语后聋人工耳蜗使用者电刺激听觉部位音调感知研究

系统地研究了人工耳蜗植入者的电刺激听觉部位音调感知,全面地探讨了部位音调感知与人工耳蜗植入者言语识别和音乐感知的关系。4位成人语后聋人工耳蜗植入者参与了该研究。通过电极音调排序测试度量植入者的部位音调感知能力。言语能力测试和音乐音高分辨测试分别用米考察植入者的言语识别和音乐感知能力。结果显示,随着电极刺激部位从蜗尖移向蜗底,所有受试者均可获得从"低"到"高"的音调感知变化,但个体差异较大。受试者的言语识别结果与其电刺激听觉部位音调感知能力相关,但受到天花板效应影响,对应关系并不明显。受试者的音乐音高分辨成绩与其电刺激听觉部位音调感知能力呈较好的对应关系。结果表明,当前人工耳蜗声音编码策略所传递的声信号特征已可使植入者获得良好的言语识别效果;且安静环境下言语识别对植入者的部位音调感知能力要求不高。但当前的声音编码策略并未能有效对音乐信号进行编码;植入者在理解音乐这类复杂声信号时,其电刺激听觉部位音调感知能力一定程度决定了其听音效果。      

《人工听觉——新视野》

正听觉让我们可以进行言语交流、音乐欣赏、感受环境等声音感知活动。在正常的听觉通路中,声音的机械振动主要通过耳廓、耳道、鼓膜和听骨链的传导进入耳蜗,振动信号在耳蜗中被转换为神经电信号,电信号被听觉神经系统逐渐上传至中枢,经处理形成听觉。当听觉通路受到破坏时,听觉功能就会产生损伤。大多数听力受损者的听觉通路是在机械振动传导环节出了问题,他们可以通过佩戴助听器来获得声学放大,进而得到听力补偿。然而,对于很多重度以上感     

听觉模型输出谱特征在声目标识别中的应用

利用模拟人耳声信号处理过程的CcGC滤波器组模型,研究了听觉特征应用于声目标识别相比传统特征的优势。结果表明:当信号的信噪比下降时,听觉特征逐渐表现出更好的性能,体现了听觉系统优异的抗噪声能力。随后,本文从CcGC滤波器组模型所反映的听觉系统四个主要特性入手,通过仿真实验研究了耳蜗抑制噪声的机理,结果表明听觉系统的临界带划分和非线性压缩在耳蜗抑制噪声中起着关键的作用。      

人工耳蜗的环境声识别研究

对14位正常听力者开展了环境声的人工耳蜗仿真声识别实验,比较了两类声码器仿真(正弦载波和噪声载波)条件下的环境声识别效果差异,然后对9位讲普通话的成年人工耳蜗植入者开展了环境声识别实验。实验材料是从互联网上搜集,并经过12位正常听力者主观测试验证后,筛选出的67种环境声。结果显示,载波类型没有对67种环境声的平均识别效果产生显著影响,但是声学特征的差异会导致单个环境声的识别效果对载波类型有依赖。另外,人工耳蜗植入者的环境声识别效果较差,有待通过信号处理策略、神经接口和康复手段的改进而得到提高。本研究中开发的环境声材料可以用于评估人工耳蜗环境声识别效果。      

新型耳蜗仿生声学超常材料

耳蜗是人类听觉系统的重要器官,其基底膜对声音信号具有很强的选择性。Helmholtz认为,附着在耳蜗基底膜上的纤维可以完成对声音信号的感知:靠近耳蜗底部处对高频声音较为敏感,而靠近耳蜗顶部处则对低频部分较为敏感,这个理论被科学家们称为"Place Theory"。传统的仿生声学超常材料和声学功能器件的设计,利用耳蜗的这种结构特性进行简化改进,但设计结构参数复杂,不易控制。近期,西安交通大学的学者基于哺乳动物耳蜗原型     

