سمعک ها بخشی از مشکلات مربوط به کم شنوایی را رفع می کنند. در کم شنوایی حسی عصبی چندین مشکل وجود دارد که باید حل شود. برخی صدا ها غیر قابل شنیدن اند و برخی دیگر قابل شنیدن اند چون بخشی از طیف صوتی شان شنیده می شود، اما ممکن است به درستی تشخیص داده نشوند، چون بقیه ی قسمت های طیف صوتی شان (مثلاً بخش high frequency) بطور غیر قابل شنیدن باقی می ماند. در فردی با افت حسی-عصبی، محدوده پویایی(DR) یا همان فاصله بین ضعیف ترین صداهای قابل شنیدن (PTA) و بیشترین شدت صوت قابل تحمل(LDL) نسبت به یک فرد سالم، کم تر است. برای جبران این مسئله سمعک باید صداهای ضعیف را نسبت به صداهای بلند بیشتر تقویت کند. بعلاوه، افت حسی-عصبی توانایی فرد در کشف و تجزیه یک فرکانس، در حضور سایر فرکانس ها را کاهش می دهد. و نیز توانایی فرد در شنیدن سیگنالی که سریع ادامه می یابد یا سیگنال متفاوتی که بلافاصله به دنبال آن می آید کاهش یافته است، این کاهش تفکیک فرکانسی و تفکیک زمانی ماسک گفتار توسط نویز را نسبت به یک فرد نرمال محتمل تر می کند.
کمبود شنوایی به این معنی است که شخص مبتلا به افت حسی- عصبی برای ارتباط موثر نیاز به نسبت سیگنال به نویز بزرگتری نسبت به فرد نرمال دارد، حتی وقتی صدا توسط سمعک تقویت می شود. در مقابل، در ضایعه ی انتقالی وقتی صدا از گوش میانی عبور می کند شدت آن کاهش می یابد.
برای درک اینکه انواع سمعک ها چه طور کار می کنند باید مشخصات فیزیکی سیگنال ها را درک کنید. این مشخصات شامل: تعداد نوسانات (فرکانس )، زمان صرف شده برای تکرار یک نوسان (دوره )، مسافتی که یک دوره موج در آن تکرار می شود ( طول موج)، مسیری که صوت اطراف مانع منحرف می شود (انکسار)، قدرت یک موج صوتی (فشار یا سطح فشار صوتی )، تجزیه یک صوت پیچیده به اجزای تون خالص در فرکانس های مختلف (طیف)، یا به چند باند فرکانسی (اکتاو، 3/1 اکتاو و یا باندهای بحرانی) و میزان ارتعاش هوا وقتی در معرض یک موج صوتی قرار می گیرد (سرعت و امپدانس).
تقویت کننده های داخل سمعک به 2 نوع خطی و غیر خطی طبقه بندی می شوند. تقویت کننده ی خطی اصوات یک فرکانس مشخص را با مقادیر مشابهی تقویت می کند و مهم نیست که سطح سیگنال چقدر باشد یا چه اصوات دیگری همزمان ارائه شوند. میزان تقویت به صورت نموداری از بهره در برابر فرکانس نشان داده می شود (بهره – پاسخ فرکانسی ) یا به صورت نمودار سطح خروجی در برابر سطح ورودی (منحنی I-O). بیشترین شدت تولید شده توسط سمعک زیمنس به عنوان سطح فشار صوتی اشباع (SSPL) شناخته می شود. صدایی که از سمعک فوناک خارج می شود هم در کانال گوش بیمار قابل اندازه گیری است و هم در یک کوپلر کوچک یا شبه گوش ear stimulator)) که حجمی شبیه گوش واقعی دارد.
در روش دوم، فیلتر نشان داده شده طور اتوماتیک به طوری تطبیق می شود تا هر سیگنالی نحوه استفاده از سمعک که در یک فرکانس شخص، برای شیراز یک بازه زمانی مشخص مستعد است، مثل نوسان فیدبک، یا زنگ فیدبک زیرنوسانی به حداقل به داقل برسد. در حالی که این فیلتر تطبیق می شود. ممکن است بخشی از سیگنال های مورد نظر را هم حذف کند. اگر سیگنال مورد نظر گفتار باشد کاهش کیفیت در بازه زماین که طول می کشد تا فیلتر تطبیق شود بدیهی است کم شنوایی یکی دیگر از مشکلات این روش کنترل فیدبک تطبیقی این است که هدف کننده فیدبک سیگنال های دوره ای تقویت شده دیگر را نیز حذف می کند مثل اینکه شخص به طور مداوم ست می کند با این حال به نظر می رسد که مزایای این روش مهم و اساسی باشد یک اندازه گیری آزمایشگاهی نشان داد که dB20 بهم افزوده بدون نوسان وقتی که مدار فعال می شود می تواند بدست آید سمعک های تجاری در دسترس که از این تکنیک استفاده می کنند می توانند بهره حداقل dB10 افزایش دهند.
7.3.4 کاهش فیدبک به وسیله ی انتقال فرکانسی
نوسان فیدبک اتفاق می افتد اگر صدا درمان قطعی وزوز گوش در هر بار عبور از حلقه ی فیدبک بزرگتر شود.
چه اتفاقی خواهد افتاد اگر یک صدایی که بیرون می آید از یک تقویت کننده در یک فاز متفاوتی با صدایی که درون تقویت کننده رفته بودباشد چون سیگنال نشتی بازگشتی به میکروفن در یک فرکانس متفاوتی از سیگنال اصلی خواهد بود دو صورت نمی توانند هم فاز باقی بمانند، و بنابراین نمی توانند بر هم نهی سازنده داشته باشند در نتیجه احتمال فیدبک به طور چشمگیری کاهش خواهد یافت.
