Дихотический шаг

Дихотическая высота звука (или феномен дихотической высоты звука ) — это высота звука, слышимая благодаря бинауральной обработке, когда мозг объединяет два шума, одновременно поступающих в уши. ^{[ 1 ]} Другими словами, его нельзя услышать, когда звуковой раздражитель предъявляется моноурально (в одно ухо), но когда он предъявляется бинаурально (одновременно в оба уха), можно услышать ощущение высоты звука. ^{[ 2 ]} Бинауральный стимул подается в оба уха через наушники одновременно и во многих отношениях одинаков, за исключением узкой полосы частот, которой можно манипулировать. ^{[ 3 ]} Наиболее распространенным вариантом является высота звука Хаггинса, которая представляет собой белый шум, который отличается только межушным фазовым соотношением в узком диапазоне частот. ^{[ 3 ]} Для людей это явление ограничивается основными частотами ниже 330 Гц и чрезвычайно низкими уровнями звукового давления. ^{[ 4 ]} Эксперты исследуют влияние дихотического звука на мозг. ^{[ 4 ]} Например, есть исследования, которые предполагают, что он вызывает активацию латерального конца извилины Хешля . ^{[ 5 ]}

Обзор

Когда непрерывный белый шум (с частотой ниже примерно 2000 Гц) подается через наушники в левое и правое ухо слушателя, бинаурально, и при определенном межушном фазовом соотношении между сигналами левого и правого уха возникает ощущение высоты звука ( психофизика) можно наблюдать. ^{[ 6 ]} Таким образом, стимуляция одного уха по отдельности вызывает ощущение только белого шума, тогда как стимуляция обоих ушей вместе создает высоту звука. Поэтому, как частный случай дихотического прослушивания , такой звук называется дихотическим или бинауральным звуком. Обычно где-то в голове ощущается дихотическая высота звука среди шумного звука, заполняющего бинауральное пространство. Если быть более конкретным, дихотическая высота звука характеризуется тремя перцептивными свойствами: значением высоты звука, тембром и положением в голове (латерализация). Эксперименты с дихотическим слухом были мотивированы в контексте изучения слуха в целом и бинауральной системы в частности, имеющей отношение к локализации звука и разделению конкурирующих за источники звука (см. Эффект коктейльной вечеринки ). В прошлом были изучены различные конфигурации дихотического слуха и разработано несколько слуховых моделей. Однако не было разработано единой модели, которая учитывала бы все аспекты дихотического звука, от того, как он формируется, до латерализации дихотического звука. ^{[ 7 ]} Большой проблемой для психофизической и физиологической акустики является предсказание как значения высоты звука, так и положения изображения звука в одной модели. Дополнительную информацию, ссылки, аудиодемонстрации и т. д. см. подробнее .

Вариации дихотического тона

Чистые тона

Высота тона Хаггинса и высота бинаурального края вызывают чистый тон, похожий на звук на сингулярной частоте, и генерируются путем создания межушного фазового сдвига в узкой полосе частот. ^{[ 8 ]} Это изменяет точку, в которой звуковая волна впервые достигает уха, поэтому звуковая волна стимула белого шума достигает уха в разных точках. Другими словами, шум декоррелирован на этой частоте. ^{[ 9 ]}

Хаггинс Питч (HP)

Для возникновения HP необходимо, чтобы в уши одновременно поступал один и тот же белый шум, одинаковый на всех частотах, за исключением узкой полосы частот. ^{[ 2 ]} для В этой узкой полосе частот используется всепропускающий фильтр создания межушного фазового сдвига от 0 до 2π радиан (иногда называемого фазовым сдвигом на 360 градусов). ^{[ 2 ]}^{[ 10 ]}

Бинауральный шаг края (BEP)

BEP создается путем введения межушного фазового сдвига от 0 до π радиан (фазовый сдвиг на 180 градусов). Лучше всего его слышно в диапазоне частот 350–800 Гц. ^{[ 10 ]}

Сложные тона

И высота фурсина, и высота дихотического повторения являются сложными тонами. Они генерируются путем создания больших межушных задержек в бинауральном стимуле, но различаются тем, где применяются эти большие межушные задержки. ^{[ 8 ]}

