ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2004, том 30, № 2, с. 38-44
УДК 612.821+612.85
МАСКИРУЮЩЕЕ ВЛИЯНИЕ БЕЛОГО ШУМА НА ВРЕМЕННЫЕ ПАРАМЕТРЫ СЛУХОВОЙ ЛОКАЛИЗАЦИИ РАДИАЛЬНО ДВИЖУЩИХСЯ ИСТОЧНИКОВ
© 2004 г. И. Г. Андреева, И. А. Вартанян
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург
Поступила в редакцию 20.12.2002 г.
Исследовали временные показатели восприятия движущихся в радиальном направлении звуковых источников в условиях одновременной частичной маскировки широкополосным "интернализован-ным" шумом с уровнем интенсивности 40, 46 и 52 дБ над порогом слышимости. Порог по длительности звучания, необходимой для опознания направления движения источника (75% правильных ответов), увеличивался со 135 мс в тишине до 285 мс при всех исследованных уровнях интенсивности непрерывного шума. Величина минимальной длительности стимула, начиная с которой дальнейшее возрастание длительности стимула не увеличивает число правильных ответов, оставалась неизменной - 385 мс при всех условиях предъявления стимулов. Широкополосный шум всех уровней вызывал увеличение времени реакции на стимулы в исследуемом диапазоне длительностей. При уровне шума 52 дБ, близком к порогу полной маскировки, не получили достоверного увеличения времени реакции по сравнению с уровнем 46 дБ. Наиболее стабильным временным показателем восприятия движения источника звука в условиях маскировки оказалась минимальная длительность стимула. Обсуждаются изменения временных показателей восприятия при уровнях шума, близких к полному порогу маскировки.
Техногенная среда, сформированная человеком за последние десятилетия, существенно изменила условия функционирования слуховой системы [1]. Ее основные задачи - коммуникация и локализация в пространстве выполняются в условиях выраженной частичной маскировки, нередко близкой к порогу полной маскировки. Однако решение оператором задачи локализации источников звука в шуме исследовано недостаточно. Наименее изученным вопросом является восприятие приближающихся и удаляющихся звуковых источников на фоне шума. Наши работы в этой области до сих пор касались условий, при которых уровни громкости шума были существенно ниже уровня полезного сигнала [2, 3]. Каково влияние на локализацию движущегося объекта широкополосного шума, уровень которого приближается к порогу маскировки, остается неизвестным. Для ответа на этот вопрос мы исследовали временные показатели восприятия движения источника звука.
Пороги по длительности измерены для локализации движения звукового источника по всем координатным осям, так как они являются показателями инерционности слуховой системы [4-9]. Минимальная длительность определяется как точка перегиба на психометрической кривой, разделяющая наклонный и горизонтальный ее участки. Начиная с этой длительности, дальнейшее увеличение времени звучания сигнала не влияет на вероятность правильного определения слу-
шателем направления движения звукового источника. Минимальную длительность можно рассматривать как показатель слухового анализа информации, определяющий временной интервал, в течение которого происходит ее накопление для принятия решения о стимуле. В определенных условиях, когда наибольший уровень вероятности опознания составляет 75%, порог по длительности и минимальная длительность для опознания направления движения могут оказаться равны. Время двигательной реакции выбора позволяет оценить временной ресурс, который необходим для формирования ответной реакции организма на приближающийся или удаляющийся источник звука. Как изменяется время реакции выбора при опознании направления движения в условиях шума, уровень которого приближается к порогу полной маскировки, не известно.
При изучении локализации звукового источника на фоне шума возникает проблема расположения источника шума [10-12]. Можно предположить, что локально расположенный источник шума может формировать "точку отсчета" и возможное решение задачи локализации будет оценкой локализации звукового источника относительно положения источника шума. Второе предположение состоит в том, что в слуховой системе может единовременно сканироваться лишь определенный участок акустического пространства, что определяет перераспределение внимания между источниками шума и полезного сигнала
А
Сигнал
1 м
Шум
4.5 м
90 80 70 60 50> 40 30
Б
Рис. 1. Схема расположения динамиков (А) и их амплитудно-частотная характеристика (Б). По оси ординат - уровень сигнала в дБ, по оси абсцисс - частота звука в Гц.
("cocktail party" эффект). Чтобы избежать задачи локализации двух источников, в нашей работе был применен прием "интернализации" шума. В этом случае испытуемый получает шумовой сигнал с двух (или более) симметрично расположенных идентичных источников. Положение такого шумового источника сигнала не может быть определено слушателем, если его голова остается неподвижной.
Целью работы было определить влияние широкополосного шума на временные показатели восприятия движущихся в радиальном направлении звуковых источников.
МЕТОДИКА
Исследования были проведены при участии 10 здоровых испытуемых обоего пола (2 мужчин и 8 женщин), обладающих нормальным слухом, в возрасте от 16 до 39 лет. Каждый испытуемый принимал участие в 3 опытах.
