Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
Пятый уровень L;> — плоскость с координатными осями: частота — ось х (проекция оси х четвертого уровня), разность интенсивностей — ось у. Элементы Ьъ — тормозные и возбуждающие аналоговые нейроны. На уровне L-0 происходит выделение края (координаты у* уровпя L4 па рис. 70) возбужденной области уровня Ьц при помощи латеральных тормозных связей между элементами L3. Для выполнения операции выделения края (как показано в работе [139]) радиус действия латеральных связей должен быть на порядок меньше ширины возбужденной области.
Наличие возбуждающих и тормозных взаимодействий между элементами CI подтверждается данными электрофизиологов [196]. Установлено также, что нейроны СТ возбуждаются за счет связей с OSL (см. рис. 48), причем возбуждеппая область "возникает па стороне, противоположной той, с которой расположен источник звука (в соответствии с этим на рис. 70 возбужденная область показана справа). Тормозпое влияние, кроме короткоаксоппых нейронов, которые, согласно сделанному выше предположению, могут осуществлять торможение внутри СТ, могут оказывать и комиссуральпые (комиссура Пробста [196]) связи между CI левой и правой сторон (см. рис. 48), которые, по-видимому, улучшают способность к латерализации источника звука.
2. Разрешающая способность модели. В результате обработки сигналов рецепторного блока в описанной многослойной структуре на уровне Ьъ модели направление на источпик звука будет определять у* — координата центра локальной возбужденной области по оси у, а разрешающую способность но углу — А у — ширина этой возбужденной области. В тех случаях, когда на уровне L6 возбужденная область получается слишком размытой и модель не обеспечивает нужную разрешающую способность, сигнал с выхода уровня Ьъ может быть подвергнут дополнительной обработке ыа одном или нескольких слоях с латеральными связями. Эта обработка состоит в обострении возбужденной области (аналогично тому, как рассмотрено в гл. V, § 3). Поскольку в предлагаемой модели измерение направления сводится к измерению интенсивности звука, оценка возможной разрешающей способности
модели может быть произведена, исходя изданных о величине дифференциального порога по интенсивности. Как известно [137], минимальная величипа дифференциального порога составляет 0,7 дБ. Различие в интенсивностях левого и правого сигналов на 0,7 дБ соответствует направлению на источник звука 5° [170], эта величина совпадает со значениями разрешающей способности, измеренной в психофизиологических экспериментах [1921. В общем случае на входы системы могут одновременно поступать различные звуковые сигналы от нескольких источников. На уровне L4 возникает тогда возбужденная область с несколькими максимумами, а на выходном уровне Ьь — одна или несколько возбужденных областей, в зависимости от того, больше или меньше кртического интервала (определяемого разрешающей способностью) расстояние между этими максимумами. Наличие нескольких возбужденных областей на уровне Ьъ соответствует одновременному обнаружению нескольких источников звуковых сигналов.
Проблема восприятия человеком высоты сложных звуков относится к числу традиционных проблем психофизиологии слуха. Приведем определение высоты тона (звука, обладающего явно выраженной музыкальной высотой), содержащееся в Международном электротехническом словаре (Группа 08 Акустика, III проект от 15 апреля 1968 г.). «Высота тона — качество слухового ощущения, которое определяет положение звука по музыкальной шкале. Высота тона зависит главным образом от частоты звукового стимула, но также зависит от звукового давления и ог формы волны стимула. Она может быть выражена через частоту чистого тона той же громкости, который слушатели со средним нормальным слухом оценивают как занимающий то же положение по музыкальной школе, что и данный звук». Примерами реальных тональных звуков, с которыми человек встречается в процессе своей жизнедеятельности, могут служить гласные звуки речевого сигнала, «голоса» животных, звуки музыкальных инструментов и т. п. Каждый такой звук с физической точки зрения, как известно, можно охарактеризовать набором большого числа частотных компонент с определенными амплитудами и фазами. Различные звуки, обладающие одинаковой высотой, могут весьма значительно отличаться друг от друга (в частности, по своим спектральным характеристикам). Таким образом, свойство восприятия высоты человеком позволяет ему экономно описывать разнообразные с физической точки зрения звуки в терминах единого параметра восприятия — высоты данного звука. fi- *
При обработке звукового сигнала частотным анализатором слуха на его выходе возникает спектральное отображение сигнала в виде чередующихся областей с максимальной и минимальной энергией. Кроме того, сам сигнал является периодической (или квазипериодической) функцией времени с регулярно повторяющимися во времени характерными точками (максимумами, минимумами, переходами через нуль). В соответствии с этим механизмы, извлекающие высоту из акустического сигнала, могут в принципе базироваться либо на результатах спектрального
