При оценке абсолютных положений источника сигнала в присутствии шума оказалось, что точность анализа пространственной информации различается по трем осям: ошибка для лево-правого и верхне-нижнего направлений была значительно ниже, чем для передне-заднего направления. Последняя была не только больше по величине, но и быстрее ухудшалась с уменьшением отношения сигнал/шум. Однако, если влияние шума на локализацию неподвижных звуковых источников, а также на оценку движения в азимутальном направлении активно изучалось в различных научных лабораториях, то способность человека оценить параметры радиального движения звукового источника в шуме до сих пор не исследовалась и стала задачей нашей работы. Сначала нами была обоснована и изучена модель движения, состоящая из последовательности импульсов, линейно модулированных по амплитуде и частоте. Обладая большим числом параметров, эта модель позволяла имитировать многие признаки движения: изменение амплитуды и спектра при изменении расстояния до источника, непрерывность, равномерность и различную скорость движения. С помощью этой модели нами были определены условия, при которых воспринимается непрерывное движение; установлены основные физические параметры акустической стимуляции, формирующие приближающиеся и удаляющиеся звуковые образы. Далее нас интересовал вопрос: каким образом изменится оценка человеком приближения и удаления в шуме? Результаты двух примененных при ответе на этот вопрос методов - психоакустического и электрофизиологического, хорошо согласовывались между собой.

В психоакустическом исследовании участникам эксперимента предлагалось определить направление движения (приближение или удаление) в условиях тишины и на фоне непрерывного белого шума среднего уровня интенсивности. В условиях шума число ошибок при определении направления движения возросло почти в 1,5 раза. Причем, если число ошибок при оценке приближения изменилось незначительно, то для оценки удаления этот показатель увеличился в 3 раза. Способность определить приближение звукового источника сохранилась, а способность оценить удаление значительно ухудшилась. В результате, в шуме соотношение числа ошибок при оценке удаления по сравнению с приближением стало 1:1, тогда как в тишине оно было 1:3. Другими словами, "выравнивание" правильности опознания направления изменения амплитуды по количеству ошибок, свидетельствует о большей помехоустойчивости восприятия приближающихся сигналов и об отсутствии преимуществ в восприятии приближения и удаления звука на фоне шума средней интенсивности.

В электрофизиологическом исследовании мы провели сравнение амплитуды длиннолатентных слуховых вызванных потенциалов в ответ на сигналы, моделирующие приближение и удаление звукового источника. В тишине величины вызванных ответов на "приближение" и "удаление" звукового источника существенно различались (в 1,5 - 2 раза). На фоне непрерывного шума ситуация изменилась неожиданным образом: если ответ на удаление уменьшался примерно вдвое, то ответ на приближение почти не изменился. Эти показатели электрической активности мозга четко коррелировали с правильностью оценки направления движения. Действительно, высокая амплитуда ответа определяет "четкость" полученной слуховой системой информации о сигнале, и, соответственно, возможность правильной ее идентификации. Малая амплитуда, наоборот, свидетельствует о неопределенности информации и коррелирует с большим числом ошибок при ее оценке. Эти данные соотносятся также с биологической значимостью приближения и удаления звучащего объекта: определение качества приближающегося объекта более важно.

Чтобы избежать столкновения с звучащим объектом, нужно определить наличие опасности и узнать в каком направлении движется объект. Известно, что при уменьшении длительности звучания способность оценить направление движения звука нарушается до полной невозможности определить этот признак. Важным параметром для оценки этой способности является минимальная длительность сигнала, при которой еще можно дать точную оценку направления движения. По нашим данным в условиях тишины эта величина составляет 400 мс, а наличие непрерывного шума с уровнем интенсивности до 40 дБ не влияет на этот параметр восприятия. Таким образом, с точки зрения возможности избежать столкновения с движущимся звуковым источником фоновый шум среднего уровня интенсивности относительно безопасен.

До сих пор нами рассматривалось действие непрерывного шума. В реальных ситуациях, однако, шумовая помеха имеет непостоянный, прерывистый характер. Если сигнал и шум разделены во времени, то говорят о последовательной маскировке. В зависимости от порядка, в котором следуют шум и сигнал, различают прямую и обратную маскировку. Когда первым звучит шум, за которым следует сигнал, маскировку называют прямой. Действие этой маскировки определяется главным образом механоэлектрическими процессами в периферических отделах слуховой системы и завершается в течение 50 мс. При обратной маскировке первым звучит сигнал, за ним следует шум. В этом случае действие маскировки связано также и с анализом информации в центральных отделах слуховой системы и для процессов распознавания сигнала оно существенно больше. При исследовании действия обратной маскировки на восприятие модели радиального движения мы обнаружили, что такая маскировка может не только затруднять анализ признаков сигнала, но и при определенном интервале времени между сигналом и маскером ускорять принятие решения при оценке направления движения. Так, уменьшение времени реакции выбора наблюдалось при временной задержке сигнала относительно маскера на 500 мс.

