cum localizează creierul sursele de sunet?

creierul are o capacitate uimitoare de a identifica sursa sunetelor din jurul tău. Când conduceți, puteți spune de unde vine un camion de pompieri care se apropie și trageți în consecință. În jocul clasic de piscină al „Marco Polo”, jucătorul care este” it „înoată spre jucătorii care spun „Polo”.”În domeniul neuroștiinței, această abilitate se numește localizare sonoră. Oamenii pot localiza sursa unui sunet cu o precizie extremă (în termen de 2 grade de spațiu)! Acest lucru remarcabil este realizat de capacitatea creierului de a interpreta informațiile de la ambele urechi. Deci, cum o face creierul tău?

Neurologii lucrează de mulți ani pentru a înțelege mecanismele localizării sunetului și au identificat două indicii care sunt esențiale pentru localizarea sunetului în dimensiunea orizontală. Imaginați-vă că există un cerc care face un plan perfect plat în jurul capului, așa cum se arată mai jos. Când un sunet vine de la difuzor, cum îi puteți identifica locația atât de precis? În anii 1790, Venturi a cântat un flaut în jurul oamenilor și le-a cerut să arate în direcția sa. El a propus ca amplitudinea sunetului (intensitatea sonoră) diferența dintre cele două urechi să fie semnalul folosit pentru localizarea sunetului. Mult mai târziu, în 1908, Malloch a propus că diferența de timp a sunetului care ajunge la fiecare ureche a fost semnalul folosit pentru localizarea sunetului. Ani mai târziu, neurologii au găsit neuroni în centrele auditive ale creierului care sunt special reglați la fiecare indiciu: diferențe de intensitate și sincronizare între cele două urechi. Deci, creierul folosește ambele indicii pentru a localiza sursele de sunet. De exemplu, sunetul provenit de la difuzor ar ajunge mai repede la urechea stângă și ar fi mai puternic decât sunetul care ajunge la urechea dreaptă. Creierul tău compară aceste diferențe și îți spune de unde vine sunetul!

dar ce se întâmplă când un sunet vine de oriunde de-a lungul liniei mediane a capului? Ar putea fi direct în fața ta, în spatele tău sau deasupra ta. În oricare dintre aceste cazuri, nu ar exista nicio diferență în sunetul sonor sau întârziere între cele două urechi! Se pare că creierul tău folosește un al treilea indiciu pentru a localiza sunetele în dimensiunea verticală: profilul de frecvență diferit al sunetului cauzat de dimensiunea capului și a urechii externe, numit pinna. Pinnae au o formă rafinată nu numai pentru a colecta sunetul, ci și pentru a schimba profilul de frecvență al unui sunet. În funcție de originea sa, anumite frecvențe se îmbunătățesc, în timp ce altele se atenuează. După cum se arată în imaginea de mai jos, schimbările de frecvență în culori sunt legate de locațiile lor. Acest indiciu este unic pentru fiecare pinna și, prin urmare, monoaural. Neurologii au găsit neuroni la nivelul inferior al creierului auditiv care sunt reglați și la aceste crestături de frecvență.

deci, ce se întâmplă când sunetele se mișcă? Evident, sunetele devin mai puternice pe măsură ce se apropie de noi și mai moi pe măsură ce se îndepărtează, dar frecvențele percepute ale sunetului se schimbă și ele. De exemplu, frecvența sirenei dintr-un camion de pompieri sună mai sus pe măsură ce se deplasează spre noi și mai jos pe măsură ce se îndepărtează. Acest fenomen a fost descoperit pentru prima dată de fizicianul austriac Christian Doppler și este numit astfel efectul Doppler. Efectul Doppler poate fi un indiciu pentru percepția schimbărilor de distanță. În plus, creierul urmărește unghiul vertical și orizontal prin indicii binaurale și monaurale, cum ar fi cele trei indicii menționate mai sus.

în general, creierul folosește o varietate de indicii pentru a determina locația unui sunet. Înțelegerea noastră actuală a mecanismelor de localizare a sunetului este în mare parte limitată la indicii înșiși și la modul în care nivelurile inferioare ale căii auditive a creierului procesează aceste indicii. Este un moment foarte interesant pentru a explora modul în care creierul auditiv de nivel superior folosește aceste semnale de la niveluri inferioare pentru a forma percepția locației sunetului!

~

scris de Xiaorui” Ray ” Xiong

~

Phillips D. P., Quinlan C. K. & Dingle R. N. (2012). Stabilitatea mecanismelor centrale de localizare a sunetului binaural la mamifere și ipoteza Heffner, Neuroștiințe & recenzii Biobehaviorale, 36 (2) 889-900. DOI: 10.1016/j.neubiorev.2011.11.003

Letowski T. R. și Letowski S. T. (2012) percepția spațială auditivă: localizarea auditivă, laboratoarele de cercetare ale Armatei Arl-TR-6016

imagini adaptate din mulțimea de pe strada aglomerată de Petr Kratochvil, 123RF, Wikimedia Commons, clker și Grothe B., Pecka M. & McAlpine D. (2010). Mecanisme de localizare a sunetului la mamifere, recenzii fiziologice, 90 (3) 983-1012. DOI: 10.1152 / physrev.00026.2009.