Психоакустика. Методика измерения слуховых порогов

19 Февраля в 18:30 2444 0


Метод границ

Это наиболее распространенный метод измерения абсолютных слуховых порогов на разных частотах. Оценка обнаружения слуховой системой тонов разной частоты и определение количественных значений этого обнаружения, обеспечивается построением аудиограммы. Аудиограмма представляет собой кривую зависимости абсолютных порогов слышимости от частоты звукового сигнала.

Рассмотрим измерения при оценке порога обнаружения звукового сигнала как основу измерения аудиограммы человека. Испытуемому предъявляется сигнал определенной интенсивности. В случае его обнаружения обследуемым, интенсивность сигнала уменьшается до тех пор, пока испытуемый сообщает по речевому отчету или какой-либо двигательной реакцией (например, нажатием кнопки), что сигнал продолжает им восприниматься.

При отсутствии такого подтверждения (т.е. при указании на то, что сигнал более не воспринимается) интенсивность стимула вновь увеличивается до тех пор, пока сигнал вновь уверенно не воспринят. Затем интенсивность вновь уменьшается и увеличивается, и после трех-четырех изменений интенсивности и усреднении результатов этих трех-четырех измерений выносится суждение о так называемом абсолютном пороге на данной частоте сигнала.

Следует иметь в виду, что порог (а, строго говоря, результат любого психоакустического измерения) является понятием статистическим. Это означает, что его значения могут варьировать от одного предъявления стимула к другому, и поэтому определение величины порога требует многократного предъявления звуковых стимулов и их последующего усреднения. При такой процедуре достигается значение наиболее близкое к истинному значению измеряемой величины.

Психометрическая функция измерения абсолютного порога слышимости
Психометрическая функция измерения абсолютного порога слышимости.
По оси абсцисс - уровень звукового давления в дБ; по оси ординат % ответов - "сигнал обнаружен". Штриховой линией обозначена вероятность обнаружения сигнала равная 0.5, принятая за абсолютный порог слышимости (процент ответов наружения звукового сигнала равен 50), так и уровень интенсивности, при которой этот порог зафиксирован

При методе установки, в отличие от предыдущего метода, изменение измеряемого параметра сигнала регулируется самим обследуемым. Другими словами, обследуемый получает инструкцию четыре раза на самом себе провести измерения порога обнаружения звукового сигнала. При этом вся основная процедура измерения, изложенная при описании метода границ, сохраняется той же.

Наконец, последний классический метод измерения порогов, метод постоянных стимулов, не предполагает направленного увеличения или уменьшения измеряемого параметра сигнала, как это происходит при использовании двух предыдущих методов. Разные значения измеряемого параметра представляются обследующим лицом в случайном порядке (обычно используют 10 разных значений измеряемого параметра сигнала) и повторяют их многократно (например, каждую интенсивность по 10 раз).

Оценка порога обнаружения сигнала или порога различения одного сигнала от другого предполагает критерий, который может выбрать сам экспериментатор. Например, интенсивность считают пороговой, если обследуемый в 75% ответов отвечает "слышу". Однако обычно за критерий порога выбирают процент правильных ответов, равный 50%. Заметим, что характер представленной кривой обычно называют "психометрической функцией", так как она весьма типична для обширного класса психофизических измерений на человеке, независимо от сенсорной модальности (зрение, обоняние, вкус) оцениваемого сигнала.

Рассмотрим еще один метод психоакустической оценки параметров звуковых сигналов, близкий к классическим методам и получивший название метода шкалирования. Необходимость рассмотрения этого метода определяется тем, что при количественном измерении ряда субъективных характеристик восприятия звуковых сигналов (например, при построении шкалы восприятия высоты тона) используется именно метод шкалирования. Суть метода близка к методу установки: испытуемые сами регулируют какой-либо из параметров предъявленного звукового сигнала.

