ÉSZLELÉS A hallás.

Az előadások a következő témára: "ÉSZLELÉS A hallás."— Előadás másolata:

1 ÉSZLELÉS A hallás

2 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

3 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

4 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

5 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

6 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.

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

8 … 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

9 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

10 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

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

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

13 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

14 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)

15 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

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

17 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

18 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

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

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

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

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

23 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.

24 Összefoglalás – a hallás élettana

25 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.

26 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.

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

28 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.

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

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

31 A hallóideg Kb 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

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

33 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 * **

34 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.

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

36 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

37 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:

38 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

39 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

40 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.

41 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.

42 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

43 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)

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

45 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

46 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”

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