مرکز شنوایی سنجی و سمعک

باندهای 1 اکتاو و 3/1 اکتاو: باند های فرکانسی هستند که به ترتیب پهنای 1 اکتاو و 3/1 اکتاو دارند. طیف سیگنال های صوتی اغلب توسط فیلتر کردن سیگنال به باند های 1 اکتاو و 3/1 اکتاو مجاور آنالیز می شود و سطح rms  برای اجزایی که در هریک از باند ها می افتد اندازه گیری می شود. یک اکتاو برابر است با دو برابر یک فرکانس. ناحیه اکتاوی در سمعک موسیقی شامل 8 نوت در مقیاس است که هر نوت دو برابر فرکانس نوت قبل است.

باندهای بحرانی: نواحی فرکانسی هستند که گوش در آن مناطق مجموعه ای از صداهای با فرکانس متفاوت را جمع آوری می کند. در افراد دارای شنوایی نرمال مغز می تواند اصواتی را که بیشتر از یک باند بحرانی دارد به طور جداگانه شناسایی کند. باند های بحرانی در بالاتر از فرکانس 500Hz مقداری از اکتاو باندهای 3/1 اکتاوی باریک تر هستند و باندهای بحرانی در پایین تر از فرکانس 500Hz کم کم عریض تر ازباندهای 3/1 اکتاوی می شوند.

1.2.2 تقویت کننده های خطی و بهره :

بهره هر وسیله به صورت دامنه سیگنال خروجی از وسیله به دامنه سیگنال ورودی به آن سمعک اتیکن تعریف میشود. بهره هنگامی تعریف میشود که سیگنال های ورودی یا خروجی سیگنال های الکتریکی با دامنه های بر حسب ولت یا سیگنال های صوتی بر حسب پاسکال می باشند. اگر یک سیگنال ورودی  20mpa تقویت شود تا سیگنال خروجی 200mpa شود، بهره سمعک 10 برابر است. بهره ای که به این صورت بیان می شود بهترین بازتاب است از آن چه یک تقویت کننده ی خطی انجام می دهد: همه چیز را با ضرب سیگنال ورودی در یک مقدار ثابت بزرگتر می کند. یک سیستم تقویت کننده ی مشابه سیگنال ورودی 1mpa را به خروجی 10 mpa افزایش می دهد.

 معمولا ورودی و خروجی به عنوان یک سطح dB dBspl)) بیان می شوند قیمت سمعک بهره نیز به صورت سطح خروجی منهای سطح ورودی محاسبه می شود و بر حسب dB بیان می شود. در اولین مثال سطح سیگنال ورودی 60dBspl است، سطح سیگنال خروجی 80dBspl، بنابراین بهره 20dB است. در سراسر یک محدوده ی سیگنال های ورودی، تقویت کننده ی خطی یکسان همیشه سطح سیگنال خروجی 20dB بزرگتر از سطح ورودی می دهد. 

 شرح ذیل مرور مختصری از تاریخچه ی تکنولوژی سمعک است که بیشتر مبتنی بر  فصلی معتبر از  Sam  Lybarger(1988) است، کسی که بسیاری از ابداعات را در طی 50 سال گذشته در سمعک ایجاد کرده است. روش های تجویز سمعک در اینجا توضیح داده نمی شود چون در بخش 9.1 بررسی می شود.

تاریخ انواع سمعک ها به 5 دوران تقسیم می شود: آتیکی، کربنی، لامپ خلاء، ترانزیستوری و دیجیتال. بسیاری از خصوصیات فنی اشاره شده در این بخش توضیحات محدودی دارند که در قسمتهای بعدی توضیح داده خواهد شد. 

