Афанасьев А.А., Илюшин М.В. «Использование психоакустической модели слуха при разработке вокодеров с линейным предсказанием» Цифровая обработка сигналов, № 1, с. 49-52 (2011)

Для улучшения восприятия синтезированной речи при реализации процедуры анализа через синтез предлагается выбор наилучших в рамках заданных ограничений параметров кодека с линейным предсказанием производить на основе вычисления оценок по критерию модифицированного спектрального искажения MBSD (Modified Bark Spectral Distortion) с применением психоакустической модели слуха человека.

Альтман Я.А., Вайтулевич С.Ф., Шестопалова Л.Б. «Влияние движения звукового образа на синхронизацию нейрональной активности в суммарных электрических реакциях человека» Доклады академии наук, 423, № 1, с. 117-119 (2008)

Бибиков Н.Г. «Кодирование длительности сигналов в слуховой системе. Обзор» Сенсорные системы, 19, № 3, с. 229-239 (2005)

Проведен аналитический обзор исследований, связанных с кодированием длительности звуковых сигналов в слуховой системе животных. Помимо тривиального метода кодирования длительностью импульсного разряда имеются несколько специфических механизмов, присущих нейронам задних холмов, таламуса и коры. Некоторые нейроны реагируют только на короткие сигналы вследствие наличия входного возбуждения, длительность которого не зависит от длительности сигнала и тормозного входа, усиливающегося и удлиняющегося с увеличением длительности. Усложнение этого механизма путем введения фиксированной задержки ВПСП на начало сигнала, а также возникновения ВПСП в ответ на окончание стимула позволяет выделять сигналы, хотя и короткой, но фиксированной длительности. Такие нейроны-детекторы длительности сигнала (обычно в диапазоне 1–8 мс) наиболее характерны для летучих мышей, использующих краткие локационные сигналы. Нейроны, встречающиеся у разных животных и реагирующие только на длительные сигналы, получают мощное начальное тормозное воздействие. Нередко реакция клеток, описываемых как детекторы промежуточной длительности, на самом деле не является стационарной и зависит от частоты предъявления сигналов. Подчеркивается, что во многих нейронах высших отделов слуховой системы сигналы характеристической частоты вызывают весьма продолжительное тормозное последействие, резко возрастающее при увеличении длительности отрезка.

Малинина Е.С. «Реакции нейронов слуховой области коры мыши на сигналы шума с регулярно изменяющимся спектром» Сенсорные системы, 19, № 3, с. 240-244 (2005)

Исследованы реакции 50 нейронов первичного AI и переднего AAF полей слуховой области коры мыши Mus musculus на сигналы шума со спектральными изменениями, значимыми для локализации источника звука (широкополосный шум с вырезкой в спектре и полосовой шум с регулярно смещающейся по частотной оси центральной частотой вырезки/полосы). Избирательность реагирования нейронов на шум со спектральной вырезкой могла проявляться в снижении или повышении ответа в зависимости от локализации вырезки на частотной оси. Избирательность к направлению перемещения спектральных изменений у 36% нейронов проявлялась в сдвиге по частотной оси зависимостей количества спайков в ответе нейронов и латентных периодов от центральной частоты вырезки/полосы (функций количества спайков и латентности). Чувствительность нейронов слуховой области коры к спектральным изменениям в сигналах шума оказалась ниже, чем у нейронов слухового центра среднего мозга – центрального ядра заднего холма. Данные поддерживают предположение о ключевой роли заднего холма в формировании спектральной дирекциональной чувствительности и ее передаче в слуховые тонотопически организованные представительства слуховой коры.

Бибиков Н.Г. «Долговременная адаптация частоты импульсации слуховых нейронов кохлеарного ядра лягушки» Сенсорные системы, 19, № 4, с. 291-303 (2005)

