УДК 612.85
СЛУХОВОЕ ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ РАДИАЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ПРИ РАЗНЫХ СКОРОСТЯХ АДАПТИРУЮЩИХ СТИМУЛОВ
© 2011 г. И. Г. Андреева, Е. С. Малинина
Учреждение РАН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург
Поступила в редакцию 08.04.2010 г.
Слуховое последействие оценивали после кратковременной адаптации к радиальному движению источника звука с разными скоростями. Приближение и удаление источника звука моделировали разнонаправленным изменением амплитуды импульсов широкополосного шума (20 Гц—20 кГц), подаваемых сериями на два динамика, расположенных в анэхоидной камере на расстоянии 1.1 и 4.5 м от испытуемого. Скорость адаптирующих стимулов составляла 0.68, 3.43, 6.92 и 9.97 м/с при длительности адаптации 5 с. Эффект последействия при всех скоростях движения проявлялся в расхождении психометрических функций после адаптации к приближению и удалению, и был противонаправлен движению адаптирующего стимула. Для количественной оценки слухового последействия были использованы три показателя, которые характеризовали изменение восприятия при адаптации к движению по сравнению с контролем: оценка неподвижного тестового сигнала; скорость движущегося тестового сигнала в точке, где он воспринимается как неподвижный; суммарная оценка испытуемым всех тестовых сигналов. Показатели сходным образом отражали динамику слухового последействия радиального движения в зависимости от скорости: четко выраженный эффект при низких скоростях движения 0.68 и 3.43 м/с; меньший эффект при высоких скоростях движения 6.92 и 9.97 м/с.
Ключевые слова: пространственный слух, движение источника звука, слуховое восприятие, последействие.
Адаптация к движению источника звука может вызывать заметные изменения пространственного восприятия последующих звуковых стимулов. Слуховое последействие движения проявляется в том, что после повторного прослушивания адаптирующих стимулов, движущихся в одном направлении, неподвижный тестовый сигнал воспринимается испытуемыми как движущийся в направлении, противоположном направлению движения адаптирующих стимулов, а медленно движущийся в направлении адаптирующих стимулов тестовый сигнал воспринимается ими как неподвижный [1, 2]. Эффект слухового последействия наиболее детально исследован для движения в горизонтальной плоскости, где он был продемонстрирован при разных условиях стимуляции: при предъявлении сигналов, движение которых моделировалось на основе варьирования межушных различий по времени или интенсивности звуковых стимулов [2], на основе передаточных функций головы [3—6], а также при предъявлении стимулов, реально движущихся в свободном поле [7, 8]. Получены данные, свидетельствующие о возможности проявления эффекта последействия и по другим координатам акустического пространства. Так, эффект последействия показан для "спектрального" движения, т.е. смещения пиков и вырезок в шуме по частотной шкале [9]. Эти спектральные изменения являются признака-
ми, критичными для локализации источника звука в вертикальной плоскости. Эффект последействия при движении источника звука по радиальной координате был продемонстрирован нами при предъявлении модельных сигналов в условиях свободного поля [10].
Исследование слухового последействия движения неразрывно связано с проблемой специализированной обработки движения источника звука. Слуховая система может анализировать движение источника звука на основе механизма, который она использует для локализации неподвижного источника звука [11, 12]. Этот способ анализа предусматривает, что первоначально слуховая система регистрирует отдельные положения источника звука в последовательные моменты времени, а затем на основе сравнения этих положений вычисляется направление движения и его скорость. Альтернативный механизм для анализа движения источника звука состоит в прямом кодировании параметров движения нейронами слуховых центров [13—15]. В этом случае причиной эффекта последействия может являться адаптация нейронов, избирательных к направлению, а, возможно, и скорости движения звукового стимула [6, 8]. Существующие физиологические доказательства избирательности нейронов слуховой системы к направлению движения звуко-
вого стимула [13, 16, 17] и скорости движения [18] немногочисленны, поэтому вопрос о способах анализа движения в слуховой системе остается в центре внимания.
Косвенное обоснование избирательной чувствительности слуховой системы к движению источника звука может быть получено из психофизических исследований слухового последействия движения. Ключевым моментом этого обоснования является зависимость эффекта слухового последействия движения от направления и скорости движения адаптирующего стимула. Если связь слухового последействия с направлением движения адаптирующего стимула убедительно аргументирована в цитируемых выше работах [7, 8], то имеющиеся в литературе данные о чувствительности эффекта слухового последействия к скорости движения адаптирующего стимула противоречивы. Согласно данным Грентхема [3, 8], зависимость эффекта слухового последействия от скорости движения в горизонтальной плоскости носит индивидуальный характер, и проявляется не у всех испытуемых. В работах других авторов [6, 8] обнаружена четкая зависимость эффекта слухового последействия от скорости движения, сходная для всей группы испытуемых. В первой из этих работ эффект последействия нарастал при увеличении скорости движения адаптирующего стимула в диапазоне 10—20°/с [8], во второй — имел оптимум при скоростях движения между 4 и 16°/с [6]. Таким образом, вопрос о связи выраженности слухового последействия движения со скоростью адаптирующего стимула окончательно не решен даже для движения в горизонтальной плоскости.
