ÉSZLELÉS A hallás

Ismétlés Környezetünkből nyert információk – bizonyos modalitásokhoz szükséges a közvetlen ingerlés, míg másokhoz távolabbi ingerek is elegendőek Az utóbbi kategóriához tartozik a látás mellett a hallás is A látás után talán a második legtöbbet vizsgált érzékelési modalitás

Több-e, más-e, mint a látás? Bizonyos szituációkban más modalitásra is/jobban támaszkodunk Ezek a hallás esetén: Tájékozódás sötétben Néha hamarabb hallunk, mint látunk, így akár irányíthatja látásunkat is Speciális helyzetekben plusz információt hordozhat (dinnyevásárlás) Vakok

Ami a látásnál a fény… … az a hallásnál a hang Létrejötte: valamilyen mechanikus úton rezgések keletkeznek Rezgés Fül Hallás Közeg (levegő) A molekulák sorra ütköznek egymással Ha a rezgés elég erős

A hang A rezgés hat a környezetre, a középponttól távolodó terjedő hullámok keletkeznek (ld.: pocsolya) Ezek a hullámok jelentik az akusztikus energiát, azaz a hangot. Ehhez kell: egy közeg valamely vezetési sebességgel Gáz < Folyadék < Szilárd halmazállapot

Látástól való különbség A hanginger vagy megkerüli a tárgyakat vagy átmegy rajtuk Akusztikus energia → felület → egy része visszaverődik (=visszhang), míg másik része elnyelődik. Ez utóbbi mennyisége függ az elnyelő anyag minőségétől.

A hang definíciója… Hang: akusztikus energia, az egymáshoz csapódó molekulák ütközéseinek sorozata Az idő függvényében ábrázolva ideális esetben egy sinus hullámot kapunk

… és jellemzői Amplitúdó: az alapszinttől való eltérés Kis: gyenge hang Nagy: erős hang A hangforrástól távolodva fokozatosan csökken Mértékegysége a decibel (dB) Létezik egy decibel-skála, mely különböző hangszinteket különböztet meg

A decibel-skála Bizonyos elemei: 0: hallásküszöb 10: normál légzés 60: kétszemélyes beszélgetés 80: porszívó 100: földalatti zaja 120: légcsavaros repülőgép felszálláskor 160: szélcsatorna 80 felett: veszélyes tartomány 110 felett: tartós fennállás esetén halláskárosodás 130 felett: fájdalmas

Egyéb jellemzők 2 Hz 4 Hz Idő 1 mp Frekvencia: másodpercenként hány ciklus Hullámhossz: egy periódus (ciklus) alatt megtett út Alacsony frekvencia → nagy hullámhossz Magas frekvencia → kis hullámhossz Bármely hang leírható sinus hullámok segítségével (v.ö.: Gábor-foltok) Idő 1 mp 4 Hz 2 Hz

Zaj Sok, véletlenszerűen összeadott hullámkomponens A legtöbb hang összetett, de frekvenciái bizonyos idői szerkezettel rendelkeznek A hallórendszer feladata: az összetett hangokat egyszerű összetevőkre bontani

A hallórendszer Fül Hallópálya Agyi struktúrák Külső fül Középfül Belső fül Hallópálya Agyi struktúrák

A külső fül Szemmel látható része a fülkagyló, melynek fontos szerepe van a lokalizációban Hallójárat: egy hajlított cső, szerepe: némileg fokozza a hangerősséget Dobhártya: egy ovális hártya, ami mozgást végez

A középfül A dobhártyát követően: egy kamra, benne 3 csontocska: Kalapács (malleus) Üllő (incus) Kengyel (stapes) Ovális ablak A 3 csontocska szerepe: a közegváltás miatti dB-veszteség korrigálása (kb. 30 dB)

A belső fül A félkörös ívjáratok A csiga Feladatuk: a testtartás és az egyensúly megőrzése A csiga ebben speciális receptorok, melyek a hangokat közvetítik összecsavart, folyadékkal teli Mechanizmus röviden: ovális ablak – rezeg – nyomáskülönbség a csigában lévő folyadékban – receptorok mozognak – hangot észlelünk

A csiga Részei: alap, csúcs, és a benne lévő három kamra vesztibuláris csatorna csigavezeték dobcsatorna Corti-szerv alaphártya

A kamrák Vesztibuláris csatorna Csigavezeték Dobcsatorna Az 1. és a 2., valamint a 2. és a 3. között egy hártya található A kamrák párhuzamosak egymással és az 1. és a 3. a csúcsnál egybeér, így az őket kitöltő folyadék kémiai összetétele azonos