Шаг фурсина (FP)

ФП подобен чистым тонам в том смысле, что необходим межушной фазовый сдвиг, однако он также предъявляет к каждому уху одновременно разные стимулы, различающиеся по своей межушной задержке. ^{[ 8 ]}

Шаг дихотического повторения (DRP)

DRP предъявляет одни и те же стимулы с исключительно большой межушной задержкой бинаурально одновременно с ушами. ^{[ 8 ]}

Модель выравнивания-отмены

Выравнивание-отмена (EC) - это модель, которая объясняет, как создается дихотический тон, в частности, бинауральный крайний тон и тон Хаггинса. ^{[ 10 ]} и связано с бинауральной демаскировкой . ^{[ 11 ]}

Стимул дихотической высоты обрабатывается в два этапа: выравнивание с последующим подавлением. ^{[ 11 ]} Выравнивание — это процесс, в котором бинауральная система изменяет различия в межушной временной задержке, уровне и фазе. ^{[ 12 ]}^{[ 8 ]} Это различия во времени, когда стимул достигает ушей, разница в громкости и частоте для каждого уха, а также разная фаза волны, когда она достигает каждого уха соответственно. Это позволяет бинауральной системе вычитать то, что идеально коррелирует с широкополосным шумом. Остается лишь межушной фазовый сдвиг, создаваемый в узком диапазоне частот. ^{[ 10 ]} единственная часть широкополосного шума, которая была декоррелирована. ^{[ 12 ]} Результаты EC — это то, что принято называть HP и BEP. ^{[ 8 ]}

Точнее, BEP создается, когда процесс EC создает центральный спектр с острым краем и звуком верхних или нижних частот, в котором слышен BEP. ^{[ 8 ]}^{[ 10 ]}

Латерализация

Было обнаружено, что характеристики стимула белого шума влияют на латерализацию высоты звука Хаггинса. Сюда входит центральная частота и межушная временная задержка белого шума.

Правило полупериода предполагает, что латерализация высоты звука Хаггинса зависит от разницы во времени, которое требуется шуму для достижения каждого уха, иначе известного как межушная временная задержка. Однако эта модель не совсем точно учитывает латерализацию дихотической высоты звука при всех обстоятельствах. ^{[ 7 ]}

Обработка подачи

С использованием дихотической высоты звука была изучена обработка высоты звука по отношению к извилине Хешля в мозге. Используя различные стимулы, вызывающие высоту звука, фМРТ- сканирование в исследовании Холла и Плака показало, что несколько областей, включая извилину Хешля и, прежде всего, височную плоскость , которая находится позади извилины Хешля, активировались стимулами, вызывающими высоту звука (бинауральный стимул), такими как как шаг Хаггинса. ^{[ 9 ]}

Активация извилины Хешля и височной плоскости была воспроизведена в другом исследовании, в котором использовались два дихотических звука (высота Хаггинса и высота бинауральных полос) и чистые тоны, которые звучат так же, как дихотический звук, но имеют разные характеристики, чтобы изучить, зависит ли активация от характеристики поля. Сканирование фМРТ показало, что дихотический тон и соответствующий ему чистый тон активируют одни и те же области: латеральный конец извилины Хешля и латеральную границу височной плоскости. Это отражает то, что активация извилины Хешля может зависеть не от характеристик звука, а от самого звука. Было также обнаружено, что презентация Хаггинса оказывает двустороннее влияние на регион. ^{[ 13 ]} Также было обнаружено, что Planum temporale более реагирует на изменения высоты звука, например, в мелодиях. ^{[ 13 ]}

Клиническое использование дихотического звука

Диагностика дислексии с дихотическим слухом

Было сделано множество открытий по теме дихотического слуха, показывающих, что разные расстройства проявляются по-разному. Люди с дислексией , похоже, испытывают дихотический слух аналогичным образом, когда они пытаются различать слова и буквы. Роберт Ф. Догерти и его команда провели эксперимент, используя детей как с дислексией, так и без нее. Участникам давали послушать мелодию, а затем внутри мелодии играли разные тона. Дети с дислексией могли расшифровать высокие звуки, но не могли отличить низкие ноты от фоновой мелодии. Стало очевидно, что нижние ноты вызывают у детей с дислексией своего рода слуховые и сенсорные проблемы, из-за которых их мозгу становится сложнее сортировать отправляемую ему информацию. ^{[ 1 ]}