Задача настоящей работы состояла в изучении особенностей проявления слухового последействия при приближении и удалении источника звука в зависимости от направления и скорости адаптирующего стимула.
МЕТОДИКА
Эксперименты проводили с участием 8 здоровых испытуемых обоего пола (6 женщин и 2 мужчин) с нормальным слухом, в возрасте от 19 до 46 лет.
Радиальное движение адаптирующих и тестовых стимулов моделировали при помощи двух динамиков, расположенных в звукозаглушенной анэхоид-ной камере объемом 62.2 м3 на расстоянии 1.1 и 4.5 м от испытуемого на уровне его головы. На динамики подавали импульсные последовательности широкополосного шума (20 Гц—20000 Гц), разно-направлено меняющиеся по амплитуде. Длительность импульсов шума составляла 41 мс, период повторения — 50 мс. Увеличение амплитуды импульсов последовательности на ближнем динамике и уменьшение на дальнем имитировало приближение источника звука, уменьшение амплитуды импуль-
сов на ближнем динамике и увеличение на дальнем — удаление источника звука [19].
При формировании адаптирующих сигналов отношение максимальной амплитуды импульсов последовательности к минимальной составляло 38.6 дБ для сигнала, поступающего на ближний динамик, и 39.1 дБ — на дальний. Минимальные уровни импульсов последовательностей, подаваемых на ближний и дальний динамики, были одинаковы. Максимальный уровень интенсивности всех адаптирующих сигналов в месте их прослушивания был одинаков и составлял 67 дБ уровня звукового давления (УЗД). Скорость движения адаптирующих сигналов создавали за счет изменения их длительности и рассчитывали по формуле:
V = S/T,
где V — скорость движения, S — расстояние между динамиками, T — длительность звучания сигнала. При расстоянии между динамиками 3.4 м и длительностях сигналов 0.341, 0.491, 0.991, 4.991 с расчетные скорости движения составляли соответственно 9.97, 6.92, 3.43, 0.68 м/с (или 35.9, 24.9, 12.3, 2.48 км/ч). Было создано восемь адаптирующих стимулов, имитирующих приближение и удаление источника звука с данными скоростями, и один контрольный адаптирующий сигнал, имитирующий неподвижный источник звука на основе последовательности импульсов шума постоянной амплитуды.
При формировании тестовых сигналов применяли малые изменения амплитуды импульсных последовательностей на ближнем и дальнем динамиках, что позволяло имитировать движение источника звука в околопороговой области восприятия. Для имитации приближающихся и удаляющихся тестовых стимулов с разными скоростями были созданы сигналы, для которых соотношение максимальной амплитуды к минимальной составляло 3, 6 или 9 дБ на ближнем динамике и 2, 4, 6 дБ на дальнем, соответственно. Суммарная амплитуда тестовых стимулов в месте прослушивания изменялась от начала к концу сигнала на 1, 2, 3 дБ. Увеличение перепада амплитуды на динамиках соответствовало возрастанию скорости движения звукового образа. Один тестовый сигнал с постоянной амплитудой создавал неподвижный звуковой образ. Максимальный уровень интенсивности всех семи тестовых сигналов в месте их прослушивания составлял 62 дБ УЗД.
Для изучения последействия движения из адаптирующих и тестовых стимулов формировали комплексные стимулы. Адаптирующая часть имела длительность 4.991 с. В зависимости от скорости движения стимулов она включала 1, 3, 5, 13 сигналов. Тестовая часть состояла из одного сигнала длительностью 0.991 с. Пауза между адаптирующей и тестовой частями комплексного стимула была равна 40 мс, что позволяло избежать воздействия последовательной маскировки на тестовый стимул [20].
Генерация всех сигналов выполнялась на персональном компьютере со звуковой платой Sound Blaster SB-16, затем сигналы поступали на усилитель Technks (SE-A800S, SU-C800U) и динамики SONY XSF1720 с идентичными характеристиками. Измерение интенсивности звукового сигнала в месте расположения головы слушателя, калибровка динамиков и измерение спектральных характеристик сигналов выполнялись с помощью микрофона 41—45, предусилителя 26—39 и усилителя 26—06 фирмы "Брюль и Къер".
Во время опыта испытуемый прослушивал серии, составленные из 7 видов комплексных стимулов с одинаковой адаптирующей частью и различными тестовыми частями. Комплексные стимулы предъявляли по 10 раз в случайном порядке с интервалом 6 с. Таким образом, серия включала 70 комплексных стимулов, количество серий соответствовало количе
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.