دوره ی آتیک : 

دوره ی آتیکی اولین بار زمانی شروع شد که یک نفر دستش را به حالت فنجانی پشت یک گوشش می گذاشت. این کار  5-10 dBتقویت در فرکانس های میانه و فرکانس های بالا از طریق جمع آوری صوت از ناحیه ای بزرگتر از آن که گوش به تنهایی می تواند جمع کند، فراهم می کند. این کار همچنین اثر پوششی بر صداهایی که از پشت می آیند ایجاد می کند. بنابراین به عنوان یک سیستم کاهنده ی خیلی موثر نویز حداقل در مورد اصوات فرکانس میانه و بالا عمل می کند. موثر ترین سمعک آتیکی با چیز هایی مثل شیپور، شاخ یا قیف ساخته شد. نمونه هایی از شیپور ها در 1673 و 1650 بدست آمده اند. مبنا این است که یک انتهای باز برای جمع آوری اصوات تا حد ممکن بیشتر داشته باشد. این انرژی از طریق یک افزایش تدریجی شیب در امتداد طول شیپور یا قیف به گوش منتقل می شود، اگر این شیب به تندی کاهش یابد بسیاری از صداها قیمت سمعک به جای اینکه به گوش منتقل شوند دوباره به بیرون برگشت می یابند. شیپورهایی که بلند باشند موثرترند.

پدیدهء همزمانی /غیرهمزمانی 

یکی دیگراز مکانیسمهایی که براساس آن قشر شنوایی دوصوت متفاوت درمان وزوز گوش را دریک یا دو بستر صوتی افتراق می دهد پدیدهء غیرهمزمان بودن آنهاست. بعبارتی برای کشف تفاوت بین دوپدیدهء صوتی حداقل فاصلهء زمانی بین شروع وخاتمهء ناگهانی اصوات حدود20تا40 میلی ثانیه ضروری است. بنابراین هرگاه فاصلهءسکوت بین دوتحریک از20میلی ثانیه کمترباشد، نرونهای قشر شنوایی قابلیت کشف دو پدیدهء صوتی را نخواهند داشت وآن جریان صوتی را به عنوان یک واقعهء صوتی ادراک می نمایند. درمورد تمیز کردن سمعک سیلابهای گفتاری هنگامیکه زمان شروع صدا یا فاصلهء بین خروج هوا از دهان وتولید صدای واکه   از 20 میلی ثانیه کمتر شود، ادراک سیلاب توسط قشرمغزدچار اختلال خواهدشد. بنابراین آستانهء ادراک افتراق برای ایجاد ناهمزمانی وادراک دوصوت گفتاری محزا معادل 20 میلی ثانیه است.

درمحیط زمینه اطلاعات فضایی درمورد یک منبع صوتی بدلایل انکسار،شکست، انعکاس و ارتعاشات مکرر اصوات درمحیط  مغشوش شده واعتبارکمی دارند. درصورتیکه اطلاعات زمانی اصواتی که همزمان وناهمزمان دریافت می شوند، نشانهء ارزشمندی درتعیین سمعک منبع مولد صوت وآنالیزمنبع صدا بشمار می روند.

 توجه انتخابی می تواند فرآیندپردازش را درفرکانسهای صوت مورد نظرتقویت نماید ودرفرکانسهایی که درمحدودهء توجه انتخابی قرار ندارند، تضعیف کند.

تغییرات زمانی درالگوی پاسخ عصبی تجزیهء بسترصوتی به ساختارادراکی شنوندگان هرمحیط وابسته است. پاسخی که توسط نرونهای قشرمغزبه فرکانسهای اصلی مقدم برفرکانس غیراصلی ارائه می شود، در یک دورهء تداوم صوتی 10ثانیه ای درمان قطعی وزوز گوش که نشانگر ایجاد تطابق عصبی است، کاهش می یابد. درحالیکه این تطابق نسبت به فرکانسهای غیراصلی مقدم برفرکانس اصلی کمتراست.

اساس سلولی مهارمقدم نامشخص است، اما به احتمال زیاد ناشی از یک مهارپس سیناپسی گابا که سبب کاهش فعالیت سیناپسی می گردد ناشی شود. تعامل مهاری بین پاسخهای سطوح مختلف عصب شنوایی، هستهء حلزونی، کولیکولوس تحتانی، ساختمانهای تحت قشری ومحیطی نیز وجود داردومهارمقدم درقشرشنوایی با پروسهءایجادمهاردرساختمانهای تحت قشری تشکیل می شود. بعبارتی مهارمقدم در ساختمانهای تحت قشری ومحیطی مقدم برمهارقشری است.