Ощущение радиального движения звукового образа (его приближение и удаление) моделировали с помощью последовательностей ритмичес-
ких шумовых посылок с линеиным изменением амплитуды, предъявленных через один излучатель [13]. Параметры импульсных последовательностей были следующими: длительность импульса 10 мс, период его повторения 25 мс, отношение максимальной амплитуды импульсов к минимальной 30 дБ. Применяли последовательности семи длительностей в диапазоне от 85 до 685 мс. Формирование сигналов выполнялось в виде стандартных звуковых фаИлов с помощью специальной компьютерной программы. Источник сигналов располагали на расстоянии 4.5 м от испытуемого. Уровень интенсивности сигналов в месте прослушивания составлял 40 дБ над порогом слышимости в течение всего опыта.
Каждая из 4 сериИ содержала по 70 сигналов разноИ длительности и направления имитируемого движения. Стимулы следовали в случаИном порядке с ритмом 5 с, каждыИ сигнал повторялся 5 раз. При прослушивании сигнала испытуемыИ нажимал на одну из двух кнопок на пульте в зависимости от направления (приближение или удаление) воспринимаемого движения. С помощью специальноИ платы и оригинальноИ программы
4
% 100
80 60 40
20
0 200 400 600 800 мс 0 40 46 52 дБ
Рис. 2. Временные параметры стимула в условиях частичной маскировки широкополосным шумом. На А - вероятность опознания направления движения звукового источника от длительности его звучания при разных уровнях шума. По оси ординат - вероятность правильных ответов в %; по оси абсцисс - длительность стимула в мс, N = 200. На Б - порог по длительности звучания (а) и минимальная длительность стимула (б) для определения направления движения при разных уровнях шума. По оси ординат - длительность стимула в мс; по оси абсцисс - уровень шума в дБ.
-ф— контроль -а— 40 дБ -■—46 дБ -♦--52 дБ
мс 500
400
300
200
100
0
! I
в
ш.
регистрировали в виде файла данных выбранный испытуемым вариант ответа и время реакции выбора с точностью до 2 мс. Испытуемому предлагали прослушать контрольную серию в тишине, а затем три серии сигналов в условиях непрерывного белого шума в полосе от 20 Гц до 20000 Гц с разным уровнем интенсивности - 40, 46 и 52 дБ над порогом слышимости. Дальнейшее повышение уровня шума ограничивалось достижением порога маскировки или околопороговыми уровнями шума, при которых испытуемые отказывались опознавать сигнал. Шум с генератора шума Г2-12 через усилитель Technics (SU-C800U, SEA800S) подавали на три динамика типа SONY XSF1720, расположенные слева, справа и сверху на равном расстоянии от головы испытуемого -0.80 м (рис. 1, А). Амплитудно-частотные характеристики динамиков показаны на рис. 1, Б. Положение головы испытуемого фиксировали с помощью полужесткого шейного корсета и инструкции: "Держите голову неподвижно. Смотрите на динамик, из которого доносятся сигналы". В результате локализация испытуемым источника шума оказывалась невозможной, получали "ин-тернализованный" шум.
При статистической обработке результатов применяли многофакторный дисперсионный анализ (MANOVA) и парный метод Вилкоксона.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Вероятность правильного опознания направления движущегося вдоль радиальной координаты звукового источника в зависимости от длительности сигнала была проанализирована суммарно по всей группе испытуемых во втором и третьем опытах. Первый опыт рассматривался в
качестве тренировочного, так как известна существенная разница в показателях опознания в первом и последующих опытах [14]. На рис. 2 показаны вероятности правильного опознания направления движения в тишине и на фоне непрерывного белого шума. Наблюдаемый диапазон длительностей сигналов выявил два участка психометрической кривой: наклонный участок, на котором почти линейно возрастала вероятность опознания сигналов с увеличением длительности; пологий, почти параллельный оси абсцисс участок, на котором изменение длительности практически не изменяло вероятность правильных опытов. Эти два участка соединяла область перегиба, содержащая минимальную длительность для определения направления движения (при дальнейшем увеличении длительности сигнала вероятность его опознания не увеличивалась). Первый наклонный участок позволял определить порог опознания направления движения (уровень 75% вероятности опознания). В контрольной серии в тишине величина порога по длительности для опознания направления движения составила 135 мс, а минимальная длительность, необходимая для определения направления движения звукового источника, -385 мс. Шум вызывал сдвиг психометрической кривой вниз, снижая вероятность правильного опознания как для коротких сигналов, так и для сигналов большой длительности, для которых кривая шла почти параллельно оси абсцисс. Наблюдали постепенное смещение психометрической кривой по мере увеличения уровня шума. Следует отмет
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.