Внеклеточные импульсные ответы одиночных нейронов, вызванные предъявлением тональных сигналов характеристической частоты, были зарегистрированы в дорсальном медуллярном (кохлеарном) ядре травяной (Rana t. temporaria) и озерной (Rana r. ridibunda) лягушки. В качестве стимулов использовали чистые тоны и амплитудно-модулированные тональные сигналы с различными частотами и глубинами модуляции. Длительность воздействия составляла 50–100 с. Количественные особенности долговременной адаптации были оценены из кривых адаптации (зависимость плотности импульсации от времени) с шириной временного окна 1–4 с. Эти функции моделировались падающими экспоненциальными кривыми с постоянным членом, соответствующим установившейся частоте импульсации. Нейроны с близкими характеристическими частотами и порогами могли обладать совершенно различными параметрами кривых долговременной адаптации. Наиболее типичные постоянные времени адаптации составляли 5–10 с. Как правило, величина адаптации, трактуемой как уменьшение плотности импульсации во времени, ослаблялась с глубиной модуляции, хотя в нескольких нейронах наблюдалась противоположная тенденция. В большинстве клеток увеличение интенсивности несущей приводило к увеличению степени адаптации. Такая тенденция была наиболее очевидна для нейронов, имеющих спонтанную активность. Как правило, на зависимости степени адаптации от частоты модуляции имелся локальный минимум. В процессе долговременной адаптации снижение плотности импульсации сопровождалось увеличением синхронизации ответа с огибающей амплитудно-модулированного сигнала. Обсуждаются возможные механизмы долговременной адаптации слуховых нейронов.

Римская-Корсакова Л.К. «Функции восстановления реакций волокон слухового нерва и периферическое кодирование коротких стимулов» Сенсорные системы, 19, № 4, с. 313-321 (2005)

Периферическое кодирование звуков завершается формированием спайковых реакций волокон слухового нерва. Такое кодирование зависит как от свойств возникающих синаптических потенциалов, так и от свойств восстановления возбудимости волокон после генерации спайков (рефрактерности и адаптации). Статистический анализ спайковой активности волокон позволяет оценить процесс восстановления путем построения функций риска, полученных при действии протяженных стимулов, или функций восстановления реакций, полученных методом парных стимулов. В работе предлагается модифицировать метод парных стимулов и разделить функцию восстановления на две составляющие: стохастическую и детерминированную. Как показывает эксперимент, проведенный на модели волокна слухового нерва, детерминированная составляющая воспроизводит свойства процесса восстановления и полностью соответствует функции риска, ее вклад в функцию восстановления тем больше, чем больше интенсивность стимулов. Стохастическая составляющая отражает свойства синаптических потенциалов, ее вклад тем больше, чем меньше интенсивность стимулов. Если вклад стохастической составляющей заметно превышает вклад детерминированной, то восстановление возбудимости отдельных волокон не влияет на воспроизведение амплитудно-временной структуры коротких и относительно высокочастотных стимулов в суммарной реакции множества волокон слухового нерва. Такие условия имеют место, когда интенсивность стимулов находится вблизи порога реакции множества волокон, независимо от того предъявляется стимул в тишине или шуме.

Андреева И.Г. «Влияние условий ближнего и дальнего акустического поля на восприятие направления движения звукового образа» Сенсорные системы, 20, № 2, с. 91-99 (2006)

Исследовано восприятие моделей радиального движения звуковых образов в ближнем и дальнем свободном акустическом поле. При всех расстояниях динамика от слушателя тональные звуковые последовательности, линейно модулированные по частоте и амплитуде, формировали радиально движущиеся звуковые образы. При оптимальных сочетаниях изменений амплитуды и частоты сигнала приближение звукового образа четко воспринималось испытуемыми в 74–79% случаев предъявления сигналов, а удаление – в 75–78% случаях. Отсутствие движения было отмечено испытуемыми не более чем в 1.5% от общего числа ответов. При расположении динамика в ближнем и дальнем поле для определенных сочетаний параметров модельных сигналов наблюдали противоречивые оценки направления движения. В условиях прослушивания в ближнем поле оценка сигналов испытуемыми была противоречивой в 16% случаев от общего числа оценок модели удаляющегося звукового образа. В условиях прослушивания в дальнем поле противоречивые оценки модели приближающегося звукового образа составили 6% от общего числа ответов. Выявленные в нашем исследовании противоречия в оценке направления движения вдоль радиальной оси могут объясняться теми же причинами, которые вызывают неоднозначную оценку удаленности неподвижных источников звука. Такими причинами являются зависимость передаточных функций головы от расстояния до источника звука и зависимость поглощения звуковых волн от длины волны.

Бибиков Н.Г. «Воспроизведение периодичности тональных отрезков нейронами среднего мозга лягушки. II. Тонические нейроны» Сенсорные системы, 20, № 2, с. 100-116 (2006)