همیشه مشکلات وجود دارد. برای بدست آوردن یک بهره بزرگ بدون نوسان، یک انتقال فرکانسی بزرگ احتیاج داریم این کار کیفیت و/ یا طنین صدای خروجی را تغییر می دهد. این روش برای استفاده در public address سیستم ها توسعه یافته بود و در سمعک ها به طور خلاصه ارزیابی شده است.
به نظر می رسد این یک راه حل کامل و بی نقضی است اما همچون راه حل های سمعک چیست دیگر می تواند فقط بهره حداکثر قابل دسترسی را تا محدودی افزایش دهد. برای دستیابی به یک حذف خوب بهره و فاز مسیر غیرعمدی باید با دقت خوبی شناخته شود و تغییرات در این مشخصه ها باید قابل دستیابی باشد دو راه وجود دارد که به این مهم دستیابیم.
در روش اول، یک سیگنال آزمایشی (test signal) تزریق می شود یا با یا بدون شکستن زنجیره تقویت اگر این کار هنگامی که شخ کم شنوا سمعک را اتفاده انجام شود سپس در حالی که اندازه گیری انجام می شود شخص یا سیگنال آزمایشی رامی شنود. ( و نه هیچ چند دیگر) و یا سیگنال آزمایشی به عنوان نویز پوششی سطح پایین که در موازایی صدای تقویت شده قرار دارد ظاهر می شود. شدت نمی تواند خیلی پایین باشد یا در غیر این صورت اندازه گیری خیلی دقیق نمی تواند باشد به طور شگفت آوری بیماری های گوش داخلی این راه حل در ظاهر پیچیده در سمعک های تجاری برای نقص های شدید و عمیق در چندین سال در دسترس قرار گرفته است. مدار اجازه می دهد بهره قبل از شروع فیدبک تقریبا dB10 افزایش یابد. سمعک از یک نویز مداوم تقریبا 12 دسی بل زیر سطح شدت گفتار به عنوان سیگنال آزمایشی (test signal) استفاده می کند . مشکل بزرگ آن این است که اگر استفاده کننده از سمعک DR خیلی بزرگی داشته باشد سیگنال آزمایشی شنیده می شود یا حتی آزار دهنده می شود. کمتر احتمال دارد که این در افراد استفاده کننده از سمعک که کم شنوایی شدید عمیق دارند مشکل باشد چون این قبیل افراد معمولا یک DR خیلی محدودی دارند، بنابراین کمتر احتمال دارد که آنها سیگنال آزمایشی را بشنوند.
شاید این سوال برای شما پیش بیاید که سمعک چیست و مدارات آن چطور است. این بخش چندین مدار پیشرفته در سمعک ها را توصیف می کند. مدارها شامل چندین میکروفن هستند که در بزرگترین جزئیات ملاحظه شده اند. چون آنها بیشترین استفاده ثابت شده را دارند، و ظاهرا بزرگترین پتانسیل برای فراهم کردن بیشترین استفاده را ارائه می دهند. تا چند سال آینده این مدارات خوش بختانه به طور افزاینده در سمعک های تجاری مرسوم قرار می گیرند.
1-7- بیماری های گوش داخلی و استفاده از سمعک های مجهز به میکروفن های دایرکشنال و آرایش های چند میکروفنه
تنها دو راه ثابت شده در افزایش وضوح بالاوجود دارد.یک راه قراردادن میکروفن سمعک ( یا چندین میکروفن محوری) نزدیک به منبع است. این افزایش سطح از صدای روبرو در مقایسه با صدای منعکس شده و نویز محیطی، در بخش 3.5 توضیح داده شده است متاسفانه نزدیک تر به منبع قرار دادن یا قرار دادن یک میکروفن نزدیک به منبع همیشه عملی نیست.
راه حل دیگر اثبات شده استفاده از بعضی از انواع میکروفن دایرکشنال است. میکروفن های دایرکشنال می توانند تنها از یک میکروفن با دو دریچه ورودی یا بوسیله ادغام خروجی های الکتریکی دو میکروفن برای تنظیم سمعک یا بیشتر ساخته شده باشد، یک میکروفن یا گروهی از میکروفن ها با بیش از یک دریچه ورودی اغلب به عنوانbeamforming array یا microphone array نامیده می شود.
آرایش های میکروفنی می تواند به 2 نوع عریض طبقه بندی شود: آنها یی که ویژگی های دایر کشنالی دارند که از لحظه ای تا لحظه ی دیگر تغییر نمی کند آرایش های ثات (fixed array) و آنهایی که با محیط طوری تطبیق پیدا می کنند که تا حد امکان نویز دریافتی از زوایای خاصی، کاهش یابد آرایش های تطبیقی (adaptivearray) ( این ها در بخش بعد از این پوشش داده شده است).
نوسان فیدبک می تواند با استفاده از چندین وسایل الکترونیکی دیگر با احتمال کمتری ایجاد شود یک نکنیک ساده این است که بهره را تنها برای فرکانس ها و شدت های ورودی که نوسان محتمل است کاهش دهیم . تکنیک دوم تغییر فاز پاسخ سمعک است تا اینکه جابجایی فاز که برای نوسان احتیاج بود در هر فرکانسی که بهره کافی برای ایجاد فیدبک وجود دارد اتفاق نیافتد. تکنیک سوم شامل افزودن یک فاز فیدبک درونی کنترل شده ای است که دارای بهره و فاز پاسخ لازم برای کنسل کردن نشت تصادفی حول قالب یا بدنه است .آخرین روش شامل ایجاد فرکانس خروجی متفاوت با فرکانس ورودی است: تکنیک اول و سوم تاکنون در کاربرد سمعک برای افراد کم شنوا های پیشرفته در دسترس هستند.
