научная статья по теме РАЗЛИЧЕНИЕ ЧЕЛОВЕКОМ ДИНАМИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ЗВУКОВЫХ ОБРАЗОВ (ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ И ПСИХОФИЗИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ) Биология

Текст научной статьи на тему «РАЗЛИЧЕНИЕ ЧЕЛОВЕКОМ ДИНАМИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ЗВУКОВЫХ ОБРАЗОВ (ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ И ПСИХОФИЗИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)»

УДК 612.821

РАЗЛИЧЕНИЕ ЧЕЛОВЕКОМ ДИНАМИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ЗВУКОВЫХ ОБРАЗОВ (ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ И ПСИХОФИЗИЧЕСКОЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ) © 2010 г. Я. А. Альтман, С. Ф. Вайтулевич, Е. А. Петропавловская, Л. Б. Шестопалова

Учреждение Российской Академии наук Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург

Поступила в редакцию 18.05.2009 г.

Представлены результаты исследования чувствительности слуховой системы человека к изменению локализации звукового образа, обусловленного меняющейся по различным законам временной интерау-ральной задержкой. В работе использовались параллельно два метода исследования — психофизический (трансформированный метод лестниц) и электрофизиологический (регистрация компонента слуховых вызванных потенциалов — негативности рассогласования). Было установлено: 1) амплитуда негативности рассогласования отражает степень пространственной девиации источника звука; 2) негативность рассогласования возникает уже при минимальных (20 мкс) использованных величинах интерауральных временных задержек при обоих видах перемещения звукового образа — мгновенное изменение азимута и равномерное движение с разными скоростями; 3) при мгновенном изменении пространственного положения звукового образа негативность рассогласования была больше по амплитуде, чем при плавном движении, при величинах интерауральных задержек от 40 мкс и выше; 4) пороговые величины распознавания интерауральных временных задержек, полученные в психофизических экспериментах, оказались больше тех минимальных значений, при которых возникает негативность рассогласования; исключение составляют слушатели-эксперты, у которых эти величины близки.

Ключевые слова: пространственный слух, локализация источника звука, разрешающая способность слуховой системы, негативность рассогласования.

Одной из важнейших характеристик пространственного слуха является разрешающая способность слуховой системы при локализации источников звука. Общеизвестно, что определяющую роль при локализации (латерализации) играют ин-терауральные различия по времени и интенсивности [1—6].

Для того, чтобы сравнить значения временных задержек, необходимых для возникновения латера-лизации, следует оценить чувствительность слуха к бинауральным временным различиям. Другими словами, надо измерить необходимый порог, представляющий собой минимальную временную задержку, вызывающую определенное отклонение звукового образа от средней линии головы. При варьировании интерауральных задержек по времени слуховая система способна различить величины порядка нескольких микросекунд. Измеренные многими авторами пороговые значения временных ин-терауральных различий, колеблющиеся для разных классов неподвижных сигналов в пределах от 6 до 50 мкс, зависят от частоты стимула, его длительности, времени нарастания, азимутального смещения создаваемого им звукового образа от средней линии головы [2, 4]. В частности, для низкочастотных шумовых посылок эта величина, по данным работы

[7], составляет 9 мкс. В более поздней работе [8], где использовались серии щелчков, пороговое значение межушной задержки составило 28 мкс. Особенностью пороговых значений межушных временных задержек при латерализации является то, что они уменьшаются при увеличении длительности шумового сигнала — от 24 мкс до 6 мкс при изменении времени звучания стимула от 2 до 700 мс [9]. Существенно влияет на пороговые значения межушных временных задержек время нарастания сигнала: увеличение этого времени от 10 до 250 мс повышает порог латерализации от 6 до 38 мкс.

Очевидно, что восприятие движения источника звука (звукового образа) должно основываться на таких же физических параметрах сигнала, которые создают условия локализации неподвижного источника излучения, и при этом еще и изменяются во времени. Полученный к настоящему времени экспериментальный материал позволяет утверждать, что, во-первых, обнаруживается временной механизм формирования ощущения движения источника звука, несмотря на различие методов предъявления стимулов (дихотическая стимуляция, свободное звуковое поле) и способов исследования восприятия движения, и, во-вторых, существует некоторый критический интервал, необходимый для

83

6*

формирования ощущения движения звукового образа. Наличие этого интервала может свидетельствовать о некоторой инерционности слуховой системы [1, 10, 11]. Пространственное разрешение для движущихся звуковых источников измерялось, в основном, в свободном звуковом поле и определялось минимально различимыми углами движения (МАМА). Величины этих минимально различимых углов движения зависят от частотного состава и скорости движения стимулов: при скоростях движения меньше 20°/с и низкочастотном или широкополосном спектре сигналов МАМА составляли 2°—5° [6, 11—15]. При восприятии движения источника звука наблюдается понижение разрешающей способности слуховой системы по сравнению с аналогичными данными, полученными при локализации неподвижных звуковых сигналов (данные о дифференциальных порогах по скорости движения и минимально различимых углах как при стимуляции в свободном звуковом поле, так и при дихоти-ческой стимуляции) [2, 13, 16, 17].