Нарушение слуха

Сантюретт и Дау сравнили способность людей с нарушениями слуха слышать дихотический тон со способностью слушателей без нарушений слуха. Было обнаружено, что большинство людей с нарушениями слуха могли слышать дихотический тон, но им было труднее услышать его по сравнению со слушателями, не имеющими нарушений слуха. Однако не все участники с нарушениями слуха, например, с дефицитом центральной слуховой обработки, смогли услышать дихотический тон. Хотя это только предварительное исследование, исследователи предположили, что из-за различной способности людей с нарушениями слуха воспринимать дихотический слух это может сделать дихотический слух полезным инструментом для диагностики людей с нарушениями слуха. ^{[ 14 ]}

СДВГ

В исследовании, проведенном Бьянкой Пиньейру Ланцетта-Вальдо и его командой, изучались дети с диагнозом синдром дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ) и дихотическим слухом. ^{[ 15 ]} В начале эксперимента все дети получали базовый уровень препарата метилфенидат, стимулятора, который используется, чтобы успокоить людей с СДВГ. В течение 6-месячного периода детям давали слуховую стимуляцию, состоящую из белого шума, и во время этой стимуляции им проводили физическое, неврологическое, визуальное и слуховое обследование, а также биохимические тесты, чтобы увидеть, было ли достигнуто какое-либо улучшение. Ланцетта-Вальдо и его коллеги в своих различных оценках обнаружили какие-либо улучшения у участников за 6 месяцев, но по этой теме есть противоречивые результаты.

Роль детекторов сдвига частоты

Предполагается, что детекторы сдвига частоты (FSD) играют роль в связывании звуков вместе, чтобы можно было воспринимать слова и мелодии. Они определяют, когда высота звука увеличивается или уменьшается. ^{[ 12 ]}