برای افراد با کم شنوایی شدید یا عمیق در فرکانس های بالا، روش قابل شنیدن کردن مولفه های فرکانس بالای گفتار این است که این مولفه ها به فرکانس های پایین تر انتقال داده شوند. در حالی که این چنین انتقال فرکانس می تواند توانایی شنیدن را تضمین کند، وماً وضوح بهتری را تضمین نمی کند، زیرا مولفه های گفتار که به فرکانس پایین تر انتقال داده شده اند، ممکن است با درک مولفه های گفتار اصلی در این محدوده فرکانس پایین تر تداخل پیدا کنند. با وجود این پیشرفت هایی در وضوح گفتار گزارش شده است.
بیشتر شکل های پیچیده ی تقویت، که هنوز تجاری مرسوم نیستند شامل افزودن گفتار در مسیرهایی که از یک صدای گفتار به دیگری تغییر می کند، است. این روش ها شامل اغراق ( افزایش زیاد) قله ها و فضاهای بین دو موج در اسپکترام صدای گفتار، طولانی کردن و کوتاه کردن دپرش صداهای خاص، و افزایش میزان تقویت در زمان وقوع یک همخوان است. با اعتبار شواهدی که قبلا بدست آمده بهره حال هیچ کدام از این روش ها افزایش خیلی زیادی در وضوح گفتار در مقایسه با تقویت سمعک ضد آب مرسوم تولید نخواهد کرد.
به جز استفاده از سمعک و میکروفن متحرک که نزدیک منبع قرار گرفته، آرایش های دایرکشنال چند میکروفنه (شامل میکروفن های دایرکشنال) راه بسیار موثری برای افزایش وضوح در محیط نویزی هستند. تا چند وقت اخیر، میکروفن های دایرکشنال استفاده شده در نحوه استفاده از سمعک ها آرایش ها ثابت شده بود, بعنی اینکه آنها الگوی جهتی یکسان ( که با پاسخ متقابل نشان داده شده) در همه موقعیت ها داشتند. این آرایش های ثابت از پردازش کاهنده استفاده کرده اند که سیگنال ها از دو میکروفن، یا صداهای وارده به دو ورودی یک میکروفن، تفریق می شود تا سیگنال متفاوتی ساخته شود یک پیشرفت اخیر که تجاری و مرسوم شده است آرایش های ثابت افزایشی است که خروجی های چندین میکروفن که بر روی قفسه سینه قرار گرفته اند، به هم اضافه می شوند پیشرفت مهم ابداع آرایش های تبلیغاتی است این آرایش ها ویژگی های دایرکشنالی دارند که با توجه به محل نویز زمینه نسبت به شخص استفاده کننده از سمعک تغییر می کند.
آرایش های تطبیقی به طور خودکارمسیر ادغام سیگنال های انتخاب شده به وسیله 2 یا چندین میکروفن را تغییر می دهد تا اینکه بهترین حساسیت را برای صوات که از جهت منابع نویز غالب نزدیک، می آیند ،داشته باشد. چند میکروفنه ها که سیگنال ورودی را فراهم می کنند می توانند در یک طرف سر یا هر دو طرف سر نصب شده باشند. مثل آرایش های ثابت آرایش های تطبیقی در موقعیت هایی که سطح پایین ای از انعکاس صدا وجود دارد، موثرتر کار می کنند.
مدارات تک میکروفنه برای کاهش نویز خیلی کم موثرند. این مداران از قبیل
Spectral subtraction , wiener filtering به طور موثری بهره را در هر فرکانس که نسبت سیگنال به نویر (SNR) نسبتا ضعیف است کاهش می دهد. این دو مدار مشترکاً به ارزیابی های جدایی از اسپکترام سیگنال و اسپکترام نویز احتیاج دارند. آنها در اینکه چطور از این ارزیابی ها استفاده می کنند تفاوت دارند، اما بعضی انواع wiener filtering تاثیرات آنیکی یکسان با بعضی انواع spectral subtraction دارند. اگر چه آنها می توانند راحتی صدا و SNR کلی را افزایش دهند، این مدارات نیتوانند SNR را در هرباند فرکانسی باریکی افزایش دهند. در نتیجه، هیچ یک پیشرفت مهمی در وضوح گفتار کم شنوایی انجام نمی دهند، مگر برای نویزهای زمینه ای غیرمعمول.
به طور متوسط، SNR لازم برای یک سطح مفهوم بودن گفتار افزایش می یابد چون میزان افت حسی – عصبی افزایش می یابد. میانگین SNR مرتبط با افت ملایم حدود dB 4 و در افت شدید حدود dB 10 تخمین زده شده است. اگر نویز در دامنه خود به میزان زیادی نوسان کند، شبیه آنچه برای یک گوینده رقابتی اتفاق می افتد،افت SNR سمعک یونیترون در مقایسه با فرد نرمال مشخص تر خواهد بود.
وضعیت در افت های انتقالی خیلی ساده تر است، به نظر می رسد برای ایجاد یک تضعیف ساده صوت؟
اندازه گیری های آتیکی :
اندازه گیری های فیزیکی پایه :
کمیت های آتیکی فرکانس، دوره، طول موج، انکسار، فشار، سطح فشار صوتی(SPL )، شکل موج و طیف موج باید قبل از سایر بخش ها ی این کتاب درک شوند.
