Физиология речи. Восприятие речи человеком - Чистович Л.А.
Скачать (прямая ссылка):
Для такой системы характерны, в частности, нелинейная зависимость установившейся реакции от уровня стационарного сигнала, колебательный переходный процесс, мощная кратковременная реакция на положительный скачок во входном сигнале и некоторая частотная избирательность, определяющаяся в основном параметрами рефрактерности и зависящая от уровня сигнала.
Можно надеяться, что принцип взаимодействия возбуждения и торможения внутри клетки достаточно универсален, т. е. функциональная зависимость Р (?) от Е (?) и / (г) может быть описана с помощью одного и того же алгоритма для всех нейронов слуховой системы. Одинаковой для разных нейронных каналов может оказаться также и зависимость между Р (г) и плотностью импульсации на выходе канала g* (?).
В таком случае главное, что определяет специфику нейронного канала, это пространственные весовые функции возбуждающих и тормозных связей (<рв и <рт) и функции передачи фильтров возбуждения и торможения.
224
Рассмотрим, нельзя ли составить каких-либо качественных предположений о возможных классах признаков ?(з, ?), выделяемых нейронными каналами, основываясь на этих параметрах модели. При этом естественно начать с крайних случаев.
Допустим, что каждый нейронный канал высшего уровня получает на вход информацию только иэ ограниченного по ширине участка шкалы г. В этом случае признак, выделяемый каналом, можно определить как локальный по спектру. Если, наоборот, используется информация со всей шкалы г, можно говорить о признаках звука (спектра) в целом. Допустим теперь, что тормозных входов вообще нет — срт(г)==0. Если при этом <рв(г) равна нулю на всем интервале г, кроме одного частотного канала периферической слуховой системы, а фильтр возбуждения является фильтром нижних частот с высокой граничной частотой, то никакого преобразования информации практически не произойдет, передаваемым признаком останутся мгновенные значения ?,(?)• При тех же условиях в отношении !рт(г) и <рв(г), но низкой граничной частоте фильтра возбуждения признаком станут усредненные по времени значения gi (?), т. е. нечто близкое к огибающей сигнала в г-той частотной полосе. Расширение (рв (г) приведет к усреднению изображения по ряду частотных каналов.
Для всех моделей без тормозных входов и с !рв(г), характеризующейся одним максимумом, мгновенное значение плотности импульсации на выходе одного нейронного канала будет отражать усредненные по Дг и Д? значения g(z, Ь) в определенной точке % в данный момент времени.
Так как усредненное по времени значение д{ (?) отражает текущее значение энергии сигнала в ?-той частотной полосе, мы приходим к тому, что упорядоченный по шкале г ряд центральных нейронных каналов без тормозных входов должен давать изображение, соответствующее мгновенному спектру стимула, полученному с тем или иным усреднением по шкале частот и по времени.
Если нейрон имеет и возбуждающие, и тормозные входы, признаки, которые он может выделять в g (г,^, чрезвычайно многообразны. Поэтому рассматривать вопрос о признаках, не накладывая определенных ограничений на <рв (г) и <рт (г), вообще не имеет смысла. Одно из важнейших ограничений состоит в том, что <рв (г) и !рт (г) заданы (имеют отличные от нуля значения) на достаточно близких или перекрывающихся интервалах значений г. В этом случае можно говорить о том, что нейронный канал выделяет локальную особенность или неравномерность на g (г) и соответственно на спектре стимула. Характер этой особенности будет, естественно, зависеть от вида <рв (г) и <рт (г) и их взаимного расположения по шкале г. Если обе эти весовые функции имеют один максимум, находящийся в одной и той же точке г, причем ширина <рт (г) является большей, то мы имеем дело с моделью
15 Физиология речи
225
«латерального торможения». Выделяемая ею неравномерность соответствует максимуму или краю на g(z).
Легко заметить, что варьируя параметры фильтров возбуждения и торможения, можно получить самые разнообразные характеристики результирующего фильтра, соответствующего нейронному каналу. В частности, результирующий фильтр может оказаться полосовым, и признаком, выделяемым каналом, будет изменение текущего значения энергии (огибающей) сигнала в соответствующей частотной полосе. Неравномерности # (г, I) во времени мы будем дальше называть событиями, в отличие от неравно-мерностей по г, названных особенностями.
Если нижние уровни центральной слуховой системы обеспечивают выделение особенностей и событий, можно предположить, что более высокие уровни работают уже как обнаружители определенных комбинаций особенностей и определенных последовательностей событий, т. е. осуществляют некоторую предварительную классификацию сигналов.
Итак, можно сформулировать следующие предположения относительно природы выделяемых признаков:
1) признаки являются локальными по спектру или относятся к спектру в целом;
2) признаки соответствуют текущим (мгновенным или усредненным) значениям ? (М) или отражают только неравномерности ё (г, ?) по % и по ?.
9.2. ТОНОТОПИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУХОВОЙ СИСТЕМЫ. ДАННЫЕ О ЛОКАЛЬНОМ ПО СПЕКТРУ ХАРАКТЕРЕ ПРИЗНАКОВ