基于听觉模型的耳语音的声韵切分

本文分析了耳语音的特点，并根据生理声学及心理声学的基本理论与实验资料，提出了一种利用听觉模型来进行耳语音声韵切分的方法。这种适用于耳语音声韵切分的听觉感知模型主要分为四个层次：耳蜗对声音频率的分解机理；听觉系统的时域和频域非线性变化；中枢神经系统的侧抑制机理。这种模型能反映在噪声环境下人对低能量语音的听觉感知特性，因而适于耳语音识别，在耳语音声韵母切分实验中得到了满意的结果。     

硕螽(Deracantha onos)的发声与听觉

本文利用声分析与神经电生理学方法研究了硕螽(Deracantha onos)鸣声的基本特征、发声机理和听觉灵敏度。硕螽以每秒30—33次的速率运动复翅,主要靠复翅闭合运动时左翅上的音锉与右翅的刮器相摩擦而发声。移去部分锉齿,不影响支配复翅运动神经元的活动节律。音锉脉冲列是硕螽鸣声的基本成分,它由一个开翅脉冲和11—13个闭翅齿脉冲组成。刮器与音锉的每个齿撞击产生一个振荡波,称为齿脉冲。齿脉冲速率约为450次每秒,鸣声的频谱较宽,主要能量分布在6—30kHz范围内;主能峰位于12—14kHz。10cm远处鸣声强度约为110dB L_p。硕螽听觉最佳灵敏度在12—15kHz,最低阈值为35dB L_p听觉的窄带通性质表明硕蠢具有良好的频率选择性。     

水下无源声呐目标听觉域张量特征提取方法

特征提取是水下无源声呐目标分类识别的关键步骤,提出了一种基于听觉Patterson-Holdsworth耳蜗模型的听觉域张量特征提取方法。将耳蜗模型的滤波器冲激响应视为信号分解的基函数,根据听觉模型非线性尺度或常规线性尺度确定不同通道的中心频率,然后计算出相应通道的增益和带宽,并量化冲激响应的阶数和相位参数,得到信号分解基,再根据信号分解原理得到通道数×阶数×相位数的三阶张量特征,并通过计算测试样本张量特征与训练样本张量特征间的相似性实现了水下无源声呐目标的分类识别。海上实录无源声呐目标的分类识别实验表明,提取的张量特征具有比较好的分类识别性能,听觉模型等效矩形带宽尺度优于线性尺度划分中心频率,能够提高无源声呐的目标指示能力。      

基于样本熵的听觉神经锁相机理的实验分析

锁相是指系统的响应与周期性刺激的特定相位同步的物理现象. 听觉神经的锁相对揭示人的听觉认知基本的神经机理及改善听觉感知有重要意义. 然而, 现有研究主要集中于心理物理方法和幅度谱分析, 不能有效区分包络响应和时域细节结构响应, 不能直观反映神经锁相. 本文主要利用拔靴法和离散傅里叶变换, 提出了基于样本熵的时域细节结构频率跟随响应(temporal-fine-structure-related frequency following response, FFR_T)的神经锁相值(phase locking value, PLV)计算方法, 用于分析神经物理实验数据. 两个脑电实验结果表明: FFR_T的PLV样本熵显著大于包络相关频率跟随响应(envelope-related frequency following response, FFR_E)的PLV, 且二者正交独立, 新方法能有效地分别反映听觉系统对包络和时间细节结构的锁相机理; 基频处的响应主要来源于FFR_E的锁相; 基频处, 不可分辨谐波成分包络的锁相能力优于对可分辨谐波; 基频缺失时, 畸变产物是不同的听觉神经通路的FFR_E的混合; 谐波处, FFR_E 集中于低频, FFR_T则集中于中、高频; 听觉神经元锁相能力与声源的频率可分辨性相关. FFR_T的PLV方法克服了现有FFR分析的局限性, 可用于深入研究听觉神经机理.     