Накопленные в мировой литературе сведения, касающиеся локализации неподвижных и движущихся источников звука, объемны. В то же время, сведения о разрешающей способности слуховой системы при различных закономерностях изменения локализации сигнала немногочисленны и достаточно противоречивы.

Именно изучению чувствительности слуховой системы к изменению пространственного положения за счет меняющейся по различным законам временной интерауральной задержки будет посвящена настоящая работа. В экспериментах будут использованы параллельно два метода исследования — психофизический (трансформированный метод лестниц) и электрофизиологический: регистрация компонента слуховых вызванных потенциалов — негативности рассогласования, которая, как известно, может служить нейрофизиологическим критерием изменения пространственных характеристик последовательно предъявляемых сигналов [18—22].

МЕТОДИКА

Эксперименты проведены с участием 8 испытуемых (3 мужчины, 5 женщин) с нормальным слухом в возрасте от 19 до 43 лет. Трое испытуемых (женщины) являлись экспертами с большим опытом прослушивания пространственных стимулов, а пятеро были наивными слушателями. Испытуемые располагались в кресле в экранированной звукозаглу-шенной камере и в течение регистрации слуховых вызванных потенциалов читали книгу по своему выбору; во время психофизического тестирования испытуемых снабжали пюпитром с клавиатурой, на которой они должны были нажимать клавиши в соответствии с заданием. Каждый испытуемый принимал участие в опытах по всем типам серий. В электрофизиологических экспериментах испытуе-

мым дихотически предъявляли серии звуковых сигналов, содержащих 500 стимулов с межстимульным интервалом l с. Каждая серия состояла из 420 стандартных (вероятность предъявления 0.84) и 40 левосторонних и 40 правосторонних девиантных стимулов (вероятность предъявления тех и других 0.08), подаваемых в случайном порядке.

В качестве стандартных стимулов использовались синтезированные при частоте дискретизации 96 кГц посылки низкочастотного шума (полоса 100—1300 Гц). Межушная временная задержка (AT) для стандартных стимулов была нулевой, и, следовательно, звуковой образ, создаваемый стандартным сигналом, находился по средней линии головы.

В качестве девиантных стимулов предъявляли аналогичные стандартным посылки низкочастотного шума, моделирующие либо движение с постоянной скоростью, либо мгновенное перемещение ("скачок") звукового образа влево или вправо от средней линии головы. Конечные величины межушных задержек (AT) в девиантах обоих типов составляли ±20, ±40, ±120 и ±200 мкс. Здесь и далее знаком "+" при величине AT обозначается перемещение звукового образа вправо от средней линии головы, знаком "—" — перемещение влево. Указанные величины AT соответствуют расчетным угловым расстояниям в 2°, 5°, 14° и 23° от средней линии головы, если исходить из соответствия величины межушной задержки, равной 800 мкс, угловому расстоянию в 90°. Изменение локализационных параметров девиантных стимулов достигалось следующими способами.

1) Сигнал, подаваемый на одно ухо, растягивался методом передискретизации со сплайн-интерполяцией на 20, 40, 120 и 200 мкс; это приводило к линейному изменению межушной задержки и воспринималось как движение звукового образа к уху, на которое подавался неизмененный сигнал. В этом случае расчетные скорости движения девиантов составляли 113°/с, 68°/с, 23°/с и 11°/с.

2) Из сигнала, подаваемого на одно ухо, удалялся отрезок длительностью 20, 40, 120 или 200 мкс; это создавало ощущение мгновенного смещения звукового образа на соответствующие угловые расстояния от средней линии головы в сторону уха, на которое подавался измененный сигнал. Скачкообразное изменение AT всегда приходилось по времени на середину стимула. Длительность стандартов и девиантов была одинаковой и составляла 200 мс без учета фронтов нарастания и спада (по 10 мс), которые сглаживались косинусоидальной функцией.

Звуковые сигналы преобразовывались в аналоговую форму звуковой платой Gina 24 (Echo Audio, США) и через согласующие усилители подавались на звукоизлучатели (insert earphone ER-2, Etymotic Research Inc., США) со звукопроводящей трубкой и вкладышем. Частотная характеристика этих телефонов, измеренная с помощью адаптера ERI-08 (Zwislocki coupler) практически равномерна в диа-

пазоне 0.2—10 кГц. Наконечники звукоизлучателей обеспечивали дополнительное подавление внешних шумов на 30 дБ. Интенсивность сигналов устанавливалась на уровне 50 дБ над порогом слышимости на каждом ухе испытуемого.

Регистрация ЭЭГ проводилась с помощью Ag/AgCl электродов, установленных по международной системе 10—20. Дополнительные электроды располагались на мочках ушей и на носу. Горизонтальная и вертикальная электроокулограммы записывались электродами, установленными над правым глазом и под левым глазом. Активность регистрировалась цифровым энцефалографом (ActiveTwo, BIOSEMI

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