فرکانس: مدت زمانی است در واحد ثانیه که طول می کشد تا یک موج صوتی به طور تناوبی از فشار مثبت به فشار منفی حرکت کند و به مقدار اولیه برگردد. فرکانس در واحد دور بر ثانیه سمعک و یا معمولا hertz و یا kilohertz محاسبه می شود.
دوره: زمانی که طول می کشد تا یک موج صوتی یک سیکل را طی کند. در واحد ثانیه (s) یا میلی ثانیه (ms) محاسبه می شود. همچنین از نسبت یک بر فرکانس نیز به دست می آید.
طول موج: فاصله ای که یک موج صوتی در طول یک دوره موج طی می کند. برحسب متر (m) محاسبه می شود و نیز از تقسیم سرعت صوت (سرعت صوت در هوا m/s 345) بر فرکانس صوت به دست می آید. اصوات فرکانس پایین طول موج بزرگ (چندین متر) دارند و فرکانس های بالا طول موج کوچک (چند سانتی متر) دارند.
انکسار: مسیری که یک موج صوتی توسط یک مانع تغییر می یابد. وقتی صوت به یک مانع مثل سر برخورد می کند، اندازه طول موج در مقایسه با اندازه مانع آنچه را اتفاق می افتد تعیین می کند. اگر مانع بزرگتر از طول موج باشد یک سایه ی صوتی در سمتی از مانع که دورتر از منبع صوت است ایجاد می شود. (صوت تضعیف می شود )، این قبیل موانع باعث می شوند فشار صوتی در سمت نزدیکتر به منبع افزایش یابد. اصوات با طول موج بیشتر قیمت سمعک از مانع بدون تضعیف به آرامی اطراف مانع منتقل می شود.
همچنین ممکن است بخواهیم ویژگی های سمعک را به روش استانداردی که نیاز نباشد سمعک روی گوش قرار گیرد، ارزیابی کنیم. عملی نیست که هر وقت می خواهیم سمعک را چک کنیم بخواهیم فرد به ما کمک کند. و نیز پاسخ اندازه گیری شده از یک فرد به فرد دیگر متفاوت خواهد شد (این اختلاف مربوط به تفاوتهای آناتومی کانال گوش و روشی است که سمعک به گوش متصل شده و به همین دلیل است که توصیه می شود که عملکرد سمعک در کانال گوش هر فرد با آسیب شنوایی به طور فردی اندازه گیری شود).
انواع سمعک ها می توانند به یک شیوه ی استاندارد توسط قرار دادن آنها در یک کوپلر ارزیابی شوند. کوپلر ها حفره های کوچکی هستند که سمعک به یک انتهای حفره متصل می شود و انتهای دیگر شامل یک میکروفون است که به یک صدا سنج (Sound Level Meter) وصل می شود. رایج ترین حفره هایی که در کوپلر ها استفاده می شود دارای حجم 2cm3 است به همین علت کوپلر 2cc نامیده می شود. کوپلرها و متعلقات پیچیده ترشان، ear simulator(شبه گوش)ها به طور کامل تر در بخش 4.1.1 توضیح داده می شود.
انواع سمعک ها :
سمعک اساسا یک بلندگوی کوچک است اجزای مهم آن عبارتند از :
میکروفون ها و receiver ها (به طور مشترک) به عنوان مبدل یا ترانسفورماتور شناخته می شوند، چون یک صورت از انرژی را به صورت دیگر تبدیل می کنند.
تکنولوژی میکروفون در 1971 با توسعه ی میکروفون الکترت / FET (در بخش 2-2 توضیح داده خواهد شد) پیشرفت بیشتری پیدا کرد. این مسئله حتی باعث پاسخ های بهتر و سایز کوچکتر شد. در طی دوران ترانزیستور، حجم رسیورها از 1800mm3 به 39mm3 (knowle model FS) و حجم میکروفون از 5000mm3 به 23mm3 (knowle model TM) کاهش یافت. Egolf خاطر نشان می کند بسیاری از کاهش حجم های رسیور قبل از 1970 روی داد، بنابراین شاید در آینده کاهش زیادی در اندازه رسیورها رخ ندهد.
در ابتدای 1980، سمعک های ITE، آنقدر کوچک شده بودند که بسیاری از قسمت ها درون بخش داخل کانال سمعک قرار گیرند، بنابراین سمعک ITC ساخته شد. با پیشرفت بیشتر در علم شیمی باتری، بازده تقویت کننده و اندازه ی ترانسفورماتور، در اوایل 1990 کل سمعک داخل کانال گوش قرار داده شد. CIC وارد شد و بالاخره سمعک مخفی شد! این نحوه ی جای گیری سمعک مزایای آتیکی هم داشت، مثل جمع آوری مفید صوت و به کارگیری ویژگی های استحفاظی لاله ی گوش هنگام استفاده از قیمت سمعک بود، همچنین نویز باد کاهش یافت.
