научная статья по теме РАСПОЗНАВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ УРОВНЕЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ИМПУЛЬСОВ ПРИ МАСКИРОВКЕ: СЛУХОВОЙ АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЙ ВРЕМЕННЫХ ОГИБАЮЩИХ ЗВУКОВЫХ КОМПЛЕКСОВ "СЛОЖНЫЙ МАСКЕР - ИМПУЛЬС" Биология

Текст научной статьи на тему «РАСПОЗНАВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ УРОВНЕЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ИМПУЛЬСОВ ПРИ МАСКИРОВКЕ: СЛУХОВОЙ АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЙ ВРЕМЕННЫХ ОГИБАЮЩИХ ЗВУКОВЫХ КОМПЛЕКСОВ "СЛОЖНЫЙ МАСКЕР - ИМПУЛЬС"»

СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ, 2013, том 27, № 2, с. 171-182

_ СЛУХОВАЯ И ВЕСТИБУЛЯРНАЯ _

СИСТЕМЫ

УДК 612.85

РАСПОЗНАВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ УРОВНЕЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ИМПУЛЬСОВ ПРИ МАСКИРОВКЕ: СЛУХОВОЙ АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЙ ВРЕМЕННЫХ ОГИБАЮЩИХ ЗВУКОВЫХ КОМПЛЕКСОВ "СЛОЖНЫЙ МАСКЕР - ИМПУЛЬС"

© 2013 г. Л. К. Римская-Корсакова, Ю. В. Нечитаева, Н. А. Пушкина

ФГУП "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева " 117036 Москва, ул. Шверника, д. 4;

E-mail: lkrk@akin.ru

Поступила в редакцию: 08.11.2012 г.

Пороги распознавания изменений уровней высокочастотных импульсов измеряли в тишине и в условиях сложной маскировки. Уровни импульсов определяли по их пиковой амплитуде. В ходе измерений сравнивали стандартные и тестовые импульсы. Пороги вычисляли как отношение минимально обнаруживаемого приращения уровня тестового импульса к уровню стандартного импульса. Импульсы предъявляли одновременно с шумовыми маскерами, представляющими собой отрезки полосового шума длительностью 115 мс. Задержка импульса относительно начала маскера составляла 45 мс. Смеси импульса и маскера мог предшествовать импульсный маскер. Импульсные маскеры на 50 мс опережали сравниваемые (тестовый и стандартный) импульсы. Центральные частоты шумовых маскеров, распознаваемых импульсов и импульсных маскеров были равны 4 кГц. Уровни стандартных импульсов составляли 20, 30 или 40 дБ относительно порога слышимости, определенного индивидуально для каждого испытуемого. Уровни импульсных маскеров либо были равны, либо превышали на 10-20 дБ уровни стандартных импульсов. При отсутствии импульсных маскеров распознавание импульсов в шуме, как правило, было тем хуже, чем больше был уровень шумового маскера. Однако иногда у испытуемых регистрировали облегчение распознавания импульсов, достигающее 3-9 дБ. При наличии импульсных маскеров, но отсутствии шумовых маскеров распознавание импульсов ухудшалось по сравнению с распознаванием в тишине. Добавление шумовых маскеров вызывало облегчение распознавания. Уровни шумовых маскеров, при которых регистрировали облегчение распознавания изменений уровней импульсов, зависели от уровней стандартных импульсов и импульсных маскеров. Мы полагали, что распознаванию изменений уровней импульсов в условиях сложной маскировки способствовало выслушивание импульсов внутри звуковых комплексов "импульсный маскер - шумовой маскер - распознаваемый импульс" или распознавание временной структуры (огибающих) звуковых комплексов. В работе обсуждаются периферические основы слуховых механизмов облегчения распознавания импульсов, предъявляемых в условиях маскировки и адаптации.

Ключевые слова: облегчение распознавания, адаптация, маскировка, периодичность, волокна слухового нерва, периферическое кодирование.

ВВЕДЕНИЕ

Речь человека представляет собой последовательности согласных и гласных звуков, формирующие слоги, слова, предложения. Высокочастотные импульсные звуки являются упрощенной моделью согласных звуков. Слуховая система эффективно выделяет такие звуки в речевом потоке и на фоне окружающих шумов.

Нарушения восприятия согласных понижают разборчивость речи. Поэтому изучение слуховых механизмов облегчения распознавания импульсных звуков при маскировке представляет собой фундаментальную проблему физиологии слуха и речи.

Эффекты облегчения слухового распознавания изменений уровней коротких высокочастотных

импульсов в шуме обнаружены довольно давно (Авакян, Радионова, 1962; Raab, Taub, 1969; Carlyon, Moore, 1984). Уровни импульсов определяли по пиковой амплитуде. В экспериментах испытуемые сравнивали тестовые и стандартные импульсы. Минимально ощущаемые приращения уровней импульсов были больше для стандартных импульсов со средними уровнями, чем с низкими или высокими уровнями. При одновременном сложении импульсов средних уровней с шумом, величины пороговых приращений уменьшались (Raab, Taub, 1969; Carlyon, Moore, 1984; Van Schijndel et al., 1999; Baer et al., 1999; Nizami et al., 2001, Римская-Корсакова, 2007), т.е. шум облегчал распознавание изменений уровней импульсов.

Облегчение распознавания было также найдено в условиях комбинированной маскировки. Минимально ощущаемые приращения уровней тональных импульсов с частотой заполнения 1 кГц и длительностью 25 мс, которые предъявляли через 100 мс после окончания шумового маскера длительностью 100 мс, были больше, чем в тишине (Zeng et al., 1991; Plack, Viemeister, 1992; Plack et al., 1995; Zeng, 1998). Однако распознавание улучшалось, если после шумового маскера предъявляли тестовый импульс, который был дополнительно смешан с отрезком шумового маскера со спектральной вырезкой в полосе частот импульса.

