外周听觉系统的计算模型

本文研究外周听觉系统的工程模拟,在现有听觉理论和生理实验数据基础上,实现了一种基于外周听觉系统的计算模型.文中给出了用自然语言激励该模型的计算机模拟结果,并结合耳蜗编码的时间原则和部位原则对模型的输出进行了初步的分析.     

基于听觉模型的语音信号听觉神经处理

提出一个高层听觉神经系统的计算模型。模型实现了对内侧膝状体和听觉皮层的模拟。在内侧膝状体计算模型中,具体模拟了听觉系统的两条上行通路,其中一条是拓扑的、不可塑的,另一条是非拓扑、可塑的。在听觉皮层计算模型中,构造了多层拓扑自组织网络和复杂序列检测网络,模拟并实现了听觉皮层的等频率带、功能柱、复杂特征检测器和短时记忆等多种结构和功能。     

回声定位蝙蝠听觉系统的特化

为适应回声定位这一特殊功能,蝙蝠听觉系统的结构出现了一些明显的的特化现象,这种特化从外周听觉器官特别是耳蜗基底膜开始,贯穿了整个听觉系统。     

基于听觉模型的基音提取

本文提出了一种新型有效的基于听觉模型的基音提取方法.它主要是模拟人类听觉系统音调感知功能,在跨通道累加自相关处理方法的基础上,增加了神经系统在感知时的时间连续性模拟,由于对空间和时间分布的信息的综合累加作用,使所提的方法不仅能提取出淹没在各种噪音下的语言信号的基音信息,而且能够判断所处理信号是否由重叠语言信号构成,并进一步提取出叠在一起的独立的基音信息.初步的实验结果证明了所提模型的有效性.     

链霉素对鸟听觉毒性作用的研究

目的：了解链霉素对鸟听觉毒性的作用。方法：选33只健康成年虎皮鹦鹉,不同剂量的链霉素肌肉注射15日,脑干听觉诱发电位测试外周的听觉敏度和听觉通路中神经的传导和传递能力。结果：链霉素对鸟听觉有毒性作用。结论：用链霉素处理鸟可以制作聋鸟模型。     

豚鼠听觉超敏现象的电生理学研究

听觉阈值是判断听觉系统机能变化的灵敏指标。70年代后期Gerken等的实验室系统地研究了给予强声刺激之后听觉阈值的变化,观察到在听神经发生暂时性阈移(TTS)或永久性阀移时,听觉系统的中枢部分电刺激阀值降低,即灵敏度增加,称之为刺激超敏,但是外周部分(耳蜗)是否也会出现听觉敏度增加,尚未见报道。本实验对此作了较系统的研究,观察     

豚鼠脑干听觉诱发反应的分析及建模初探

本文运用系统建模的方法,在时域和频域中分析了听觉脑干诱发反应(ABR)和听觉频率跟随反应(FFR)的实验数据,讨论了此两种反应之间即相联系又相独立的关系,及两种反应对刺激信号的线性和非线性关系。用单纯型最优化方法,对其参数进行辨识,建立一个线性传递函数和非线性函数及脉冲函数组合的模型。 整个模型在计算机上进行模拟,模拟的结果与FFR和ABR记录的数据相符。     

基于听觉外周模型的语音信号听觉神经表示

提出一个听觉外周及部分中枢系统的计算模型。除基底膜、内毛细胞／突触模型之外,我们实现了对耳蜗核三个子核（ＡＶＣＮ、ＰＶＣＮ、ＤＣＮ）的模拟,并且根据上橄榄复合体到耳蜗外毛细胞的下行联接能明显地提高发放率谱表示这一生理依据,利用同步谱特征实现了对基底膜外毛细胞的自适应反馈控制,增强了在噪声环境及语音强度变化情况下的发放率谱表示     

基于I/O特性的听觉非线性动态适应机制与前向掩蔽效应模型

听觉前向掩蔽效应是听觉动态非线性的重要表现, 也是听觉适应机制的重要表现, 由此产生听觉前后向参考编码机制,而传统的语音信号处理机制是帧与帧独立的线性处理方式,所以不能反映实际听觉系统的动态非线性适应特性。传统的听觉模型对这种动态非线性适应机制的模拟是通过自适应调节听觉耳蜗滤波器的增益来完成的, 这不管在计算量上还是在滤波器的稳定性设计上都有其缺陷。我们根据听觉的生理学机制,建立前馈自适应模型,从输入输出特性曲线上引出静态增益曲线,再在静态增益曲线上引入动态过程,由此建立的数学模型,利用心理学试验数据得到模型参数。试验结果表明,该模型能够很好地预测前向掩蔽效应,对听觉的动态非线性适应机制是一种很好的解释。     

恒频-调频蝙蝠特化的听觉系统对回声定位的适应

在漫长的生物演化过程中,蝙蝠演化出了能飞行和高度适应生存环境的生物声纳系统和行为.蝙蝠属于哺乳动物纲的翼手目(Chiroptera),是唯一能真正飞行的哺乳动物,其种类超过1000种,位列哺乳类动物的第二大目.根据其体型大小和形态特征将其分成大蝙蝠亚目(Megachiroptera)和小蝙蝠亚目(Microchiroptera).对蝙蝠的研究具有重要的科学意义和实际应用价值,如在听感觉方面与人类共享听觉的某些基本原理,研究结果有助于认识人类听觉.它们发出的回声定位信号规整,便于模拟后用于研究听觉系统对声信号加工的机制,尤其是在听中枢对复杂声信号处理方面,认识其细胞和分子机制才刚开始,它们是极好的模型动物.另外,在仿生学方面也具有极其重要的价值,回声定位蝙蝠的生物声纳系统具有极高的时间和空间分辨率,是极具诱惑力的研究课题.有关恒频-调频蝙蝠听觉结构和功能的研究,已有相当的时日,获得了不少新的认识,窥探到敏锐的听觉与回声定位行为之间的某些适应性的机制,本文对这方面的研究进展做了简要介绍和评述.     