A csigavezetékben lévő folyadék összetétele eltér ettől (GV-i folyadékhoz hasonlít) A hártyákat leszámítva a csiga fala kemény, ütésálló csont Vesztibuláris csatorna: kengyel – ovális ablak – csiga alap Dobcsatorna: kerek ablak – csiga alap A két ablakon rugalmas hártya, ezek biztosítják a nyomáseloszlást a csigában

A csigavezeték Ebben van egy összetett szerkezet, a Corti szerv. Itt vannak a receptorok, a belső fülön áthaladó rezgésekre válaszul idegi impulzusok jönnek létre

A Corti szerv Az alaphártya tetején, a csigavezeték teljes hosszán végigfut Felépítése: Fedőhártya Belső szőrsejt Külső szőrsejt

A két receptortípus – A belső szőrsejtek az alaphártyán ott, ahol a fedőhártya kapcsolódik 1 sorban helyezkednek el kb. 3500darab palack alakú támasztósejtek veszik körül

A két receptortípus – A külső szőrsejtek Kb. 12000 darab 3, 4 vagy 5 sorban helyezkednek el Henger alakú Folyadék veszi körül Csak ezek érintkeznek a fedőhártyával Mindkettő végén csillószőrök vannak

A folyamat A vesztibuláris csatornában és a dobcsatornában lévő folyadék megrezeg – az alaphártya is rezeg – a szőrsejtek csillói elmozdulnak – elektromos változás jön létre – hallóidegek (VIII. agyideg) – központi idegrendszer Ebben a folyamatban a belső szőrsejtek a főszereplők, a hallóidegrostok a külső szőrsejtektől csupán az összinformáció 5%-át kapják. A külső szőrsejtek szerepe: a felerősítés.

Összefoglalás – a hallás élettana http://www.youtube.com/watch?v=PeTriGTENoc&feature=related

Elméletek az alaphártyáról I. A frekvencia-elmélet: Rutherford Az alaphártya a csigán belüli nyomásváltozásoknak megfelelően rezeg (azaz a hanginger frekvenciájának megfelelően) Probléma: 1; az alaphártya nem mindenhol ugyanolyan vastag, 2; egy idegsejt nem képes mp-ként 1000-nél többször kisülni – erre megoldás: a sortűzelmélet.

Elméletek az alaphártyáról II. Helyelmélet: Helmholtz A csigában lévő folyadék különböző frekvenciájú rezgései az alaphártya különböző részeinek elmozdulását eredményezik. (v.ö.: zongorahúrok) Probléma: 1; az alaphártya nem különálló rostokból épül fel, inkább egy folyamatos gumiszalaghoz hasonlít, 2; az alaphártya laza.

Elméletek az alaphártyáról III. 1961: Békésy György – Nobel-díj Hasonló a helyelmélethez, az alaphártya egy a csúcsánál szélesebb és vastagabb “gumiszalag” Modellje:

Útvonal – oda és vissza A levegőben keletkezett hang → A dobhártya mozgása → A hallócsontocskák mozgása → Az ovális ablak mozgása → A folyadékban keletkezett nyomáshullámok → Az alaphártya elmozdulása → A szőrsejtek ingerlése Visszafelé is teljesül, pl.: fülcsengés.

Hallópályák A csiga feladata: a hangenergiából idegi jelet hoz létre. További út: belső fül → hallóideg → számos pálya → temporalis lebeny.

A pályák feladata A különböző pályák más – más információt dolgoznak fel A; hanglokalizáció: honnan jön a hang? B; mi is ez a hang?

A hallóideg Kb. 50000 egyedi idegrostból épül fel. Ezek a belső fülben elhelyezkedő idegrostok axonjai, az információ szállításának aránya: 95%:5% (belső:külső) A rostok inger hiányában is aktívak Hang → a tüzelési arány időlegesen megnő

Egyéb jellemzők Az adaptáció jelensége Minden hallóidegrosthoz tartozik egy hangerőküszöb-grafikon

A hallóidegen túl Hallóideg → nucleus cochlearis → oliva superior → colliculus inferior *: monaurális (egy fül kell hozzá) **: binaurális (két fül kell hozzá) Az oliva superiortól beszélünk magasabbszintű feldolgozásról * **

Binaurális sejtek Két típusa van: Mindkét fülbe jutó hang aktiválja Egyikbe aktív (az alacsony frekvenciát preferálja), másikba gátol (a magas frekvenciát preferálja) Ma: a binaurális sejtek a forrásnak a fejhez viszonyított helyére vonatkozó információkat dolgozza fel.

