Физиология речи. Восприятие речи человеком - Чистович Л.А.
Скачать (прямая ссылка):
7.3.1. АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БАЗАЛЬНОЙ ЧАСТИ СИСТЕМЫ УЛИТКИ
Частотная зависимость амплитуды разностного давления в базальной части улитки, Р (х, <о)х=Ха, при постоянной амплитуде звукового давления у барабанной перепонки, Рб (ш), определялась непосредственно, с помощью миниатюрных датчиков
Рис. 7.9. Амплитудно-частотная характеристика Р (х, <") х /Р^ (ш) улитки
кошки. По [405].
По оси абсцисс — частота; по оси ординат — амплитуда разностного звукового давления Данные пяти измерений. Штриховой линией обозначена аппроксимирующая характеристика
давления (диаметром 0.3 мм), помещаемых в вестибулярный и тимпанальный каналы улитки кошки [405]. Измерения были выполнены в диапазоне частот 0.02—6 кГц, при уровне звукового давления у барабанной перепонки 90 дБ над порогом.
Измеренные кривые (рис. 7.9) имеют сложную форму. Если в качестве первого приближения описать их с помощью отрезков прямых, изображенных на рис. 7.9 штриховыми линиями, то полу-
181
чается, что от низких частот и до 300—400 Гц характеристики могут быть аппроксимированы прямой с положительным наклоном около 12 дБ на октаву, затем в диапазоне до 1 кГц наклон характеристики уменьшается до 6 дБ на октаву; в диапазоне частот 1—3 кГц характеристики падают с наклоном около —6 дБ на октаву, а на более высоких частотах (до 6 кГц) характеристики горизонтальны.
Так как амплитудно-частотная характеристика среднего уха кошек, ас (<о)АР6 (и), известна (рис. 7.3), искомая амплитудно-частотная характеристика системы «стремечко—базальная часть
дБ
90 г
- N 80 -
5 кГц
Рис. 7.10. Идеализированные амплитудно-частотные характеристики различных систем механической части слухового анализатора.
По оси абсцисс — частота; по оси ординат — относительная амплитуда. 1 — амплитудно-частотная характеристика среднего уха, определяемая как а0 (ш)/Р6 (ш); г — среднего уха и базальной части улитки, Р (Х, ш^^/Рй (ц>); базальной части улитки,
Р (*> т)х=х01ас (">)• Характеристики для наглядности сдвинуты по вертикали.
Рис. 7.11. Усредненная зависимость (по данным трех независимых измерений) уровня звукового давления у барабанной перепонки, необходимого для возникновения микрофонного потенциала с амплитудой 1 мкВ в базальной части улитки кошки, от частоты. По [623].
По оси абсцисс — частота; по оси ординат — звуковое давление относительно 2 • 10 -5 Н/м2 Аппроксимирующая характеристика обозначена штриховой линией.
улитки», которую обозначим Р (х, и>)*=*„/ас (ш), может быть получена как разность характеристик, выраженных в логарифмическом масштабе:
где ас(ш) — амплитуда колебания стремечка.
Сами характеристики ас (ш)/Рй (ш) и Р (х, ш)^х/Рб (и>), представленные в виде отрезков прямых, а также результат их вычитания, характеристика Р (х, ш)х=Хо/а, (а>), изображены на
182
рис. 7.10. Видно, что характеристика системы «стремечко—базаль-ная часть улитки» на частотах до 300 Гц имеет наклон 12 дБ на октаву, а на более высоких частотах--(-6 дБ на октаву.
Существенно, что данные, полученные при непосредственном измерении характеристики Р (х, ш)х=Хо/Р6 (ш), полностью подтверждаются и экспериментами по определению частотных характеристик системы с помощью регистрации микрофонных потенциалов 1 дифференциальными электродами, помещаемыми в вестибулярный и тимпанальный каналы базальной части улитки кошки [224' 523' 624' 626].
Аппроксимирующая характеристика, построенная на основе этих данных (рис. 7.11), практически совпадает 2 с аналогичной характеристикой, приведенной на рис. 7.9.
Экспериментами с измерением микрофонных потенциалов, кроме того, было показано, что система на уровне базальной части улитки линейна [224, 523] и что величина наклона характеристики в области низких частот различна у различных животных [224] и составляет у кошек и шиншилл 12 дБ на октаву, а у морских свинок и мартышек--[- 6 дБ на октаву.
Таким образом, на основе приведенных выше данных может быть сделан вывод, что характеристика звена, преобразующего амплитуду колебания стремечка в амплитуду разностного звукового давления в базальной части улитки, у кошки и, по-видимому, у человека [224] имеет наклон 12 дБ на октаву от самых низких частот и до 300—400 Гц, т. е. величина разностного давления у овального окна оказывается пропорциональной ускорению движения стремечка, что не согласуется с распространенной в настоящее время гипотезой о механизме передачи энергии колебания стремечка базальной части улитки [258'548], согласно которой амплитуда давления пропорциональна скорости движения стремечка.
Кроме того, эти данные свидетельствуют о том, что на частотах выше 300 Гц и по крайней мере до 6 кГц частотная характеристика Р (х, ш)х=х/аа (ш) почти полностью компенсирует спад характеристики среднего уха на частотах выше 1 кГц.3
По-видимому, при моделировании процессов преобразования
' 1 Допустимость использования этих данных для оценки частотной зависимости амплитуды разностного давления в базальной части улитки обосновывается тем, что на низких и средних частотах амплитуда микрофонного потенциала пропорциональна амплитуде смещения базилярной мембраны [189], а она, в свою очередь, на этих частотах пропорциональна амплитуде разностного давления [64s].