بعضی از پیشرفت های دوران ترانزیستوری عبارتند از:
پیشرفت مهم تری در 1986 که توانست در دوران بعدی مستدل واقع شود، کاربرد مدارهای کنترل دیجیتال و حافظه های دیجیتال در سمعک ها بود. این مدارها جایگزین پتانسیومترها شدند و چون جای کمتری داخل سمعک ویدکس اشغال می کرد در بسیاری از کنترل ها در سمعک از آنها استفاده شد. این مدارها درمانگران را قادر ساخت تا مشخصات تقویت سمعک ها را با دقت و انعطاف پذیری بیشتری تنظیم کنند. با تولید مدارهای کنترل دیجیتال کاربران توانستند مشخصات سمعک ها را به طریق مناسب و معمولاَ با یک کنترل از راه دور تغییر دهند. سمعک های چند حافظه ای، ITC و CIC ساخته شد.
رابطه ی بین spl ورودی و خروجی یک فرکانس خاص اغلب در نمودار (I/O) ورودی – خروجی نشان داده می شود. شکل 1-4 دیاگرام I-O را برای سمعک نشان می دهد که در تمام ورودی های بالای 85dBspl به صورت خطی عمل می کند. بخش های خطی دیاگرام I-O خط راست با زاویه ی 450 هستند. چون هر افزایش در سطح ورودی منجر به افزایش مقدار یکسانی در خروجی می شود.
عملکرد یک تقویت کننده ی خطی متاثر از تعداد سیگنال هایی که در زمان یکسان تقویت می شوند، نیست. اگر سیگنال A، وقتی به عنوان تنها سیگنال ورودی ارائه می شود 30dB تقویت شود، پس حتی اگر همراه چندین سیگنال به طور همزمان ارائه شود باز هم 30dB تقویت می شود.
بهره ی تقویت کننده های الکتریکی اغلب وابسته به فرکانس است و بهره سمعک همیشه این گونه است. برای توضیح کامل تر بهره ی تقویت کننده ی خطی لازم است بهره را در هر فرکانسی که در محدوده ی فرکانسی قیمت سمعک مورد نظر است توضیح دهیم این مسئله به پاسخ فرکانسی – بهره وسیله اشاره می کند و معمولا به صورت گرافیکی نمایش داده می شود. در شکل 1-5 خط ممتد نمونه ای از بهره – پاسخ فرکانسی یک سمعک داخل گوشی را نشان می دهد این نمودار گاهی فقط منحنی بهره گفته می شود.
گاهی اوقات گفته می شود بهره سمعک 30dB است. چنین اظهاری مبهم و به همین دلیل کم ارزش است. ممکن است به بهره در فرکانس هایی اشاره کند که بهره در آن ها بیشترین مقدار است. بهره در سراسر فرکانس های خاصی میانگین گیری می شود یا بهره در فرکانس مبدا. اصطلاح بهره – پاسخ فرکانسی نیز به پاسخ فرکانسی مختصر می شود. این نیز مبهم است، اما معمولا آنچه مهم است طریقی است که بهره با فرکانس تغییر می کند، صرفنظر از اینکه بهره در هر فرکانس چه مقداری دارد. برای مثال خط منقطع در شکل 5-1 نشان می دهیم پاسخ فرکانسی یکسان با منحنی ممتد داریم، چون هر دو منحنی شکل مشابهی دارند، حتی با وجود اینکه در هر فرکانس بهره متفاوتی دارند. می توان دو منحنی نشان داده شده در شکل 5–1 را از یک سمعک اینترتون فقط با تفاوت در volume control بدست آورد. برای اینکه یک پاسخ فرکانسی – بهره اطلاعات مفیدی به ما بدهد، آگاهی از شرایط اندازه گیری مهم است، خصوصا وضعیت volume control باید بیان شود.
یک توضیح خیلی ساده برای این مسئله سمعک اینست که ساختار نحوی به لحاظ سایکولوژیکی یک واقعیت غیر قابل انکار میباشد. یادآوری دسته ای از کلمات که به لحاظ نحوی بهم مرتبط میباشند راحتتر می باشد.
فرضیه آلترناتیو دیگر اینست که یادآوری در آزمایشاتی مثل موردی که شرح داده شد، فقط بوسیله ساختار نحوی نمیباشد بلکه بوسیله روابط معنایی (Semantic) که بین کلمات وجود دارد نیز میباشد بنحویکه از مثال دوم، معنایی قابل برداشت میباشد ولی در مثال اول نه. آیا افراد قادر به تخمین روابط نحوی در غیاب معنی میباشند؟ مصرع آغازین شعر Jabberwocky نوشته Lewis Carroll در سال 1872 را در نظربگیرید:
وقتی که شما زبان Jabberwocky را میشنوید یا میخوانید (این زبان شامل شبه کلماتی هستندکه در فریم های نحوی گرامری قرار گرفته اند) نمیتوانید چیزی متوجه شوید اما روابط نحوی ای را میتوانید حدس بزنید حتی ممکن است شما درباره اینکه این کلمات واقعا چه معنی میدهند هیچ ایده ای نداشته باشید. در یک مطالعه، از fMRI جهت بررسی فعالیت مغز در افرادی که به گفتار با و بدون معنی و با یا بدون قواعد نحوی گوش میکردند استفاده کردند، جملاتی همانند مثالهای ذیل:
مطالعه نشان داد که هنگامی که ورودی پردازشی شامل روابط نحوی (مانند جمله 3a و 3b ) میباشند در مقایسه با لیست کلمات ساده (مانند جمله 3c و 3d )، مناطق خاصی از مغزدر کورتکس فرونتال تحتانی چپ بطور انحصاری بکار گرفته میشوند.