Карканьо и его коллеги изучали, могут ли FSD обнаруживать изменения частоты как в дихотических тонах (бинауральные стимулы), так и в монофонических стимулах. Они использовали задание вверх/вниз, в котором участников просили различать направление изменения частоты. Дихотический тон и монофонический стимул не изменили способность участников выполнять задачу вверх/вниз. Сходные результаты, полученные в двух исследованиях, привели к выводу, что FSD одинаково чувствительны к изменениям частоты моно- и бинауральных стимулов. Это также привело к выводу, что FSD расположены где-то после бинауральной конвергенции, точки, где система слуховой обработки объединяет шумовые стимулы, поступившие в уши. ^{[ 12 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Догерти, Р.Ф., Циандер, М.С., Бьорнсон, Б.Х., Эджелл, Д., и Гиаски, Д.Э. (1998). Дихотический тон: новый стимул различает нормальную и дислексическую слуховую функцию. NeruoReport.9(13) Получено с сайта https://www.researchgate.net/profile/Robert_Dougherty/publication/13482828_Dichotic_pitch_A_new_стимуляция_distinguishes_normal_and_dyslex ic_auditory_function/links/00b4952dafbd0e7c3d000000/Дихотичный-питч-новый-стимул-различает-нормальную-и-дислексическую-аудиторную-функцию.pdf
^ Jump up to: ^а ^б ^с Крамер, Э.М., и Хаггинс, WH (1958). Создание высоты звука посредством бинаурального взаимодействия. Журнал Акустического общества Америки, 30 (5), 413–417. https://doi.org/10.1121/1.1909628
^ Jump up to: ^а ^б Кейдель, Вольф; Нефф, Уильям (2012). Сенсорная психология: слуховая система . Берлин: Springer-Verlag. п. 564. ИСБН 9783642660849 .
^ Jump up to: ^а ^б Коллмайер, Б.; Кламп, Г.; Хоманн, В.; Лангеманн, У.; Мауэрманн, М.; Уппенкамп, С.; Верхей, Дж. (2007). Слух – от сенсорной обработки к восприятию . Берлин: Springer Science + Business Media. п. 443. ИСБН 9783540730088 .
^ Эштон, К. (2012). Проблемы исследований и практики неврологии: издание 2011 г. Атланта, Джорджия: ScholarlyEditions. п. 751. ИСБН 9781464963575 .
^ «Боб Догерти: дихотическая подача» . веб-сайт Stanford.edu . Проверено 7 апреля 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б Акеройд, М.А., и Саммерфилд, А.К. (2000) Латерализация простых дихотических звуков. Журнал Акустического общества Америки, 108 (1), 316–334. https://doi.org/10.1121/1.429467
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Каллинг, Дж. Ф., Саммерфилд, AQ, и Маршалл, Д. Х. (1998). Дихотические звуки как иллюзии бинаурального разоблачения. Высота звука И. Хаггинса и «бинауральный край». Журнал Акустического общества Америки, 103 (6), 3509–3526. https://doi.org/10.1121/1.423059
^ Jump up to: ^а ^б Холл, Д.А., и Плак, С.Дж. (2009). Места обработки высоты звука в слуховом мозге человека. Кора головного мозга, 19 (3), 576–585. https://doi.org/10.1093/cercor/bhn108
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Кляйн, Массачусетс, и Хартманн, В.М. (1981). Бинауральный крайний шаг. Журнал Акустического общества Америки, 70 (1), 51–61. https://doi.org/10.1121/1.386581
^ Jump up to: ^а ^б Дурлах, Н.И. (1963). Теория выравнивания и отмены различий в уровнях бинауральной маскировки. Журнал Акустического общества Америки, 35 (8), 1206–1218. https://doi.org/10.1121/1.1918675
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Карканьо С., Семаль К. и Демани Л. (2011). Детекторы сдвига частоты связывают как бинауральные, так и монофонические представления частоты. Журнал экспериментальной психологии: человеческое восприятие и деятельность, 37 (6), 1976–1987. https://doi.org/10.1037/a0024321
^ Jump up to: ^а ^б Пушманн С., Уппенкамп С., Коллмайер Б. и Тиль К.М. (2010). Дихотический тон активирует центр обработки звука в извилине Хешля. НейроИмидж, 49 (2), 1641–1649. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2009.09.045
^ Сантюретт, С., и Дау, Т. (2007). Бинауральное восприятие высоты звука у слушателей с нормальным и ослабленным слухом Hearing Research, 223 (1–2), 29–47. https://doi.org/10.1016/j.heres.2006.09.013
^ Ланцетта-Вальдо, BP, де Оливейра, Джорджия, Феррейра, JC, и Паласиос, EN (2017). Оценка слуховой обработки у детей с синдромом дефицита внимания и гиперактивности: открытое исследование по изучению эффектов метилфенидата. Международный архив оториноларингологии, 21 (1), 72–78. два : 10.1055/с-0036-1572526

Догерти, Р.Ф., Циандер, М.С., Бьорнсон, Б.Х., Эджелл, Д., и Гиаски, Д.Э. (1998). Дихотический тон: новый стимул различает нормальную и дислексическую слуховую функцию. NeruoReport.9(13) Получено с сайта https://www.researchgate.net/profile/Robert_Dougherty/publication/13482828_Dichotic_pitch_A_new_стимуляция_distinguishes_normal_and_dyslex ic_auditory_function/links/00b4952dafbd0e7c3d000000/Дихотичный-питч-новый-стимул-различает-нормальную-и-дислексическую-аудиторную-функцию.pdf

Ланцетта-Вальдо, Б.П., де Оливейра, Джорджия, Феррейра, Х.К., и Паласиос, Э.Н. (2017). Оценка слуховой обработки у детей с синдромом дефицита внимания и гиперактивности: открытое исследование по изучению эффектов метилфенидата. Международный архив оториноларингологии , 21 (1), 72–78. два : 10.1055/с-0036-1572526

[:2-1] Jump up to: ^а ^б Догерти, Р.Ф., Циандер, М.С., Бьорнсон, Б.Х., Эджелл, Д., и Гиаски, Д.Э. (1998). Дихотический тон: новый стимул различает нормальную и дислексическую слуховую функцию. NeruoReport.9(13) Получено с сайта https://www.researchgate.net/profile/Robert_Dougherty/publication/13482828_Dichotic_pitch_A_new_стимуляция_distinguishes_normal_and_dyslex ic_auditory_function/links/00b4952dafbd0e7c3d000000/Дихотичный-питч-новый-стимул-различает-нормальную-и-дислексическую-аудиторную-функцию.pdf