Однако, в отличие от метода установки, обследующее лицо предъявляет испытуемому какой-либо сигнал (эталон) и просит его установить измеряемый параметр звука, численно отличающийся от эталона. Так, испытуемый получает инструкцию установить измеряемый параметр в 2 раза больше (процедура обозначается как мультипликация) или в 2 раза меньше (процедура фракционирования), чем этот же параметр в эталонном сигнале. Например, тон частотой 1000 Гц обладает определенным субъективным коррелятом восприятия, обозначаемым как высота тона.

Согласно инструкции, испытуемый должен увеличить воспринимаемую им субъективно высоту тона (а не физическую частоту тона в Гц!) в два раза, по сравнению с высотой эталонного сигнала. Это увеличение в два раза, естественно, имеет в виду определенное увеличение физического значения частоты тона в Гц, которое учитывается на графике. Далее используются и другие эталонные значения частоты тона с использованием уже указанной выше инструкции. В результате проведенного измерения можно построить график зависимости субъективно воспринимаемой высоты тона от его физической частоты.

Следует отметить, что предложен еще ряд методов при оценке порогов обнаружения сигнала: адаптивные методы, методы метки, методы теории статистических решений и др. Однако процедура их выполнения более сложна и громоздка и вряд ли дает при оценке слуховой функции в прикладных целях лучшие результаты, чем любой из рассмотренных выше классических методов.

Абсолютная слуховая чувствительность характеризуется как минимальная интенсивность звука, при которой вероятность его обнаружения равна 0,5. Эта интенсивность принята за порог слышимости или абсолютный порог слышимости.



Аппроксимированная зависимость порога обнаружения тонального сигнала от его частоты у нормально слышащего обследуемого
Аппроксимированная зависимость порога обнаружения тонального сигнала от его частоты у нормально слышащего обследуемого.
По оси абсцисс - частота тонального сигнала в кГц; по оси ординат -интенсивность звука в дБ

Оказалось, что пороги слышимости зависят от частоты сигнала. Наибольшая чувствительность у человека наблюдается на частотах 1-4 кГц. Слух человека воспринимает частоты в диапазоне примерно от 20 Гц до 20 кГц. Начиная с 35-40 лет, происходит повышение порогов слышимости на высоких частотах. На основании измерений среднего абсолютного порога слышимости, проведенных на больших группах здоровых молодых людей в разных странах, установлен стандарт на нулевой аудиометрический уровень ISO-R-389, и действует международный аудиометрический стандарт МЭК 645.

Кроме однокамерного может использоваться и трехкамерное искусственное ухо, удовлетворяющее требованиям стандарта МЭК 318.

Нанесение на график результатов измерения абсолютного порога слышимости, при их совпадении с приведенными данными, позволяет получить аудиограмму нормального слуха. Отчетливо выступает один существенный факт: порог слышимости человека зависит от частоты звуковых сигналов.

Как уже указывалось выше при рассмотрении электроакустической аппаратуры, при измерении аудиограммы используют специальные приборы - аудиометры. Довольно распространенным прибором в последние десятилетия являлся аудиометр Бекеши (предложен лауреатом Нобелевской премии Дж. Бекеши в 1947 году).

Этот аудиометр был первым автоматическим (а вернее полуавтоматическим) прибором при регистрации аудиограммы. Его использование основано на изложенном выше методе установки. При этом изменение обследуемым интенсивности тональных сигналов разной частоты для их порогового восприятия или исчезновение их обнаружения (при уменьшении интенсивности звукового сигнала) регистрируется самописцем.

Отметим, что колебания кривой отражают регулировку испытуемым интенсивности сигналов: от отчетливого воспринимаемого уровня до отсутствия этого восприятия. Имеются еще некоторые особенности при использовании аудиометра Бекеши. Так, тональные сигналы могут быть непрерывными или прерываться с частотой 2,5 раза в секунду. Автоматическое изменение интенсивности стимула происходит с шагом 5 дБ за секунду.

