ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физиологические данные о восприятии частоты и интенсивности сигналов чистого топа из "Элементы теории биологических анализаторов" Функциональная блок-схема слуховой системы. [c.69] Предполагается, что следующий этап — выделение простых признаков базируется на результатах предварительной обработки Информации. Из анализа психофизических экспериментов следует, что слуховая система выделяет из сигнала признаки (которые отнесены к числу простых — не требующих для своего формирования памяти), выполняя, в частности, следующие операции. [c.70] В настоящее время накоплен уже достаточно большой объем электрофизиологических и морфологических данных, позволяющих связать некоторые из перечисленных выше операций с определенными отделами нервной системы. Так, панример, имеются указания на локализацию детекторов крутизны фронта в кохлеарных ядрах [112]. Модель такого детектора может быть основана на истолковании роли специфических нейронов кохлеарных ядер как детекторов скорости отклопения мембраны (см. гл. VI). Детекторы бинауральной задержки обнаружены в медиальных оливах [183] и т. д. Однако даже на этом этапе обработки информации нельзя исключить некоторый произвол в установлении последовательности выполнения тех или иных операций. Например, детекторы направленного перемещения максимумов теоретически могут быть организованы как на уровне кохлеарных ядер или заднего двухолмия, так и па уровне спирального ганглия. В последнем случае для организации детекторов максимумов может использоваться приспособленность спиральных волокон для настройки на определенный закон изменения вдоль мембраны скорости бегущей волны. [c.71] Средние отделы нока трудно локализовать анатомически. В функциональном плане это отделы, в которых происходит формирование сложных признаков звукового сигнала па основе простых. [c.71] Для выделения сложных признаков необходимо, как правило, анализировать сигнал в течение определенных интервалов времени. Это обусловливает задачу разделения звуковых сигналов по времени на последовательность сегментов (этап III). Современные модели сегментации основаны на предположении, что сигналом о начале или конце сегмента служит совпадение изменений нескольких простых признаков [80, 147]. Это предположение требует серьезной экспериментальной проверки. Предстоит уточнить, какие именно признаки с.чедует здесь учитывать. [c.71] Центральные отделы. Проводимое разделение па этапы, по существу, исходит из представлений об оперативной памяти к периферии отнесены этапы, которые пе нуждаются в оперативной памяти в средних отделах необходимо помнить информацию о сигнале в течение одного сегмента, т. е. 100—200 мс. Например, при узнавапии слога информация о том, что интенсивность в начале сегмента изменялась скачкообразно, должна храниться в течение всей длительности слога. Функция центральных отделов состоит в классификации звуковых сигналов, которая включает в себя формирование целостного представления о сигнале путем обработки последовательности сегментов. Следовательно, оперативная память должна быть больше — распространяться на некоторое число сегментов. Проведенные оценки показывают, что величина оперативной памяти в центральных отделах достигает 10 с. Например, мелодия перестает восприниматься испытуемым, если временные интервалы между составляющими ее звуками увеличить до 10 с [83]. [c.72] Поступающая в центральные отделы информация о звуковом сигнале содержится, во-первых, в законе чередования сегментов, т. е. во временной организации сигнала, во-вторых, в характеристиках каждого отдельного сегмента. Это обусловливает разбиение процессов обработки сигнала в центральных отделах на два этапа зтап V — классификация временной организации сигнала и зтап VI — завершающий этап классификации по совокупности характеристик отдельных сегментов и временной организации сигнала. [c.72] Роль операции экстраполяции состоит в подготовке системы к восприятию конкретной информации, благодаря которой иовы-шается скорость и помехоустойчивость восприятия. Операция экстраполяции характерна как для этапа V, так и для этапа VI. Целесообразность выполнения ее на этапе V поясним на сравнительно простом примере восприятия ритмических сигналов. Явление усвоения ритма хорошо известно. Если иснытуемый повторяет ритмический рисунок нажимами ключа, то после какого-то времени прослушивания нового сигнала рассогласования между нажатиями ключа и сигнальными импульсами уменьшаются. Разработаны представления о механизмах этого процесса [84], участвующих в восприятии сложных сигналов и в управлении двигательными реакциями. [c.73] Операции центральных отделов специфичны для каждой из перечисленных функций слуховой системы. Например, выполнение операции экстраполяции для речевого сигнала означает угадывание значения слова или фразы по первым слогам или словам для музыкального сигнала — узнавание мелодии по первым тактам и т. п. [c.73] В части II книги рассмотрены четыре группы вопросов из названных в предыдущем разделе. [c.74] Во-первых, изучаются принципы частотно-интенсивностного анализа в слуховой системе. Ставятся задачи систематизировать электро- и психофизиологические данные, затем выдвинуть и обосновать модельные представления о механизмах выделения координат максимумов спектральной плотности сигнала, наконец разработать рекомендации по построению частотного анализатора, использующего принципы, сформулированные при создании модели. Вся группа вопросов рассматривается в гл. V. [c.74] Во-вторых предпринята попытка исследовать некоторые закономерности, характеризующие временной анализ сигналов. Конкретно, речь идет о выяснении принципов пассивной локации или бинаурального слуха, позволяющего живым организмам определять направление на источник звука. По системе бинаурального слуха накоплен подробный и разносторонний физиологический материал его анализ и обобщение представляют первый шаг в создании модельных представлений о принципах пассивной локации у животных. Следующий шаг — разработка нейронной модели узловых механизмов бинауральной системы. К их числу относятся механизмы извлечения из звукового сигнала информации о моменте его прихода и о крутизне его нарастания (характеристика интенсивности сигнала). Кардинальную роль в этой системе выполняет механизм вычисления результирзгющей разности моментов прихода сигналов па левое и правое ухо. Методологически задача состоит не в том, чтобы получить алгоритм на уровне входно-выходных отношений , а в том, чтобы направить усилия на выяснение собственно нейронных механизмов системы бинаурального слуха. Этому комплексу вопросов посвящена гл. VI. [c.74] В третьих, в гл. VII систематизированы психофизиологические данные о восприятии высоты сложных звуковых сигналов и разработана и исследована на ЭВМ модель выделения высоты, использующая временные механизмы анализа звуковых сигналов. [c.74] В четвертых, изложены результаты психофизиологических экспериментов по исследованию закономерностей восприятия ритмики сигналов, которые проводились с помощью гибридного вычислительного комплекса. На базе полученных результатов разработана модель системы восприятия ритмики. Этим вопросам посвящена гл. VIII. [c.74] Частотный анализатор в виде параллельного набора фильтров в технике принято характеризовать разрешающей способностью, точностью определения частоты и времеием анализа. Если на входы фильтров подано два сигнала чистого тона, огибающая выходных сигналов в общем случае представляет двугорбую кривую. [c.75] Разрешающая способность анализатора определяется минимальным частотным интервалом А/, при котором отношение ординаты седла к ординате горба равно выбранной величине (обычно 0,7). Для набора фильтров разрешающая способность по порядку величины совпадает с точностью (см. 3 гл. V). Произведение минимального разрешаемого интервала А/ па время анализа Д является приблизительно величиной постоянной для каждого конкретного набора фильтров, следовательно, чем меньше допустимое время анализа, тем больше интервал Д/, т. о. тем хуже разрешающая способность. [c.75] Результаты психофизических экспериментов показывают, что свойства слуховой системы отличаются от свойств обычного спектрального анализатора. Главное отличие состоит в том, что высокая точность частотного анализа обеспечивается в ней при использовании в качестве набора фильтров низкодобротной колебательной системы — основной мембраны. Кроме того, точное различение частот достигается за короткий интервал времени. Как указывалось выше, с технической точки зрения такие качества как высокая точность различения частот при низкодобротных фильтрах или точное различение при коротком времени анализа являются взаимоисключающими, несовместимыми. Они могут быть объяснены только за счет дополнительной обработки информации в нейронных структурах, расположенных выше рецепторного аппарата — основной мембраны и волосковых клеток. Выяснению принципов обработки информации о частоте и интенсивности и разработки модели нейронных структур, осуществляющих эту обработку, и посвящена гл. V. [c.75] Вернуться к основной статье