До сих пор мы рассматривали шум как нечто внешнее, привнесенное. А как же будут вести себя различные отделы слуховой системы человека - воспринимающие, передающие и обрабатывающие информацию о внешних звуках на фоне собственной речевой активности? Попытка ответить на этот вопрос была сделана с помощью электрофизиологического метода. У здоровых людей с хорошим слухом от поверхности черепа отводили слуховые потенциалы, которые возникали на щелчок. Схема изменения в шуме волн электрических потенциалов с разными скрытыми периодами, связанных с активацией различных структур слуховой системы, представлена на рис. 5. При "активном пении", когда человек воспроизводит мелодию электрическая активность слухового нерва на щелчок незначительно возрастает или не изменяется вообще, как и при действии внешнего шума. Слуховой вход остается "открытым" для всех звуков. Иная картина наблюдается для волн со скрытыми периодами до 20-40 мс, соотносящихся с активностью подкорковых слуховых ядер. Они немного увеличиваются на фоне шума и прослушивания записанного на магнитофон пения испытуемого (внешний звук), но резко возрастают при включении собственного голоса. Следовательно, на уровне подкорковых отделов мозга работает не только механизм выделения сигнала из шума, но и механизм "усиления" внешних сигналов на фоне звуков, активно продуцируемых человеком. "Усиленный" потенциал имеет больше шансов перераспределяться в равных долях по разным отделам мозга. Волны со скрытыми периодами до 100 мс, отражающие приход сенсорного стимула в кору головного мозга, мало изменяются по величине на любом звуковом фоне : даже при активации собственного голоса они почти не отличаются от потенциалов, зарегистрированных в тишине. Это значит, что эти волны приходят к коре уже после перераспределения слуховой информации на подкорковом уровне и слабо отражают процессы взаимодействия сигнала и голоса. В то же время волны потенциалов со скрытыми периодами более 200 мс резко уменьшаются при голосовой активности. Если учесть, что корковые потенциалы со скрытым периодом порядка 300 мс (225-400 мс у разных людей) соотносятся с окончательным опознанием стимула, с его идентификацией, то уменьшение именно этого комплекса волн на фоне речеголосовой активности может отражать механизм выбора, в основе которого всегда лежит подавление одной реакции за счет другой. Поскольку в наших исследованиях человек по инструкции должен был следить за правильным использованием голоса, не исключено, что уменьшение поздних корковых волн слухового потенциала было связано также и с направленностью внимания.

Итак, широкополосный шум низкого и среднего уровней интенсивности позволяет человеку удовлетворительно анализировать звуковую информацию и выполнять сложные задачи, связанные с анализом признаков звука. Мы наблюдали две ситуации, в которых действие шума может даже улучшать восприятие полезного звукового сигнала: 1. действие шума слабой интенсивности (до 20 дБ) заглушает внутренние шумы организма и создает своеобразный звуковой "комфорт"; 2. шум, следующий за сигналом через определенный промежуток времени (0,5 с) улучшает его распознавание. И еще один важный вывод : на фоне собственной речи человек получает звуковую информацию извне без помех и лишь процессы, происходящие на уровне коры головного мозга, вероятно связанные с направленностью внимания, влияют на ее дальнейшее осознание и использование человеком.

Каков же диапазон практического приложения результатов исследований, о которых шла речь выше? От звукового оформления компьютерных игр и создания "виртуальной акустической реальности", до подготовки летного состава различного назначения и оценки условий работы летчиков-космонавтов. Проблема имеет также медико-технический и чисто медицинский аспект. В первом случае речь идет о разработке методов защиты от разных по природе и уровню шумов. Во втором - о возможностях компенсации собственных ушных шумов и снижения помехоустойчивости слуха при патологических процессах и травмах. Эти и многие другие вопросы находятся в сфере нашего внимания и будут исследоваться при выполнении текущего гранта. Авторы искренне надеются, что их теоретические и экспериментальные разработки будут в ближайшем будущем затребованы в практической работе как врачей, так и создателей новых поколений тренажеров для самых разных групп операторов

обсудить на форуме

  CПИСОК СТАТЕЙ