基于听觉事件检测的汉语语音声韵切分

提出了一种基于听觉事件检测的汉语声韵母切分方法。该方法首先使用耳蜗滤波器组对语音进行滤波,然后在每个频带上检测对应于能量突变的听觉事件,最后在不同频率范围对听觉事件进行融合以确定声韵母边界。实验结果表明,对8 kHz采样的干净语音切分准确率可达到88.9%;信噪比10 dB的语音切分准确率可达到82.9%以上。      

白噪声暴露后豚鼠耳蜗两音抑制现象的实验观察

本实验用玻璃微电极的方法记录了白噪声暴露前后，在单音和两音刺激声作用下豚鼠耳蜗第三回中阶交流感受器电位的变化，并用园窗电极引导的CAP阈值监测声损伤程度．比较单音和两音诱发的CM幅度发现：两音抑制与耳蜗的非线性特性密切相关，均依赖于耳蜗的正常生理环境；外毛细胞的双向换能作用是耳蜗非线性机械特性和两音抑制存在的前题。本实验还对中耳和刺激声谐波产生两音抑制的可能性给予排除，并介绍了实验中所用的计算机程控刺激、记录分析系统和用快速傅里叶变换（FFT）测量不同频率分量的方法。     

超越曲面电极结构电光偏转器研究

采用有限元法对几种不同电极结构下电光偏转器的电场分布进行研究.设计出一种具有较大偏转角度的超越曲面电极结构电光偏转器,与圆柱电极结构和双曲面电极结构电光偏转器的性能对比,可知此种电光偏转器的偏转角度更大,电场梯度线性度更高.     

基于周期性电极的窄条单纵模674nm半导体激光器

报道了中心波长在674 nm的周期性电极窄条形单纵模半导体激光器。其制作工艺简单,仅使用i线光刻技术和普通的刻蚀技术制作的周期性沟槽与周期性电极结构即保证了器件工作在增益耦合机制下,进而实现单纵模激光输出。当注入电流为85 mA、测试温度18℃时,激光器的输出功率为2.603 mW。当注入电流为60 mA时,在不同测试温度下,器件均保持单纵模工作。当室温为16℃时,测得器件的光谱线宽可达到2.42 pm,边模抑制比为47 dB。由于该器件制作成本低,性能优良,可广泛应用于实际生产中。     

第四届“噪声对听觉系统的影响”国际学术会议

1990年5月28—30日在法国博恩举行了第四届“噪声对听觉系统的影响”的国际学术会议。参加者有来自美、法、意、英、德、瑞典、荷兰、澳大利亚等十余国的科学家约60人。会上共宣讲了47篇报告,内容涉及噪声致听觉损伤的耳蜗机理、听觉中枢的变化、在听觉损伤中噪声与非噪声因素的相互作用、伴随噪声性耳聋的行为变化、发育与老年化因素的作用、噪声暴露参数与损伤的关系、听觉防护、声学背景和暴露方式的影响、军事与职业噪声标准的评议等方面,     

L-天门冬氨酸对短声引起的豚鼠耳蜗电位的影响

以内含L-天门冬氨酸的人工外淋巴液灌流豚鼠耳蜗。在灌流过程中,鼓阶内记录耳蜗微音器电位(CM)和神经动作电位(APN_1)。并用计算机常规处理CM和APN_1。当用10mM和15mM的L-天门冬氨酸灌流时,显著增加短声诱发反应,但5mM的L-天门冬氨酸并不影响短声引起的活动。L-天门各氨酸可能包含于耳蜗传入突触内,并参与耳蜗传人突触的传递。     

蚱蝉Cryptotympana atrata听觉的电生理研究

本文报道了蚱蝉Cryptotympana atrata听觉初级神经元和中间神经元的声反应特征和方向灵敏度。这些神经元有基本上相同、并与蚱蝉鸣声的主能峰一致的调谐频率。它们对声强编码的动态范围为阈上0-40 dB,声强每提高10dB神经脉冲发放约增加两个。它们有较好的方向灵敏度,在最佳反应频率处听觉神经元对对侧声源刺激与同侧声源刺激的反应阈差达10—12dB。     