مکانیسم عصبی پیش توجهی تحت عمل انتخاب فرکانسی وپوشش مقدم افتراقی درتجزیهء ادراکی وقایع صوتی متوالی مشارکت دارد. نرونهایی در قشرشنوایی غیراولیه  وجود دارند که به طنین دریافت شده ازمحتوای طیفی اصوات مرکب حساس هستند. جمعیتهایی ازنرونها نیزبه ویژگیهای سطوح بالاترو خصوصیات غیرطیفی سیگنال حساس هستند، افتراق تنظیم سمعک ویژگیهای غیرطیفی سیگنال نیزمبتنی برکشف تفاوت اصوات جاری در بسترصوتی است.

تولید شنوایی / توهم پیوستگی 

پدیدهء دیگری که مکانیسم مشابهی با تجزیهء بسترصوتی دارد، توهم شنوایی یا استقرای شنوایی  نامیده می شود. دراین پدیده مغزبطورخودکار نقاط سکوت یک صوت منقطع را به یک واقعهء شنیداری پیوسته تبدیل می نماید وسبب ادراک  کاذب صوتی می شود که درواقع منقطع بوده است. دراین وضعیت اصوات منقطع، با فواصل انقطاع کمتراز20 میلی ثانیه، بطور خودکار توسط قشرشنوایی، به عنوان یک واقعهء آتیک ممتد استنتاج می شوند. بنابراین قشرمغز پتانسیل بالقوه ای دارد که لحظات فقدان تحریک سمعک استخوانی را ترمیم می نماید.

نرونهای قشرشنوایی الگوی زمانی وقایع آتیک را بازنمایی می کنند وبویژه اینکه باهمزمانی بسیار زیادی به نقطهء آغاز اصوات وابسته اند . هنگامیکه قشرمغزدوبسترشنوایی مجزارا ادراک می نماید، فعالیت بیشتری نسبت به هنگامیکه یک بستر شنوایی ادراک می نماید، خواهد داشت. درشرایط ادراکی مطلوب برای یک بسترشنوایی واحد، نرونهای فشرمغزبه فرکانس اصلی و غیراصلی  طیف صوتی پاسخ می دهند.درحالیکه درشرایط ادراکی مطلوب برای دوبستر شنوایی نرونهای قشرمغزفقط به فرکانس اصلی محرکات قیمت سمعک اتیکن حساس خواهندبود.

قشرشنوایی بعنوان یک کاشف پدیدهء صوتی عمل می نمایدوفعالیت جمعیتهای نرونی را دراستراتژی کدگذاری رهبری می نماید. دریک بسترصوتی که اصوات متعددی وجود دارد، هرگاه فرکانسهای اصلی یک صوت تقدم  برفرکانسهای غیراصلی صوت دیگرداشته باشند، پاسخ های قشرمغزکوچکترازهنگامی خواهدبودکه فرکانسهای غیراصلی درصف مقدم قرار بگیرند. بنابراین الگوی متضادی درپاسخهای قشرمغزبه فرکانسهای غیراصلی درمقابل فرکانسهای اصلی اصواتی که دریک محیط ارائه می شوند وجود دارد. مهاری که درفعالیت قشرمغزتوسط فرکانسهای اصلی مقدم برفرکانسهای غیراصلی ایجادمی شود، بزرگتراز مهارفرکانسهای غیراصلی مقدم برفرکانسهای اصلی خواهدبود. مهارافتراقی بزرگتری که درپاسخهای قشر مغزتوسط فرکانسهای اصلی بعنوان پوشش دهندگان مقدم صوتی بیماری گوش میانی ایجادمی شود را توسط نقشهء تونوتوپیک می توان توضیح داد. تجزیهءبسترصوتی، عبارت ازتفاوت پاسخ های قشرشنوایی اولیه (Al) به فرکانس اصلی وغیراصلی اصوات موجود دریک محیط آتیک  می باشد.

بنابراین یکی ازمدلهای تجزیهء بسترصوتی نشان می دهد که چگونه مهارافتراقی پاسخهای قشرمغزبه فرکانس اصلی که مقدم برفرکانس غیراصلی اصوات قرار گرفته است، تحت تاثیرفعالیت عصبی نرونهای موجود درمنطقهء تونوتوپیک قشرشنوایی اولیه، امکان تجزیهء فضایی اصوات را افزایش می دهد. ویژگی انتخاب فرکانسی وپوشش مقدم   نرونهای قشر شنوایی کاربرد سمعک برای افراد کم شنوا  اولیه دربسترهای ادراکی خاص که نیازمند توجه برای ادراک صوتی است،تسهیل می گردد.