Экстраклеточно зарегистрирована импульсная активность нейронов слухового центра среднего мозга обездвиженной травяной лягушки (Rana t. temporaria), характеризующихся тоническим разрядом при действии тональных отрезков характеристической частоты длительностью 612.5 или 600 мс, имеющих уровень 20–30 дБ над порогом реакции. У таких клеток проанализированы постстимульные гистограммы реакции на сигналы, синусоидально модулированные по уровню на 80 или 100% при частоте модуляции 20 Гц. Из 330 нейронов, исследованных при глубине 80%, 248 (75%) с высокой достоверностью воспроизводили огибающую сигнала, 100% модуляцию воспроизводили 78% клеток из 104. Однако были обнаружены нейроны, резко ослабляющие ответ при введении амплитудной модуляции. Коэффициент синхронизации ответа с огибающей варьировал довольно широко и в среднем (при данных параметрах сигнала) был ниже, чем у фазических клеток. Часть нейронов ослабляла реакцию от начала к концу отрезка, у части клеток наблюдалось выпадение реакции на начальный участок 80% модулированного сигнала или на один из первых периодов модуляции. Почти половина нейронов воспроизводила все изменения амплитуды. Фаза возникновения спайка, полученная после вычитания латентного периода, обычно соответствовала участку нарастания амплитуды сигнала, однако, в некоторых клетках спайк возникал на участке падения амплитуды. В значительном числе клеток наблюдался эффект повышения дифференциальной чувствительности к изменениям амплитуды в процессе адаптации, хотя он был выражен не так резко, как для 10% модулированных сигналов.

Супин А.Я., Попов В.В., Милехина О.Н., Тараканов М.Б. «Частотная разрешающая способность слуха человека при различных соотношениях помеха/сигнал» Сенсорные системы, 20, № 2, с. 141-148 (2006)

У нормальных испытуемых измерялась способность к различению тонкой структуры гребенчатого спектра звуковых сигналов в присутствии дополнительной шумовой полосы (помехи). Предел различения гребенчатой структуры тест-сигнала измерялся с помощью теста реверсии фазы гребней. Тест состоял в определении максимальной плотности гребней спектра, при которой обнаруживается смена взаимного положения пиков и провалов в гребенчатом спектре тест-сигнала. Полоса тест-сигнала шириной 0.5 кГц была центрирована на частоте 2 кГц; полоса помехи либо совпадала с тест-сигналом, либо располагалась на частотной шкале на 3/4 октавы ниже полосы тест-сигнала (низкочастотная помеха), либо на 3/4 октавы выше полосы тест-сигнала (высокочастотная помеха). Эффект низкочастотной помехи усиливался (различение структуры тест-сигнала ухудшалось) при изменении соотношения помеха/сигнал от –25 до +20 дБ; эффект помехи усиливался (различение ухудшалось) с повышением общего уровня звука помеха+сигнал. Эффект помехи, совпадающей с полосой тест-сигнала, резко усиливался (различение ухудшалось) при увеличении соотношения помеха/сигнал выше 0 дБ; этот эффект мало зависел от общей интенсивности звука. Высокочастотная помеха была малоэффективной при соотношении помеха/сигнал до 30–40 дБ. Таким образом, при различных положениях полосы помехи относительно полосы тест-сигнала имеет место качественно различный характер влияния на различение структуры тест-сигнала.

Варягина О., Хроматиди А., Браттико Э., Новицкий Н., Терваниеми М. «Негативность рассогласования как показатель изменения тональной схемы последовательностей аккордов» Сенсорные системы, 20, № 3, с. 180-186 (2006)

Приводятся результаты пилотных экспериментов, цель которых- изучение реакции мозга музыкантов и немузыкантов в ответ на изменения в тональной схеме последовательности аккордов (замена мажорных функций на минорные) в условиях пассивного прослушивания сигналов и при концентрации внимания слушателей на предъявляемых стимулах (активное прослушивание сигналов). Слуховые вызванные потенциалы были зарегистрированы у двух групп испытуемых, состоящих из музыкантов (двое испытуемых) и немузыкантов (трое испытуемых), в ответ на дихотически предъявляемые стандартные и девиантные 5-аккордовые мажорные последовательности. Главным результатом настоящего исследования явилось то, что как у музыкантов, так и у немузыкантов в ответ на девианты была выявлена негативность рассогласования. Амплитуда негативности рассогласования, зарегистрированная у музыкантов, превосходила рассматриваемую величину у немузыкантов. Особенно четко эта тенденция проявилась в условиях активного прослушивания акустических стимулов. Тем не менее анализ полученного экспериментального материала указывает на то, что немузыканты также способны определять изменения в последовательностях аккордов, что может быть связано с наличием музыкального опыта, полученного ими в течение жизни.