Binaurális jelzőmozzanatok I. HONNAN? – ha a hang középről jön, akkor ugyanakkor halljuk, ha nem: Fülek közötti időkülönbség Fülek közötti hangerősségkülönbség

Binaurális jelzőmozzanatok II. MI? – Hangok azonosítása A rostok egy adott frekvenciatartományra vannak hangolva, ez a jelleg magasabb szinten is megmarad, de szűkebb lesz a tartomány. Corpus Geniculatum Mediale: módosítja a hallási érzékenységet Kéreg: tonotópia

Hallhatósági függvény Itt is érvényesek a pszichofizikai fogalmak, pl.: küszöb Hangerőküszöb: csendes környezetben, a legkisebb, már hallható hang A függvény normál állapotban és károsodás esetén:

Halláskárosodások Az egyik leggyakoribb testi károsodás Széles spektrumú – az egészen enyhétől a nagyon súlyosig Legsúlyosabb: süketség Nehéz eldönteni, hogy melyik károsodás a súlyosabb – Helen Keller szerint a hallás, ez szociálisan helyez perifériára Törvényileg: 82 dB-nél halkabbat nem képes meghallani → süket

Csoportosítás Vezetési (perifériás) zavarok A külső- vagy a középfül károsodása, jellemzője: az érzékenység valamennyi hangfrekvenciájára egyaránt hat Érzékszervi – idegi károsodás: A belső fül vagy az agy károsodása A; valamennyi frekvenciára B; csupán 1 tartományt érint

Vezetési zavarok Fülzsír felhalmozódása → hallójárat tisztítása Gyulladás → folyamatos felhalmozódás → dobhártya kireped → néha a gyulladás átterjed a csontos kamrára (kezdetben antibiotikum, legvégső esetben sebészi beavatkozás) Középfül betegsége: otoszklerózis: a kengyel fokozatosan mozgásképtelenné válik. Oka: a csont közelében szivacsos anyag halmozódik fel, ez idővel megkeményedik. Főleg fiatal felnőttkorban, nőknél gyakoribb. Kezelése: sebészileg. Ha átterjed a csigára, akkor már a műtéti beavatkozás sem segít. Segítség lehet: hallókészülék.

Érzékszervi és idegi károsodás Öregedés: presbyacusis → fokozatosan kevesebbet hallunk a magas frekvenciájú hangokból (30 év →15000 felett, 50 év →12000 felett, 70 év →6000 hertz felett nem hallunk). Csökken a csiga rugalmassága, és a környezeti hatások is szerepet játszanak. Hangos zajok → enyhébb esetben átmeneti küszöbeltolódás, de lehet tartós károsodás is. Narkotikumok: dohányosok → alacsony frekvenciájú hangokat kevésbé hallanak meg, aszpirin → átmeneti fülcsengés.

Észlelésben Állatok hallása → sok állatfaj a térbeli tájékozódáshoz használja (denevér) Hangosság: a hangerőre vonatkozó szubjektív érzet → mérése: nagyságbecsléssel vagy magasság-összeméréssel Hangmagasság: a hallásnak az a jellegzetessége, hogy a hangokat az alacsonyaktól kezdődően a magasakig sorrendbe lehet rakni

Hangfelismerés Környezetünkben rengeteg hang szól egyszerre, ezeket mégis jól el tudjuk különíteni Spektrális tartalom: közeli frekvenciákat egy csoportba sorolunk (de: 2 női hangot is meg tudunk különböztetni!) Azonos idői lefutás: mint a hajón a legénység (önmagában ez nem elég ld. kvartett) Spektrális hamonikusok: harmonikus hangok egy csoportban (pl.: 440, 880, 1320Hz)

Hang lokalizálása Két paraméter: szélesség és magasság Fülek közötti időkülönbség (max 0.6ms) Tévesztési kúp (ezen belül nehéz a pontos lokalizáció)

Duplex elmélet Mikor mi számít? Vannak hibák, melyek korrigálhatók: A fülek közötti időkülönbségre alacsony frekvenciájú hangok esetén támaszkodunk A fülek közötti hangerősség különbözőségére magas frekvencia esetén Vannak hibák, melyek korrigálhatók: Fej mozgatásával Ezért van a fülkagyló

Van-e fontossági sorrend? Melyik észlelési modalitás esik jobban latba az agyunknak? A látás vagy a hallás? Módszer: pszeudofon használata → inkább a látásunknak hiszünk, ami még a hallásunkat is „átirányítja”

Irodalom Sekuler, R. – Blake, R.: Észlelés IX. – X. fejezet Kísérleti rendszer: data.cogsci.bme.hu/kisreg