اصواتی که ازمنابع فضایی متعدد منشا می گیرند، ویژگی فرکانسی وزمانی متفاوت دارند وازنظرماهیت آتیک توسط منابع مختلفی تولیدمی گردند، لذا ادراک آنها توسط مغز به عنوان وقایع صوتی متفاوتی نیز صورت می پذیرد. درمقابل اصواتی که هارمونیک هستند وافزایش /کاهش شدتی هماهنگی دارند از نظر ساختار آتیک متعلق به یک منبع صوتی بوده و سمعک oticon براساس طبقه بندی ادراکی مغز دریک گروه قرارمی گیرند که به اصطلاح هم مدوله نامیده می شوند.

آنالیزمنبع شنوایی یا پردازش تجزیه/ترکیبی ادراک شنوایی به سه بخش  همزمان ، متوالی وهدفمند تقسیم می شود. ادراک شنوایی همزمان ومتوالی، مکانیسم نوروفیزیولوژیک اتوماتیک واولیه  دارند که به یادگیری و توجه وابسته نیستند. درسطح پردازشی پایین تری قرار دارند، درحیوانات نیزمشاهده می شوند وتحت کنترل مکانیسمهای پیش توجهی ویادگیری منفعل قرار دارند.

پردازش شنوایی هدفمند تخت رهبری قشرگریز(نظارت قشربرساختمانهای تحت قشری) وچرخهء فعال عملکرد ساختمانهای قشری و تحت قشری قرار دارد واساس سازمان بندی ادراک شنیداری هدفمند را تشکیل می دهد. این جنبهءآنالیزمبتنی برتعامل فعال فعالیتهای توجهی، یادگیری اولیه ودیگرپردازشهای قشرگریزبا پایین ترین ردهء فعالیتهای پیش توجهی ساختمانهای تحت سمعک قشری است. 

تجزیهءبستر شنوایی  

شامل سازمان بندی ادراکی عناصر صوتی متوالی است که بستر شنوایی از کجا سمعک بخرم را به عنوان یک جریان صوتی وبراساس تجزیهء اجزای مولدآن بازنمایی می کند ویکی از اشکال مهم آنالیزمنبع شنوایی بشمارمی رود. تجزیهء بسترشنوایی درخفاش، ماهی، میمون ونوزاد انسان نیز گزارش شده است. مدلهای تئوری تجزیهء بسترشنوایی معتقدند که سازمان بندی ادراکی عناصرصوتی متوالی براساس اختلاف طیف اصواتی که دربسترشنیداری جاری هستند ایجادمی گردد،هرچند که سایرابعاد آتیک رانیز تاحدودی دراین امردخیل می دانند.

فرمانت : قله های پرانرژی درطیف گفتارهستند که دراثر ارتعاش تارآواها و رنس انواع سمعک ها اندامهاي مولد گفتار ايجاد مي شوند. ساختار فرمانت نقش مهمی در ادراك واكه هايي كه در فركانسهاي آن فرمانت قرار دارند، برعهده دارد.

 رابطه ای که بین فرمانت اول و دوم وجود دارد، درتشکل و تثبیت صدای واکه بسیار موثر است . 

بسامد  گفتار: نوسانات صوتی پایین (درفرکانس50 تا500 هرتز) بسامد گفتار نامیده می شود و درگویش سريع تر، بيشتر است. لحن، آهنگ، تكيه واطلاعات آوايي توسط بسامد گفتار کشف مي گردند و تمایز واکه (بخش پريوديك) از همخوان (بخش غيرپريوديك) را نیز ممکن می نماید.

