Переработка информации в слуховой системе


Рассмотрение вопроса о переработке информации в слуховой системе начнем издалека.

Вопрос о том, что нервные элементы сенсорных систем осуществляют операцию выделения признаков действующих на них раздражителей, был поставлен исследованиями, проведенными на зрительной системе лягушки в 1958—1959 гг. Эти работы были посвящены изучению реакций отдельных волокон зрительного нерва на самые разнообразные зрительные сигналы. Применявшиеся зрительные сигналы представляли собой различные геометрические фигуры — неподвижные или движущиеся, а не просто пятна света, варьировавшие по величине и интенсивности.

Ученые считали, что геометрическая форма и движение — это те основные признаки, которые можно использовать для характеристики зрительного объекта в естественных условиях деятельности зрительной системы животного. Особое внимание уделялось анатомо-физиологическим основам определяемых экспериментально реакций. Именно в этих работах было обнаружено, что глаз лягушки извлекает из зрительного образа четыре типа признаков: контраст, движение, затемнение, закругленный край. Специфика нейронов зрительной системы лягушки полностью соответствовала поведению животного, обусловленному зрительными сигналами.Хорошо известно, что зрительный мир лягушки не очень разнообразен. Например, ее легко поймать, приблизившись к ней сзади, только потому, что сигналом об опасности животному служат движущиеся тени. Именно зрение обеспечивает слежение за быстро движущимися насекомыми — основным продуктом питания животного. Как только насекомое приближается на достаточно близкое расстояние, одно ловкое и точное движение языка лягушки — и жертва у нее во рту.

В специальных исследованиях оказалось, что нейроны наиболее чувствительны именно к тем скоростям передвижения объекта в поле зрения, которые близки к скоростям движения насекомого в естественных условиях. А это значит, что уже на уровне отдельных клеточных единиц глаза и мозга животного существуют нейроны, функции которых специализированы и соотносимы с поведением.

Таким образом, можно утверждать, что у лягушки существует эталон для распознавания насекомого. О наличии эталона свидетельствует как простота зрительно-моторной координации процесса ловли насекомого, так и еще один факт: если лягушку окружить неподвижными убитыми комарами, то, несмотря на обилие пищи, она может погибнуть от голода. Только движение насекомого вызывает реакцию лягушки и спасает ее от голодной смерти. Итак, нейроны-детекторы обеспечивают высокую специализацию и эффективную работу органа зрения.
Дальнейшая разработка проблем нейрофизиологии зрительного восприятия привела к обнаружению различных видов нейронов-детекторов в зрительных центрах различных животных.

Выяснилось, что чем выше анатомический уровень системы, тем более специализированные и сложные функции несут нейроны этих уровней. Наиболее сложными оказались нейроны зрительной коры. В течение 60-х годов были описаны все основные виды зрительных детекторов, поставлены опыты по выявлению врожденных и приобретенных зрительных функций.

А сейчас мы наконец-то подошли к слуховой системе.
Исследования проблемы передачи и переработки информации в структурах слуховой системы на основе детекции признаков звуковых сигналов были начаты несколько позже — в начале 60-х годов. Условиями выполнения этих исследований были,

  • во-первых, описание физических параметров биоакустических сигналов — этих непременных компонентов естественной звуковой среды;
  • во-вторых, одновременная или последовательная регистрация электрических проявлений деятельности различных частей слуховой системы при действии биоакустических сигналов или их моделей;
  • в-третьих, выявление тех акустических параметров или их комбинаций в естественных сигналах, которые обусловливают некоторые специфические формы поведения.

Биоакустика как отдельная область науки была признана после проведения 1-го международного биоакустического конгресса, состоявшегося в 1956 г. Появились новые способы оценки обработки и записи звуков животных, расширились знания об «акустическом» поведении. Следует признать, однако, что если в отношении зрительных сигналов уже к началу описанных выше исследований были известны «элементы» зрительного образа, имеющие важное значение для его опознания, то вопрос о том, какие качества звуков являются «признаками», необходимыми для опознания, до сих пор остается открытым.

При восприятии звука выделяется ряд его субъективных качеств, в частности громкость, высота, тембр, которые определяются соотношением физических параметров звука. Но есть и более сложные качества звуков, не поддающиеся описанию только при помощи соотношения физических параметров, например направление движения, изменение расстояния от источника, речеподобность по звучанию и многие другие.

Кроме того, изолированные слуховые события могут анализироваться совершенно иначе, чем те же события в определенном звуковом контексте, чему яркий пример составляют данные, полученные при сопоставлении закономерностей анализа отдельных звуков речи, слогов и слов.

Рассмотрение современных литературных данных, связанных с изучением анализаторной деятельности слуховой системы, позволяет выделить две крайние точки зрения на нейронные механизмы обработки сложных звуков. в слуховой системе животных. В соответствии с одной из них свойства стимулов должны быть полностью представлены в пространственно-временном узоре возбуждения нейронов разных уровней слуховой системы. При этом предполагается, что для опознания свойств стимула достаточно механизмов декодирования (расшифровки) пространственного и временного узора разрядов слуховых нейронов высших уровней слуховой системы.

Противоположный подход предполагает существование в высших отделах слуховой системы специализированных нейронов, выделяющих определенные признаки звуковых сигналов, которые используются организмом в процессе принятия решения о принадлежности стимула к тому или иному классу. Эта точка зрения является частным случаем исторически сложившегося и достаточно распространенного представления о том, что переработка информации в центральной нервной системе осуществляется в результате перехода от общего к частному.

Предположение, согласно которому одну из основных черт слухового восприятия составляет избирательное выделение и организация звукового потока, поступающего из внешнего мира, подтверждается как специальными психологическими исследованиями, так и наблюдениями из обыденной жизни.

Всем хорошо известно, например, что в многолюдном собрании человек легко переключает внимание с одного разговора на другой, а при восприятии музыкального произведения с двумя или более темами в разном частотном диапазоне — с одной темы на другую.

© 2008 - 2017 Звук и Слух  Копирование материалов сайта запрещено. Все права на публикуемые материалы принадлежат их правообладателям.