Существуют несколько гипотез, объясняющих эффекты облегчения. Сопоставив диапазоны уровней импульсов и маскеров, в которых обнаружено облегчение и нелинейность смещений базилярной мембраны (БМ) улитки (Rhode, 1978; Robles, Ruggero, 2001), авторы работ (von Klitzing, Kohlrausch, 1994; Baer et al., 1999) указывали на периферическое происхождение эффекта. Авторы другой работы (Relkin, Doucet, 1991) предположили, что облегчение было следствием перераспределения возбуждения между двумя группами ВСН с разной спонтанной активностью (СА) и разными порогами реакции (Liberman, 1978). Распознавание в тишине ухудшалось, так как в области средних уровней импульсов волокна с высокой СА находились в насыщении, а волокна с низкой СА еще не были возбуждены. Шум вызывал облегчение, вовлекая в реакцию волокна с разной СА. По мнению Низами с соавторами (Nizami et al., 2001) ухудшать распознавание мог вызванный импульсом on-ответ групповой реакций ВСН или синхронная с определенной фазой звука реакция группы ВСН (Kiang et al., 1965). Шум, устраняя появление on-ответа, вызывал облегчение. Одна-

ко периферические гипотезы удовлетворительно объясняли распознавание импульсов в условиях одновременной, но не последовательной маскировки. Поэтому для объяснения эффектов облегчения появились центральные и смешанные гипотезы (Plack, Viemeister, 1992; Plack et al., 1995).

В ходе моделирования свойств кодирования коротких высокочастотных импульсов набором волокон слухового нерва нами была выдвинута гипотеза о влиянии адаптации волокон слухового нерва (ВСН) на слуховое распознавание (Рим-ская-Корсакова, 2005, 2007, 2009). Мы считали, что уровень коротких высокочастотных импульсов кодирует число возбужденных ВСН (Young, 2007). В области средних уровней импульсов, соответствующих области компрессивной нелинейности смещений БМ, это число волокон меняется незначительно (Cooper, 2004). Моделирование показало, что при действии импульсов средних уровней в тишине все имеющиеся волокна могут быть вовлечены в on-ответ. Число свободных волокон, которые могли бы кодировать изменения уровней импульсов средних уровней, практически равно нулю, поэтому могло ухудшиться слуховое распознавание изменений уровней импульсов. Однако если импульсы сложить с шумом, то предшествующий длительный шум мог вызвать адаптацию волокон или изменить чувствительность. В таком случае пороги реакций волокон смещаются в область более высоких уровней импульсов. Импульсы средних уровней оказываются на пороге реакции волокон, on-отве-ты уменьшаются или даже де-синхронизируются, число возбужденных импульсами ВСН уменьшается, а число невозбуждённых волокон, годных для кодирования изменений уровней импульсов, увеличивается. После адаптации групповая реакция ВСН может воспроизводить (кодировать) амплитудно-временную структуру и изменения амплитуд (уровней) импульсов. Шум улучшает кодирование импульсов, поскольку способствует подстройке уровня импульсов под пороги реакций волокон, и для каждого уровня импульса можно найти определенный уровень шума, при котором улучшается кодирование и слуховое распознавание импульсов.

Эту гипотезу мы проверили в слуховом эксперименте (Римская-Корсакова, 2007). При одновременном предъявлении импульсов и шума с центральными частотами 4 кГц и при задержке импульса относительно начала маскера в 500 мс было обнаружено облегчение распознавания, достигавшее 6-12 дБ. Для каждого уровня импульсов (из диапазона 20-40 дБ над порогом слыши-

мости) был найден определенный уровень шума, при котором возникало облегчение. Согласно словесным отчетам испытуемых, уровни импульсов были вблизи порогов их обнаружения в шуме, а в ходе измерений испытуемые сравнивали тестовый и стандартный импульсы.

Позже гипотеза об участии адаптации в распознавании была проверена в условиях последовательного предъявления маскеров и импульсов (Римская-Корсакова, 2009, 2011). Были измерены пороги распознавания и обнаружения импульсов, предъявляемых после шумовых маскеров. Характеристики импульсов и маскеров были теми же. Уровни стандартных импульсов были равны 20 дБ над порогом слышимости. Задержка импульса относительно конца шумового маскера составляла 3, 12, 50 или 60 мс. При наличии коротких (длительностью менее 0.1 с) маскеров регистрировали только ухудшение распознавания по сравнению с распознаванием в тишине. Облегчение в 7-12 дБ появлялось в присутствии длительных (длительностью 0.3-0.9 с) маскеров и при уровнях маскировки стандартных импульсов в 15 дБ. Уровень маскировки был определен при решении задачи обнаружения. Полученный результат указывал на участие адаптации в облегчении.

Однако при задержках между началом импульса и концом маскера в 50 или 60 мс, наряду с областью облегчения распознавания вблизи порогов обнаружения импульсов в шуме, была обнаружена еще одна область облегчения (Рим-ская-Корсакова, 2009; 2011). Облегчение в 5-9 дБ возникало при небольших уровнях маскеров, при которых уровень маскировки стандартных импульсов составлял 5 дБ. Согласно словесным отчетам испытуемых, распознаванию тестовых и стандартных импульсов в этой области помогало выслушивание импульсов внутри звуковых комплексов "продолжительный маскер - импульс", т.е. сравнение звуков типа "шшшш... - шик" и "шшшш... - чик", т.е. сравнение изменений временных огибающих звуковых комплексов "мас-кер - импульс".

Учитывая результаты наших более ранних модельных экспериментов (Шшзкауа-Когзакоуа, Dubrovsky 19

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»