طنین مجازی : دریک مجموعهء کلامی متشکل از واکه وهمخوان ، احساس زیر وبمی همخوانهایی که فرکانس بالا و پارگی پرده گوش شدت متوسط دارند ، توسط واکه¬ها منتقل می¬شوند. بعبارتی واکه¬ها حس فرکانس و طنین را در همخوانهایی با شدت 50 دسی بل بوجود می¬آورند. اگر شدت همخوان به حدود آستانهء شنوایی کاهش یابد توسط واکه های گفتاری پوشیده می شود و تشخیص آنها میسر نخواهد بود. حس فرکانس یا زیروبمی ایجاد شده در یک مجموعه¬ء ترکیبی ¬از همخوان و واکه به اصطلاح  طنین مجازی نامیده میشود و حاصل فرآیند پردازش مغزی است که به سبب حافظهء شنوایی و مشارکت قشر شنوایی ایجاد می گردد. در این پروسهء پویای مغزی کلیهء اطلاعات صوتی دریافتی از میسر صعودی شنوایی کدگذاری می شوند و پردازش با حداقل سرعت 2000 کد در ثانیه انجام می پذیرد.  

گفتار:

گفتار، مهم ترین نمود ارتباط کلامی است و یک ویژگی صرف انسانی بشمار می رود. گفتار، جریان 3تا6 سیلاب در ثانیه است. جریانی درمان قطعی وزوز گوش از اصوات مرکب که ويژگي فركانسي و زماني متفاوت دارند. ویژگی آواهای گفتاری، بسته به موقعیت قرارگیری آنها در هجا، کلمه، عبارت یا جمله متغیر است(27). فرکانس اصلی با تعداد ارتعاشات تارآواها در واحد زمان، تعیین می شود. زیرا تارآواهایی که به فاصلۀ کمتری قرار دارند، نرم تر از تار آواهای دورتر هستند.

اصوات گفتاری، ویژگی سینوسی ندارند وهمواره هارمونیک هستند. فرکانس آنها مضارب صحیحی از فرکانس اصلی است. این هارمونیکها توسط اندامهای تولیدی گفتار (زبان، لبها، دندانها) فیلتره می شوند و در تولید اصوات گفتاری مختلف مشارکت می یابند و به سبب تغییر رنسی تارآواها، اصوات مختلف ایجاد می شود. بدین ترتیب هارمونیکهای اصلی هر فرکانس اصلی تقویت می شوند و دامنۀهارمونیکهای کم اهمیت تر کاهش می یابد. سمعک چیست فرمنتهایی که مرتبط با قلل اصلی طیف گفتارهستند، دراثر این فیلترینگ تشدید می شوند. بنابراین اصوات گفتاری توسط طیف فرکانسی فرمانت اول، دوم یا سوم مشخص می شوند . 

واکه:

 واکه ها اصوات یک گفتارهستند که در لحظاتی از زمان، توزیع انرژی یکنواختی در طیف صوتی دارند. کم فرکانس­ترین و شدیدترین بخش یک مجموعه­ء صوتی را تشکیل می دهند. طنین یا زیر وبمی صدا توسط واکه­ها دریافت می­شود .

همخوان:

اصوات غیریک گفتار هستند که به دلیل اینکه طیف فرکانسی وسیع و زمان تولید بسیار کوتاهی بهترین برند سمعک  دارند و از نظر مکانیسم تولید سایشی و یا انفجاری هستند به عنوان اصوات غیر مدوله یا غیرپایدار بشمار می­روند. تمایز و درک گفتار مبتنی بر همخوانهاست .

بعد از كاهش ورودي ،نورون ها در سنجش شنوايي ،ساقه ي مغز سمعک نامرئی در بن بست مركزي در حلزون(در هنگامي كهتعدادي از مداخلات سيناپسي پيوسته هستند)ممكن است نشان دهندكندي پاسخ ها را به هر صدايي ،افزايش آستانه ها،وكاهش در اندازه ي صدا(Frisina.2001)

به طور شگفت آوري ، هر چند كمي كاهش سلولي سراسري وجود دارد. سمعک اتیکن در موش ها شبيه پيرگوشي حسي آسيب شناسي هست،بيشترين كاهش عصبي كه ظاهر شده در محدوده ي مركز حلزون مي باشد. مغز داراي بيشترين تغيير وتحول است،در اينكه ،در بين سلول ها آماده ي اتصال و تغيير دادن به وسيله ي زندگي آزمايشي مي باشد.اگرچه تغييرات مركزي رابطه ي زماني يا مكاني عمومي ندارند با ايجاد(آغاز)بيشتر سلول هاي بيشتر مي باشد.