Neural cross-correlation and signal decorrelation: insights into coding of auditory space

The auditory systems of humans and many other species use the difference in the time of arrival of acoustic signals at the two ears to compute the lateral position of sound sources. This computation is assumed to initially occur in an assembly of neurons organized along a frequency-by-delay surface. Mathematically, the computations are equivalent to a two-dimensional cross-correlation of the input signals at the two ears, with the position of the peak activity along this surface designating the position of the source in space. In this study, partially correlated signals to the two ears are used to probe the mechanisms for encoding spatial cues in stationary or dynamic (moving) signals. It is demonstrated that a cross-correlation model of the auditory periphery coupled with statistical decision theory can predict the patterns of performance by human subjects for both stationary and motion stimuli as a function of stimulus decorrelation. Implications of these findings for the existence of a unique cortical motion system are discussed.     

电刺激大马蹄蝠听皮层对下丘神经元听觉敏感性的影响

实验在１２只大马蹄蝠上进行。用常规电生理学方法研究了电刺激听皮层对下丘２１２个神经元的听反应的影响,结果表明,有３２个神经元的听反应被抑制,１９个神经元的听反应褐易化。     

基于时间机理与部位机理整合的鲁棒性语音信号表达

传统语音信号谱特征的提取是基于ＦＦＴ 的能谱分析方法,在噪音环境情况下,对噪音的频谱成分与语音信号的频谱成分的处理采用“平均主义”的原则。也就是说噪音的频谱成分与语音信号的频谱成分占同等重要的地位。显然在噪音环境中这种处理方法会使噪音掩蔽掉语音信号的成分。在听觉系统中这种处理编码方式如同耳蜗滤波器的频率分析功能那样,也就是部位机理。实际上听觉系统对噪音和周期信号的处理不是“平均主义”原则,而是对周期信号敏感, 对噪音不敏感,听觉神经纤维通过神经脉冲发放的周期间隔来编码刺激信号, 这对应听觉处理机制中的时间编码方式。基于这两种处理机制,文中提出整合部位机理和时间机理的方法,这正是听觉的处理刺激的方式。这样处理的方法很好地结合了两种处理机制的优点,能有效地探测噪音环境中的语音信号     

An oscillatory correlation model of auditory streaming

We present a neurocomputational model for auditory streaming, which is a prominent phenomenon of auditory scene analysis. The proposed model represents auditory scene analysis by oscillatory correlation, where a perceptual stream corresponds to a synchronized assembly of neural oscillators and different streams correspond to desynchronized oscillator assemblies. The underlying neural architecture is a two-dimensional network of relaxation oscillators with lateral excitation and global inhibition, where one dimension represents time and another dimension frequency. By employing dynamic connections along the frequency dimension and a random element in global inhibition, the proposed model produces a temporal coherence boundary and a fissure boundary that closely match those from the psychophysical data of auditory streaming. Several issues are discussed, including how to represent physical time and how to relate shifting synchronization to auditory attention.     

蛙下丘频率调谐特性方向选择性的建模和仿真

基于Ｆｅｎｇ等人的神经电生理实验结果,建立了关于豹蛙（Ｒａｎａ ｐｉｐｉｅｎ）半规隆凸（ｔｏｒｕｓ ｓｅｍｉｃｉｒｃｕｌａｒｉｓ）核团神经元频率调谐特性方向选择性反应的模型,并在此基础上讨论了模型各个参数对模型方向性反应输出的影响。结果提示：１）听觉系统两侧的相互抑制作用－双耳抑制主要决定频率调谐特性的尖锐性随方向变化的特性;２）前级神经元对不同方位外界声源刺激具有不同强度平均脉冲发放的特征则主要     

An autocorrelation model of bat sonar

Their sonar system allows echolocating bats to navigate with high skill through a complex, three- dimensional environment at high speed and low light. The auditory analysis of the echoes of their ultrasonic sounds requires a detailed comparison of the emission and echoes. Here an auditory model of bat sonar is introduced and evaluated against a set of psychophysical phantom-target, echo-acoustic experiments. The model consists of a relatively detailed simulation of auditory peripheral processing in the bat, Phyllostomus discolor, followed by a functional module consisting of a strobed, normalised, autocorrelation in each frequency channel. The model output is accumulated in a sonar image buffer. The model evaluation is based on the comparison of the image-buffer contents generated in individually simulated psychophysical trials. The model provides reasonably good predictions for both temporal and spectral behavioural sonar processing in terms of sonar delay-, roughness, and phase sensitivity and in terms of sensitivity to the temporal separations in two-front targets and the classification of spectrally divergent phantom targets.     

计算听觉侧抑制参数的一种方法

以听觉神经系统信息处理方式为研究对象,根据听觉生理的有关知识提出了一种计算听觉侧抑制参数的方法,并进行了利用所提出的听觉侧抑制参数改善语音频谱的实验。     

催产素对豚鼠听觉机能作用的电生理研究

本实验利用听觉电生理学方法,研究了催产素(Oxytocin)对豚鼠内耳听觉机能的作用。给豚鼠肌内注射催产素后,由短声引起的耳蜗微音器电位和听神经复合动作电位幅值增加,听神经复合动作电位和听皮层诱发电位的阈值降低。说明催产素具有提高豚鼠内耳听觉机能的作用。