一种新型的变像管用复合聚焦-偏转系统

 介绍了一种新型的多极式偏转器——8瓣状多极偏转器,它可通过将一旋转对称电极均匀开槽切割为８片而成。通过对圆周上各电极电位分布作傅里叶分析,获得了在其内部产生近乎均匀横向偏转场所需要的电极电位设置规律。由于其结构上的旋转对称性以及Laplace方程解的调和性,当在此8瓣偏转器各电极上同时叠加一聚焦透镜所需电位时,它所产生的场中多极场分量为16极场或者更多极场而不影响近轴区的聚焦效果,因而其能与常用的圆筒形电极相结合而形成复合聚焦-偏转系统。其具有的聚焦偏转特性也通过相关的定性分析得以验证。同时,这样结构上的优化也为变像管的小型化设计提供了可能性。     

用于无监督语音降噪的听觉感知鲁棒主成分分析法

针对现有稀疏低秩分解语音降噪方法对人耳听觉感知特性应用不充分、语音失真易被感知的问题,提出了一种用于语音降噪的听觉感知鲁棒主成分分析法。由于耳蜗基底膜对于频率感知具有非线性特性,该方法采用耳蜗谱图作为语噪分离的基础。此外,选用符合人耳听觉感知特性的板仓-斋田距离度量作为优化目标函数,在稀疏低秩建模过程中引入非负约束以使分解分量更符合实际物理含义,并在交替方向乘子法框架下推导了具有闭合解形式的迭代优化算法。文中方法在语音降噪时是完全无监督的,无需预先训练语音或噪声模型。多种类型噪声和不同信噪比条件下的仿真实验验证了该方法的有效性,噪声抑制效果较目前同类算法更为显著,且降噪后语音的可懂度和总体质量有所提高、至少相当。      

双耳幅值差确定声源方向的神经信息处理机理研究

神经信息系统实质上是定量系统, 应引起足够重视. 关于神经系统的定量研究方面的报道比较少见. 这一问题将会影响进一步的研究, 如双耳声音定向. 双耳定向是定量测量, 用定性分析的方法无法满足要求. 已有的生理实验发现声音输入信号强度与听觉神经的输出频率存在单调递增关系, 所以本文中声音强度的变化被简化成神经脉冲频率的变化. 本文基于圆映射和符号动力学原理, 建立了神经回路定量模型, 模型中对同侧输入回路采用兴奋性耦合, 对侧输入回路采用抑制性耦合, 并考虑神经元间突触连接的量子释放特征, 采用化学耦合模型实现连接, 用耦合系数表示神经元间的耦合程度. 采用Hodgkin-Huxley模型仿真研究听觉神经回路的输入/输出脉冲序列关系. 在已经仿真过的参数范围, 模型在输入信号变化与输出脉冲频率变化间存在单调递增/递减的关系. 对于单输入单输出的神经元, 采用符号动力学方法进行符号化; 对于多输入单输出的神经元, 采用分析各输出脉冲的产生时间, 判断其变化位置, 从神经脉冲序列中得到对应的两耳声音幅值差变化, 以此定位声源. 随着输出脉冲数的增加, 符号序列的长度增加, 符号序列对输入信号变化敏感, 能够得到较高的测量精度. 仿真结果表明这个模型是定量的, 神经脉冲序列能够区分信号的大小.     

排种器性能检测中摄像机系统的标定方法

通过对排种器性能检测的特点分析 ,提出了由单摄像机和平面镜组成的摄像系统标定方法。建立了该系统的数学模型 ,并给出了一种基于该模型的摄像系统标定方法。该系统的特点是组成简单 ,仅用单摄像机和一个平面镜就能检测多目标的运动规律 ,提高了机器的运算速度。试验表明 :这种方法是快速而有效的 ,与现有的其它方法相比能更好地处理目标的重叠和短暂消失等情况。