[Cramer_&_Huggins,_1958-2] Jump up to: ^а ^б ^с Крамер, Э.М., и Хаггинс, WH (1958). Создание высоты звука посредством бинаурального взаимодействия. Журнал Акустического общества Америки, 30 (5), 413–417. https://doi.org/10.1121/1.1909628

[:0-3] Jump up to: ^а ^б Кейдель, Вольф; Нефф, Уильям (2012). Сенсорная психология: слуховая система . Берлин: Springer-Verlag. п. 564. ИСБН 9783642660849 .

[:1-4] Jump up to: ^а ^б Коллмайер, Б.; Кламп, Г.; Хоманн, В.; Лангеманн, У.; Мауэрманн, М.; Уппенкамп, С.; Верхей, Дж. (2007). Слух – от сенсорной обработки к восприятию . Берлин: Springer Science + Business Media. п. 443. ИСБН 9783540730088 .

[5] Эштон, К. (2012). Проблемы исследований и практики неврологии: издание 2011 г. Атланта, Джорджия: ScholarlyEditions. п. 751. ИСБН 9781464963575 .

[6] «Боб Догерти: дихотическая подача» . веб-сайт Stanford.edu . Проверено 7 апреля 2021 г.

[Akeroyd&Summerfield,2000-7] Jump up to: ^а ^б Акеройд, М.А., и Саммерфилд, А.К. (2000) Латерализация простых дихотических звуков. Журнал Акустического общества Америки, 108 (1), 316–334. https://doi.org/10.1121/1.429467

[Culling_et._al,_1998-8] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Каллинг, Дж. Ф., Саммерфилд, AQ, и Маршалл, Д. Х. (1998). Дихотические звуки как иллюзии бинаурального разоблачения. Высота звука И. Хаггинса и «бинауральный край». Журнал Акустического общества Америки, 103 (6), 3509–3526. https://doi.org/10.1121/1.423059

[Hall&Plack,2009-9] Jump up to: ^а ^б Холл, Д.А., и Плак, С.Дж. (2009). Места обработки высоты звука в слуховом мозге человека. Кора головного мозга, 19 (3), 576–585. https://doi.org/10.1093/cercor/bhn108

[Klein&Hartmann-10] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Кляйн, Массачусетс, и Хартманн, В.М. (1981). Бинауральный крайний шаг. Журнал Акустического общества Америки, 70 (1), 51–61. https://doi.org/10.1121/1.386581

[Durlach,_1963-11] Jump up to: ^а ^б Дурлах, Н.И. (1963). Теория выравнивания и отмены различий в уровнях бинауральной маскировки. Журнал Акустического общества Америки, 35 (8), 1206–1218. https://doi.org/10.1121/1.1918675

[carcagno_et_al,_2011-12] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Карканьо С., Семаль К. и Демани Л. (2011). Детекторы сдвига частоты связывают как бинауральные, так и монофонические представления частоты. Журнал экспериментальной психологии: человеческое восприятие и деятельность, 37 (6), 1976–1987. https://doi.org/10.1037/a0024321

[Puschmann_et_Al,_2010-13] Jump up to: ^а ^б Пушманн С., Уппенкамп С., Коллмайер Б. и Тиль К.М. (2010). Дихотический тон активирует центр обработки звука в извилине Хешля. НейроИмидж, 49 (2), 1641–1649. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2009.09.045

[14] Сантюретт, С., и Дау, Т. (2007). Бинауральное восприятие высоты звука у слушателей с нормальным и ослабленным слухом Hearing Research, 223 (1–2), 29–47. https://doi.org/10.1016/j.heres.2006.09.013

[15] Ланцетта-Вальдо, BP, де Оливейра, Джорджия, Феррейра, JC, и Паласиос, EN (2017). Оценка слуховой обработки у детей с синдромом дефицита внимания и гиперактивности: открытое исследование по изучению эффектов метилфенидата. Международный архив оториноларингологии, 21 (1), 72–78. два : 10.1055/с-0036-1572526

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]