این آزمایش و آزمایشات بسیار دیگری که فعالیت مغز را در طی حساسیت شنوایی پردازش مغز بررسی میکنند، مشخص کرد که پردازش نحوی نه تنها دارای واقعیت سایکولوژیکی میباشد بلکه دارای همبستگی های سایکولوژیکی ویژه نیز میباشد. تحقیقاتی که پتانسیل های وابسته به رویداد (ERP) را بررسی میکنند اجزایی را کشف کردند که بطور ویژه مربوط به پردازش نحو میباشند که برخی از آنها بطور مختصر در فصل 3 مورد بحث قرار گرفت. دو مورد از این اجزاء شامل ELAN (Early Left Anterior Negativity) و LAN (Left Anterior Negativity) میباشد. در هر دو این اجزاء، در جملاتی که به لحاظ نحوی ناهنجاری وجود دارد، افزایش Negativity دیده میشود. ELAN خیلی زودرس تر میباشد سمعک استخوانی (حدود 200-150 میلی ثانیه پس از شروع ناهنجاری) و یک پاسخ به ساختار نحوی میباشد که قابل پیش بینی نمیباشد همانند مثال 4a در مقایسه با 4b :
سپس بحث میکنیم که چطور مطالعه ابهامات ساختاری باعث روشن شدن چگونگی اعمال تجزیه گر میشود و در نهایت، انواع مختلفی از اطلاعات را در نظر میگیریم که تجزیه گر میتواند سمعک استخوانی برای تعیین روابط نحوی بین کلمات بکار برد.
واقعیت سایکولوژیکی ساختار نحوی
پردازش جمله شامل بازیافت ساختارهای ذهنی انتزاعی بر مبنای فقط دانش زبانی شنونده میباشد چراکه سیگنال بخودی خود شامل هیچ نوع اطلاعاتی درباره نحو نمیباشد. در نوشتار، کاما و نقطه گذاری ها مشخص میکنند که عبارات کی شروع میشوند و کی تمام میشوند، در گفتار، عروض (Prosody) گاهی اوقات اطلاعاتی را درمورد انواع خاصی از سازه های نحوی دربردارد (درباره این موضوع بعدا بحث خواهد شد). اما برای اغلب موارد، واحدهای نحوی بیمه سمعک ( از subject NPs تا Predicate VPs و هرچیزی که بین ایندو قرار میگیرد) همانند آنچه که در سیگنال هستند، نامگذاری نمیشوند. ما هنوز هم فکر میکنیم که شنونده (و خواننده) بطور سیستماتیک هنگام پردازش جملات، ساختار نحوی را محاسبه مینمایند. اما چطور ما همچین چیزی را میدانیم؟
آزمایشات اولیه ای که بر روی درک خدمات سمعک جمله مطالعه میکردند ارزیابی کردند که چطور پردازش جملات، عملکرد در کارهای شناختی دیگری همچون حافظه و درک را متاثر مینماید. در این نوع آزمایشات از فرد خواسته میشدکه لیستی از کلمات را حفظ نماید و یا به لیستی از کلمات که در نویز ارائه میشوند گوش کنند و محققین بررسی میکردند که تحت شرایط متفاوت چه مقدار از عملکرد آسیب می دید. در یک آزمایش در سال 1950 (Miller & Selfridge) مقایسه کردند که چطور مردم لیست کلمات شبیه مثال ذیل را حفظ می نمایند:
یافته سیستماتیک در آزمایشاتی نظیر مثال فوق، این بود که یادآوری مجموعه کلمات غیرساختاری همانند 50 کلمه مثال اول به مراتب سخت تر از مجموعه کلمات ساختاری همانند50 کلمه مثال دوم بود. درصد بیشتری از کلمات ساختاری نسبت به کلمات غیرساختاری فراخوانده شدند.
جهت فهم پیام منتقل شده توسط جمله، شنونده بایستی سمعک واحدهای ساختاری که بیانگر معنی مورد نظر میباشند را بازسازی نماید. در فصل 5 عنوان شد که گوینده، نمایشهای ذهنی اجزاء را ایجاد مینماید یعنی مجموعه ای از کلمات که به لحاظ نحوی بهم ارتباط دارند. همانگونه که در فصل 6 بحث گردید شنونده، دانش زبانی و اطلاعات موجود در سیگنال اتیکی را برای بازسازی یک نمایش فنولوژیکی بکار میبرد که بعدا برای بازیابی مجموعه آیتم های واژگانی (lexical) از واژگان درونی استفاده میشود. شناسایی روابط نحوی (Syntactic) بین دو مجموعه لغات دریافتی، قدم اساسی بعدی میباشد که در نهایت منجر به بازیابی معنی اصلی مورد نظر گوینده میشود. بازیابی ساختار یک جمله (که مورد بحث این فصل میباشد) کاری است که بر عهده پردازشگرساختاری (Structural Processor) یا تجزیه گر (Parser) میباشد.
مروری بر عملکردهای پایه ای نحو(Syntax) به فهم عمل تجزیه گر کمک خواهد کرد:
ساختارهای پایه ای را ایجاد میکند.
جملات ساده را پس از ترکیب، به جملات پیچیده تبدیل مینماید.
اجزای تشکیل دهنده جملات را از یک موقعیت ساختاری به موقعیت دیگر انتقال میدهد.
تجزیه گر، نیازمند شناسایی اجزای اصلی جملات میباشد (اجزایی همچون مسند و مسند الیه، عبارات قیدی و .) و فقط زمانی قادر به انجام این کار میباشد که بتواند جملات پیچیده محافظ گوش ضد آب را به عبارات ساده تر تجزیه نماید و همچنین قادر به شناسایی اجزایی باشد که حرکت داده میشوند و آنها را با فواصلی (Gap) که در پس موقعیت های ساختاری اصلی آنها قرار دارند، متصل نماید.
