процесс обработки информации о звуковой сигнале па несколько основных этапов, каждый из которых в свою очередь содержит ряд операций.
YI Классификация сигнала
по совокупности характеристик
отдельных сегментов и Времен
ной организации
Y Классификация Временной
организации сигнала
N Сложные признаки сегмента
(сочетание движений спектр,
максимумов, сочетание скачка
интенсивности и асноВн. тонаит.З)
Ш Сегменптц ия
(разделение cl гнала на
Временные отрезки - сегменты)
Простые признаки
7 Опреде 8 Опреде 9 Оценка Ю Оценка 1/ Опреде
ление напр, ление соот интенсив периодич ление нап-
движения наш. ампл. ности ности ровл. на
максимумоЬ макс. (громкосгт!) (высоты) источник
зВцка