В аудиометре Бекеши могут использоваться фиксированные частоты тонального сигнала, изменяющие шагами свое значение автоматически (например, 500, 1000, 2000 Гц и т.д.). С другой стороны, при выполнении обследуемым той же процедуры измерения порогов могут использоваться тональные сигналы, частота которых непрерывно изменяет свое значение (например, частота меняется в диапазоне от 100 до 10000 Гц; так называемые частотномодулированные сигналы).

Аудиограмма, зарегистрированная аудиометром Бекеши
Аудиограмма, зарегистрированная аудиометром Бекеши.
По оси абсцисс - частота тона в кГц; по оси ординат интенсивность тонального сигнала в дБ

При необходимости измерения слуховой чувствительности у детей, для повышения эффективности измерения, используются так называемые "игровые методики". В этом случае, при правильном обнаружении ребенком тонального сигнала той или иной частоты, ему предъявляется какая-либо игрушка. Если процесс измерения аудиограмм у ребенка компьютеризован, на экране дисплея компьютера появляются различные зрительные изображения, вызывающие положительную эмоциональную реакцию.

Необходимо указать, что имеются также и другие методы измерения слуховой чувствительности, требующие значительно большего времени. Эти методы необходимы для оценки слуха у маленьких детей, когда невозможно получить речевой ответ или в неврологической клинике (например, при истерической глухоте). В порядке исторической справки укажем, что в этих целях ранее применялись методы, основанные на регистрации условнорефлекторных реакций (мигательной, зрачковой реакций), вегетативной реакции (кожногальванический рефлекс), реакции подавления α-ритма в ЭЭГ при действии звука и др.

В последние 20-30 лет широкое распространение получил метод определения слуховой чувствительности по регистрируемым от промонториальной стенки или ниши круглого окна потенциалам улитки и слухового нерва (метод электрокохлеографии), а также по слуховым вызванным потенциалам, регистрируемым с поверхности черепа и отражающим деятельность различных слуховых структур мозга.

В виду крайне малой амплитуды регистрируемых с поверхности черепа потенциалов (доли и единицы микровольт) эти методы требуют автоматического усреднения большого количества измерений. Однако, следует иметь в виду, что зарегистрированные потенциалы являются лишь электрофизиологическим эквивалентом порогов слышимости и обеспечивают косвенную оценку слуховой чувствительности.

Отметим также, что помимо абсолютного порога слышимости для слуховой системы человека выделяют еще один порог - порог болевого ощущения. Под ним понимается минимальная интенсивность звука, вызывающая ощущение боли в ушах. Принято считать, что это величина порядка 140 дБ над уровнем 2х105 Н/м2.

Я.А. Альтман, Г. А. Таварткиладзе
Похожие статьи
  • 24.02.2013 36926 15
    Тональная пороговая аудиометрия

    Тональная пороговая аудиометрия осуществляется при помощи аудиометров, которые производятся многими фирмами и отличаются друг от друга по функциональным возможностям и по возможностям управления. В них предусмотрен набор частот 125, 250, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000, 6000, и 8000 Гц (в...

    Аудиология
  • 24.02.2013 24400 7
    Тимпанометрия

    Первые работы, посвященные тимпанометрии, содержали описание отдельных тимпанограмм, характерных для той или иной патологии (Terkildsen, Thomsen, 1959; Brooks, 1968; 1969). Позднее были разработаны классификации тимпанограмм, из которых наибольшее распространение получили взаимно дополняющие...

    Аудиология
  • 20.02.2013 7063 10
    Слуховые вызванные потенциалы. Часть 1

    Исследование этого класса реакций определяется возможностью неинвазивной (т.е. с поверхности черепа) регистрации суммарной электрической активности слуховых центров у человека и животных. В виду малой амллитуды реакций при таком способе регистрации и значительного уровня помех за счет других...

    Аудиология
показать еще
 
Оториноларингология