در بخشهایی که در ادامه می آید به لحاظ psycholinguistic توضیح داده میشود که چگونه تجزیه گر، ساختار را در طی پردازش جمله تشکیل میدهد. ما در ابتدا به پرسش واقعیت سایکولوژیکی ساختار جمله می پردازیم و شواهدی را بر این ادعا فراهم میکنیم تجویز سمعک که عباراتی که جملات پیچیده را تشکیل میدهند بصورت واحدهای منفرد پردازش میشوند.
- تعداد نرونها و نیز سیناپسهای محتمل بین نرونها، از عصب هشتم به قشر شنوایی، افزایش مییابند. این تعداد در عصب شنوایی 30000 فیبر و در قشر مغز، بیش از 10 میلیون نرون میباشند.
5-9- تقاطعهای متعددی، رشتههای راست و چپ، ساقة مغز و قشر را به هم مرتبط میکنند.
6-9- سیستم عصبی شنوایی آوران، در سیستم بر انگیزانندة مشبک، اجزائی دارد.
7- سیستم شنوایی وابران، بر عملکرد راه شنوایی آوران، تاثیر میگذارد.
10- الکتروکوکلئوگرافی شامل دو پتانسیل حونی (برانگیخته شده توسط صدا) و پتانسیل عمل مربوط به عصب هشتم میباشد (compound action .p)
- دو پتانسیل حونی عبارتند از SP , CM.
CM اولین بار توسط wever, Bray در تجربیات کلاسیک نروفیزیولوژی شنوایی و 50 درمان کم شنوایی با سلول بنیادی سال قبل، ثبت گردید. (wever & Bray)و از آن به بعد به صورت گستردهای در مجموعة ABP، مورد مطالعه قرار گرفت.
11- CM یک پتانسیل AC است که از شکل موج محرک و نیز ارتعاش غشای قاعدهای متابعت میکند. (لذا از واژة میکروفونیک) استفاده میشود. CM هیچگونه زمان نهفتگی ندارد و همراه با ارائه محرک، آغاز میشود. از سلولهای موئی بر میخیزد و حداقل در حون طبیعی، از سلولهای موئی خارجی OHCها، منشا میگیرد. در ثبت خارج حونی، مثلاً در پرومونتوری یا داخل مجرای گوش خارجی انتخاب سمعک CM، فعالیت سلولهای موئی خارجی در قسمت قاعده از غشای قاعدهای را نشان میدهد.
مکانیسمهای که برای تولید CM معرفی شدهاند، 1- شتاب حرکت سلولهای موئی، 2- جابجایی غشای قاعدهای، 3- فعالیت پتانسیل گیرنده که در راس سلولهای موئی متعاقب خم شدن استریوسیلیا ایجاد میشود، محرک تک قطبی (Rare یا Cond) موثرترین تحریک برای بر انگیختن CM است، در صورتیکه با ارائه متناوب این هر دو محرک (محرک متناوب)، CM حذف میشود.
12- SP (پتانسیل تجمعی) یک پتانسیل DC است که پس از ارائه یک تن مداوم (continuous Tone) یا محرک آتیکی گذرا، نظیر کلیک یا تن التهاب گوش بدست ایجاد میشود. این پتانسیل انعکاس خواص غیر خطی حونی است.
پاسخهای بر انگیخته، مستقیماً به هماهنگی مراقبت از شنوایی زمانی فعالیت عصبی، وابستهاند. هنگامی پاسخهای برانگیخته شنوایی به بهترین وجه، ایجاد میشوند که پتانسیل عمل یا (پتانسیل سیناپتیک) تقریباً به صورت همزمان از تعدادی نرون در یک منطقة آناتومیک معین بدست آید. اگر منطقة محدودی از نرون فعال شود، تجمع فضایی (spatial summation) برای محیطهای پتانسیل خارج سلولی، برای تعدادی نرون کم خواهد بود.
به همین ترتیب هنگامی که یک پتانسیل سریع ایجاد میشود، تجمع زمانی Temporal summation کاهش خواهد یافت.
بنابراین وقتی نرونها بیشترین پاسخ را دارند که تغییرات ولتاژ گسترش یافته و از نظر زمانی طولانیتر شده در نرون رخ دهد.
ویژگیهای فضایی و زمانی فقط به فعالیت عصبی بین غشایی در منطقة بدنة سلول Cell body مربوط میشوند، (انتقال سیناپسی) اما در انتشار پتانسیل عمل در طول آکسونها این پدیدهها انتخاب سمعک مهم نیستند.
8- نرونها براساس ساختمان و عملکرد، متمایز میشوند. در عصب شنوایی و ساقه مغز پنج گونه نرون وجود دارند. این نرونها عبارتند از:
هرمی Pyramidal:
اختاپوسی octopus:
کروی globular:
ستارهای Stellate:
کروی Spherical:
الگوهای پاسخ این سلولها:
Pauser
onset
Primary – like with Notch
Chopper
Primary Like
9- هفت دلیل برای پیچیدگی سیستم شنوایی:
1-9- فیزیولوژی حونی حاصل تداخل پیچیدة خواص متابولیک و بیومکانیکال حون است.
2-9- خیلی از هستههای سیستم شنیداری، نظیر، هسته پیرگوشی حونی، هسته زیتونی برجستگی تحتانی Inferior colliculos از نظر ساختاری خیلی پیچیده هستند، و هر کدام از اجزا متعددی، تشکیل شدهاند.
3-9- ارتباطهای متفاوتی بین انواع نرونهای ساختاری – عملکردی وجود دارند.