Гарбарук Е.С., Калмыкова И.В., Королева И.В., Храмова Е.А. «Исследование слуховой функции у глубоконедоношенных детей» Сенсорные системы, 20, № 3, с. 187-192 (2006)

Процесс формирования слуховой системы человека не заканчивается к сроку нормальных родов. Особый интерес с точки зрения изучения созревания слуховой системы представляют глубоконедоношенные дети. Для исследования слуховой функции глубоконедоношенных младенцев была проведена регистрация отоакустической эмиссии (ОАЭ) у 168 глубоконедоношенных и у 122 доношенных младенцев и регистрация коротколатентных слуховых вызванных потенциалов (КСВП) у 46 глубоконедоношенных и у 13 доношенных младенцев. У 70% глубоконедоношенных и 88% доношенных младенцев ОАЭ была зарегистрирована; у 63% глубоконедоношенных и 84% доношенных младенцев порог регистрации КСВП соответствовал норме. Для 25 глубоконедоношенных младенцев проводились повторные регистрации ОАЭ, а для шести младенцев – повторные регистрации КСВП. Результаты исследования показали, что у глубоконедоношенных детей наблюдается функциональное созревание рецепторного отдела улитки, по крайней мере до 38-й недели постконцептуального возраста; у части глубоконедоношенных детей наблюдается снижение порогов регистрации КСВП, по крайней мере до 42-й недели постконцептуального возраста.

Люблинская В.В., Королева И.В. «Разделение звуковых потоков глухими людьми с кохлеарным имплантом» Сенсорные системы, 20, № 3, с. 195-203 (2006)

Способность распознавать речь целевого диктора на фоне разговоров других людей ("cocktail party phenomenon"), присущая людям с нормальным слухом, в значительной степени ослаблена у глухих людей после кохлеарной имлантации. Решение проблемы восстановления этой способности у пациентов с кохлеарными имплантами (КИ) с научной точки зрения требует целенаправленного изучения перцептивных процессов, лежащих в ее основе. Задача предлагаемой работы состояла в том, чтобы оценить способность распознавать звучащие одновременно речевые сигналы у слушателей с КИ и выяснить возможность ее тренировки. Использовался метод психоакустического тестирования, при котором слушателям предъявлялись для опознания два одновременно звучащих гласных (из набора /a/, /u/, /о/, /i/), которые в исходном виде были изолированно произнесены мужчиной (средняя ЧОТ = 150 Гц) и двумя женщинами (средняя ЧОТ 180 и 220 Гц). Тесты проводились с семью взрослыми пациентами с КИ, оглохшими после овладения речью и прошедшими курс слухоречевой реабилитации в Институте уха, горла, носа и речи, и с семью взрослыми слушателями с ненарушенным слухом. Результаты тестирования показали, что в отличие от слушателей с нормальным слухом пациенты с КИ не могут правильно опознать оба одновременно звучащих гласных, но достаточно хорошо идентифицируют один из них. При этом они значительно хуже идентифицируют гласные, которые представлены двумя разными дикторами в отличие от испытуемых с нормальным слухом. В процессе специальных тренировок у пациентов с КИ возможно выработать (или улучшить) способность воспринимать целевые сообщения на речевом мешающем фоне.

Филиппов И.В., Кребс А.А., Пугачев К.С. «Сверхмедленная биоэлектрическая активность структур слуховой системы головного мозга» Сенсорные системы, 20, № 3, с. 238-244 (2006)

Цель работы – изучение динамических перестроек различных диапазонов сверхмедленных колебаний потенциалов (СМКП) в медиальном коленчатом теле (МКТ) и первичной слуховой коре (ПСК) головного мозга крыс в условиях тишины и при ритмической фоностимуляции на легкоанестизированных животных с хроническими интрацеребральными электродами, имплантированными в эти структуры ЦНС. Установлено, что сходные по своей направленности и при том достоверные сдвиги динамики СМКП в ответ на действие акустических стимулов наблюдаются в МКТ и ПСК лишь в диапазоне секундных волн (0.1–0.5 Гц), а динамика многосекундных и минутных волн в этих структурах оставалась неизменной, но взаимосвязанной. Полученные нами данные позволяют выдвинуть рабочую гипотезу о вовлеченности СМКП в МКТ и ПСК в нейрофизиологические механизмы переработки акустической информации в слуховой сенсорной системе головного мозга.

