Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Дннамнч. диапазон С. человека прниято считать от абс. порога слышимости (ок. 2-10-5 jja на частотах 1,0—
3,0 кГц) до порога болевого ощущения (ок. 20 Па на тех же частотах). Т. о., мощность сигналов на границах динамич.. диапазона различается в IO12 раз, т. е. на 120 дБ. У многих животных динамич. диапазон С. столь же велик. Внутри своего динамич. диапазона С. человек способен заметить изменение амплитуды (звуковоґо Давления) всего в неск. процентов; нб хуже дифференциальная чувствительность к изменения^ амплитуды у ми. животных, напр, у рыб.
С помощью С. определяется направленно на источник звука. При этом бинауральный эффект Позволяет локализовать источник в горизонтальной плоскости с точностью ок. 1°. Для ориентировочной доканивацни звука по вертикали используются слабые частотные различия приходящих с разных направлений сигналов, что связано с особенностями отражения звука от ушной раковины. Важными качествами слуховых ощущений являются высота звука, .определяемая с его спектральным составом и периодичностью, и громкость звука, сопоставляемая чаще всего с его энергией, интегрируемой за время 50—150 мс.
Наиб, удивительным свойством С., связанным с функционированием целостного мозга, нвлиется способность к практически мгновенной класснфииацин сложных звуков по трудно формализуемым прнзнаиам, танам, надр., каи интонация речи, особенности произношения оиределённым диктором и т. д. Способность к тонному анализу звуковых сигналов С. сохраняет а в условиях маскировки звука, ногда полезный сигнал сопровождается звуковыми помехами. Слуховую систему мояшо условно разделить на периферическую и центральную. Пернфернч. часть включает наружное, среднее и внутреннее ухо. Два первых отдела служат для концентрации звуковой энергнн, осуществления акус-тико-механнч. преобразования н передачи механич. колебаний в жндиую среду внутр. уха. В специалнзи-ров. слуховых отделах внутр. уха происходит частотный анализ механич. колебаний, нх нреобразоваяве в аналоговые электрнч. потенциалы рецепторных во-лосковых клеток, а затем в импульсную активность волоков слухового аерва. Частотный анализ в слуховом отделе внутр. уха млекопитающих, наз. улиткой, осуществляется на эластичной базилярной мембране с непрерывно меняющейся по длнне упругостью и массой. Добротность анализатора резко усиливается вследствие существования активных механизмов положит, обратной связи, обусловленных, по-видимому, вторичным электромех анич. преобразованием сигнала наружными волосковымн клетками, способными к изменению своей конфигурации. В отличие от наружных, внутр. волосковые клетки выполняют нстннно рецепторные ф-цин, осуществляя только мехакоэлектрнч. преобразование сигнала и выделение неизвестного ещё вещества — переносчика, приводящего к возбуждению волокон слухового нерва. Co слухового иерва начинается центр, часть слуховой системы, где вся информация о звуке представляется в виде частотно-нмпульского кода нейтронной импульсацин. Отделы головного мозга, производящие обработку звукового сигнала, составляют т. н. слуховой иуть, состоящий у млекопитающих нз последовательно расположенных групп ядер: кохлеарные ядра, идра верх, олнвы, ядра боковой петлн, ядра> задних холмов, медиальное коленчатое тело, слуховые зоны коры головного мозга.
Нейроны каждого нз этих отделов или уровней слухового пути обеспечивают описание звукового сигнала по набору нризнаиов: спентральным особенностям, особенностям временных изменений, наличию ыодуля-цнй, наличию задержанных копий (эхо) ц т. д. Эта обработка сигнала обеспечивает др. отделы головного мозга необходимой информацией для осуществления классификации звука, формирования слухового ощущения и принятия решения об ответной реакции организма. Процессы обработни сигналов в слуховом нейронном пути специфичны у разных вндов животных.
При изучении С, используют методы психологич. н! физиологической акустики. Методы первой из этих дисциплин применяются гл. обр. по отношению к человеку и позволяют определить разнообразные слуховые порогн, а также оценивать я сравнивать такие качества слуховых ощущений, как высота н громкость. Прн работе с животными используют поведенческие методы, основанные обдано на условных рефлексах и также позволяющие оценивать как абсолютные, так и дифференциальные порогн С.
ФнзноЛогич. акустика, изучающая последовательные этапы преобразования звуиового сигнала иа разных уровнях слуховой системы, пользуется фвзиоббразны-мн методами. Так, колебания базилярной мембраны исследуют, используя Мёссбауэра эффект или лазерную интерферометрию; при анализе характеристик импульсной активности одиночных нейронов широко применяют физ. и матем. методы анализа случайных процессов.
Особое место в исследовании С. занимают методы матем. н физ. моделирования. Широко используется моделирование пернферич. слуховой обработки, прежде всего фильтрации сигнала в улитке виутр. уха. Исследования С. имеют важное практнч. значение для диагностики и лечення нарушений С., и-рымн страдает, по ориентировочной оценке, 4—6% взрослого населення планеты. Второе важное практич. применение работ по нзученню С.— разработка на бионической основе систем анализа н классификации сложных звуковых сигналов, прежде всеґо речи.