گنجايش شكل و محور كردن سيناپس ها احتمالاً زياد كردن(بالا بردن) سازگاري با مغز مي باشد.حتي با افزايش سن اين احتمال وجود دارد.مطالعات شناخته شده ي بازنويسي بالاتر از سنجش شنوايي مركزي بعد از كاهش وابستگي سني در پيرامون ورودي مي باشد.فركانس سلول بالاي نورون ها در عمده ي شنوايي قشري ممكن است بعد از انحطاط شديد پايه حلزون، حساسيت نشان دهدبه فركانس هاي كم تر. حساسيت زياد مركزي مجزانمي شود و غير فعال نمي شود پيرامون پاتولوژي اما در عوض يك تغيير مكان را تحمل مي كند،در سمعک استارکی اعتدال آزمايش و ورودي را به ميزان بازگشت جلوگيري مي كند.اين ميزان برگشتي منجر به اين مي شود كه سراسر آن فركانس هايي كه حلزون را تحريك مي كنند بقاياي آن تا حدي سالم ودر يك برتري خاص قرار دارد.با وجود اينكه ممكن است كه بعضي خصوصيات را در برگيرد از اين شكل پذيري مغز در كاهش اثر انحطاط حلزون و كاهش بر آورد كردن اطلاعات مي باشد.

شنوايي مركزي در نتيجه ي انحطاط دوره اي

تغييرات وابسته به سن در پيرامون سيستم شنوايي مركزي شكل هاي سمعک نامرئی مختلفي دارد واثرات مختلف روي درك شنوايي را نشان مي دهد.بنابراين اهميت تشخيص بين اثرات مستقيمي كه سالخوردگي روي شنوايي دوره اي(وابسته به محيط)و سيستم شنوايي مركزي عصبي (ACNS)دارد،و ترتيب واثرات وابسته به محيط پاتولوژي تنها روي عملكرد (ACNS)اثر دارد.اولاً،اگر ما به مشاهدات قبل تر بنگريم،بيشترين مشاهدات اثرات وابسته به محيط پاتولوژي هستندو انتظار مي رود به افزايش آستانه هاي شنوايي،كاهش ميزان حركت(از طريق  كاهش تراكم خطي) وكاهش فركانس هاي تفكيك پذير(دقت)هر دو از پيرگوشي حسي و سمعک اتیکن عروقي مورد انتظار مي باشدبراي نشان دادن همه ي اثرات 3گانه ،ازراه سلول هاي مويي مياني بيروني فعاليتشان را پردازش مي كنند.(همان چيزي كه در بخش هاي 9و10ديديم)

بالا بردن آستانه ها،به طور مسلم اختلال ايجاد شده را بازيابي مي كند.علاوه براين صداي انتشار يافته و كاهش حركت و بويايي،با ارائه ي طيفي از محركات آن را از حالت طبيعي خارج مي كند.صداي موضعي ممكن است موجب اختلال شود و پيرگوشي عصبي ايجاد كند.زيرا اعضاي كورتي مستقيماً آوران دريافت نمي كنند،ميزان آستانه هاي حساسيت،ميزان تحرك،وتن فركانس از نورون هاي آوران گذران فردي ممكن است طبيعي باشند(بستگي به اين دارد كه ؛آيا سلول مويي داخلي سيناپس آوران آن به طور عادي در حال كار مي باشد.)

رابطه ي زماني يا مكاني فعاليت شنوايي مركزي با تغييرات اندكي وظيفه ي بازيابي را انجام سمعک استارکی مي دهد.يادآوري بخش 11،هر چند كه دوره اي باشدفراواني عصبي (ممكن است نورون هايي داشته باشد كه ميزان گسترده ي حساسيت وحدي از پويليي وتحرك عصب دهي وسلول هاي مويي مشخص).

براي حفاظت در برابر طيفي از محركات مهم مي باشد. پيرگوشي عصبي باعث كاهش حشو سودمند مي شود.نمايشي از طيف محركات وشايد بازيابي سيگنال هاي صدا باشد.فيزيولوژي چگونگي اثرات انحطاط روي (ACNS)؟