Филиппов И.В., Кребс А.А., Пугачев К.С. «Сверхмедленная биоэлектрическая активность медиального коленчатого тела и первичной слуховой коры после их последовательной электростимуляции» Сенсорные системы, 20, № 3, с. 245-253 (2006)

Цель работы – изучение динамических перестроек различных диапазонов сверхмедленных колебаний потенциалов (СМКП) в медиальном коленчатом теле (МКТ) до и после контактной электростимуляции (ЭС) первичной слуховой коры (ПСК), а также в ПСК до и после ЭС МКТ на легко анестизированных крысах с хроническими интрацеребральными электродами, имплантированными в эти структуры ЦНС. Установлено, что достоверные и сходные по своей направленности перестройки СМКП после ЭС наблюдаются в МКТ и ПСК после их соответствующей ЭС лишь в диапазоне секундных волн (0.1–0.5 Гц), тогда как динамика многосекундных и минутных волн в этих структурах оставалась неизменной. Полученные нами данные позволяют предположить участие СМКП в МКТ и ПСК в процессах прямых и обратных функциональных взаимодействий этих структур головного мозга.

Вайсертрейгер А.С.Р., Иванова В.Ю. «Влияние акустических эмоциональных стимулов на внимание при выполнении зрительной когнитивной задачи» Сенсорные системы, 28, № 2, с. 14-24 (2014)

Известен и широко исследован эффект смещения внимания в сторону более эмоционального стимула при одновременном восприятии нескольких стимулов одной модальности. Практически отсутствуют экспериментальные данные в случае, если испытуемый воспринимает эмоциональный стимул неосознаваемо. Крайне мало изучено влияние эмоционального компонента на селективный характер внимания в условиях полимодальной стимуляции. В работе использовали неэмоциональную зрительную когнитивную задачу и параллельное акустическое воздействие, не связанное с задачей. В качестве акустических сигналов использовали невербальные вокализации младенца в разном эмоциональном состоянии. При помощи инструкции внимание испытуемого привлекали к выполнению зрительной задачи. Восприятие акустических стимулов обеспечивали в первой части эксперимента – на неосознаваемом, а во второй – на осознаваемом уровне. Внимание испытуемого при выполнении задачи оценивали с помощью произвольной моторной реакции нажатия кнопки. Сравнивали результаты, полученные в обеих частях эксперимента. В результате выполненного исследования было показано, что осознаваемо воспринимаемые отрицательные акустические стимулы статистически достоверно влияют на время и точность выполнения когнитивной задачи. Влияние неосознаваемого восприятия акустических стимулов на время реакции при решении зрительной задачи имеет сходный характер, но статически не достоверно. Полученные результаты, несомненно, свидетельствуют о возможности влияния эмоциональной акустической информации на внимание при выполнении когнитивной зрительной задачи. При этом влияние не одинаково при восприятии акустической информации на осознаваемом и неосознаваемом уровне.

Вершеньи Гeоргий, Илленьи Андраш «Исследование влияния предметов вблизи головы на пространственное восприятие звука» Техническая акустика, 5, № 1, http://www.ejta.org/ru/wersenyi1 (2005)

Свойства передаточной функции головы в значительной степени влияют на возможность определения человеком направления прихода сигнала при пространственном восприятии звука. Для исследования передаточной функции модели головы с торсом (манекена) в заглушенной камере использовалась автоматически управляемая система поворота манекена с разрешением 1° по горизонтали и 5° по вертикали. Исследовано влияние на передаточную функцию наличия на манекене головного убора, парика, очков, одежды.

Кунчур Милинд «Субъективная оценка слышимости временной нечеткости и рассогласования во времени акустических сигналов» Техническая акустика, 7, № 1, http://www.ejta.org/ru/kunchur1 (2007)

Несовпадение по времени и временное «размазывание» сигналов в компонентах и кабелях акустической системы являются причиной ухудшения точности воспроизведения звука. Было обнаружено, что слушатели предпочитают более высокую частоту дискретизации (например, 96 кГц), чем 44.1 кГц, применяемую в цифровых компакт дисках, даже если частота Найквиста, равная половине частоты дискретизации, 22 кГц, превосходит предел слышимости тонального сигнала (около 18 кГц). Эти наблюдения указывают на возможность того, что человеческий слух может быть чувствителен к временным ошибкам, которые короче, чем величина, обратная предельной круговой частоте (около 9 мкс). Таким образом, чтобы сохранить точность воспроизведения звука, ширина полосы качественного оборудования для воспроизведения звука должна быть выше, чем предельная частота слышимости тонального сигнала. Представленные в статье экспериментальные данные по оценке слушателями временного рассогласования между сигналами от разнесенных в пространстве излучателей качественно подтверждают такой вывод. Замеченная ошибка. 08.04.2008. В статье автором замечена ошибка в формуле: χ²=(C–T)²/(T/2)+(I–T )²/(T/2) на странице 13, раздел 3 (Results), 5-я строка. Правильная запись формулы: χ²=(C–T/2)²/(T²)+(I–T/2)²/(T/2).