مثلاً نرونهای bushy , chopper, stellate یا Primary Like , (Sperical) اختاپوسی و onset
اصول آناتومی فیزیولوژی در پاسخ های بر انگیخته
1- «dipole» محیط الکتریکی اطراف سلول است که با قطبیت سمعک اتیکن منفی در یک سو و قطبیت مثبت در سوی دیگر، ایجاد میشود.
پتانسیل مثبت باعث انتشار فعالیت عصبی (انتقال عصبی) میگردد.
2- مفهوم Volume conduction در درک نروآناتومی و نروفیزیولوژی AER مهم است. پاسخهای برخاسته از اعماق مغز، از محیط پیچیدهای که از مواد گوناگونی تشکیل شده است میگذرند و توسط الکترودها دریافت میشوند. این مواد عبارتند از مایع، بافت مغز، استخوان و پوست.
3- عوامل چندی به ثبت پتانسیلهای برانگیختة شنوایی تاثیر میگذارند:
- مکان قرارگیری الکترودها نسبت به محیط الکتریکی سمعک هوشمند زیمنس یا dipole.
- قرارگیری جغرافیایی (جهت قرارگیری) نرونهای فعال شده.
- ویژگیهای فضایی Spatial و زمانی Temporal در جریان الکتریکی برخاسته از نرونها.
- تمایز ساختاری و عملکردی نرونها.
4- براساس مکان قرارگیری الکترود: پاسخهای الکتریکی در صورتیکه توسط الکترودهای که نزدیک به منشا پتانسیل هستند یا اصلاً در آن منطقه واقعند ثبت شوند، پاسخهای near field نامیده میشوند. و پاسخهایی که با الکترودهای دورتر (مثلاً در ABR) ثبت میشوند، پاسخها (farfield) هستند.
افزایش فاصله بین الکترود و منشا پتانسیل دو تاثیر به AEP دارد.
الف) کاهش Spatial Resolution
ب) کاهش قابل توجه دامنة پاسخ.
5- وقتی دو دایپل کنار هم هستند، الکترود دور یک قله ایجاد میکند اما اگر الکترود نزدیکتر شود، دو قله ایجاد خواهد شد.
6- قرار گیری ژئومتریک geometric orientation نرونهای فعال شده به نقش اساسی در انتقال سیگنال الکتریکی Volume Conduction ایجاد میکند. بر این اساس و بر مبنای یافتههای Lorente de No 1947 دو گونه میدان پتانسیل داریم:
Closed field: دندریتها هم سو نیستند. پتانسیل منتقل نمیشود.
Open field دندریتها هم سو هستند، پتانسیل منتقل میشود.
7- ویژگیهای فضایی Spatial و زمانی Temporal در جریانهای قیمت سمعک اتیکن مربوط به هر نرون، در ایجاد پاسخ برانگیخته، نقش ایفا میکنند.
معمولاً پاسخ P300 وقتیکه سمعک استارکی بیمار به محرک oddball توجه نشان میدهد، دامنة بزرگتری دارد، پاسخ P300 به صورت یک موج بزرگ (با دامنة 20 تا 5) که معمولاً سومین جزء مثبت در محدودة زمانی ms300 است بدست میآید دامنه و زمان نهفتگی P300 براساس شرایط اندازهگیری میتواند تغییر کند. حتی غیاب محرک نیز میتواند به تولید و ایجاد P300 منتفی شود.
30- در اواسط 1970، NaaTanen هنگام کار و تحقیق با P300 دریافت که پاسخی انواع سمعک ها نسبت به محرک نادر وجود دارد که ارتباطی با توجه بیمار ندارد. کشف MMN در 1975 رخ داد. با استفاده از یک پروتکل ارائه محرک دایکوتیک، از بیمار خواسته شد، بعضی تنها را که به دو گوش ارائه میشود، فراموش کنند، و به یک محرک نادر oddball یا انحرافی در یک گوش توجه کنند، - محققین نتیجه گرفتند، که اصوات deviant حتی آنها که توجهی بدانها نشده بود، یک موج منفی در منطقة 100 تا 200 میلیثانیه ایجاد نمودند هنگامیکه شکل موج مربوط به محرک استاندارد از شکل موج مربوط به محرک انحرافی کم میشد، سمعک فوناک موج منفی آشکارتر میگشت. به این پدیده (Difference wave) میگوییم.
31- منشا MMN، در قشر مغز، لب گیجگاهی و لب فرونتال و نیز از مناطق زیر قشری دانسته شده است.
32- شاید MMN، دقیقترین اندازهگیری objective پردازش شنوایی در سیستم عصبی مرکزی است.
33- MMN در نوزادان و اطفال تا بزرگسالان و در جمعیتهایی نظیر بیمارانی با مشکلات پردازش شنیداری، اختلالات یادگیری، بیماریهای عصب – روان شناختی، الکلیسم، HIV، بررسی شده است.
پاسخ P300 و سایر پاسخهای درونزای دیگر، بواسطة وابستگیشان به متن محرک، stimulus Context بدست میآیند و نه بواسطة Stimulus factors این پاسخها نیز بواسطة ویژگیهای توجهی فرد Subject attention Characteristics بدست میآیند و نه بواسطة ویژگیهای فرد subject Characteristics
28- روش یا پارادئیسم رایج برای ثبت پاسخهای P300 شامل ارائه سیگنالهای هدف oddball است. سیگنالی که در شرایط معمول ارائه میگردد، در بیشتر زمان تست ارائه میشود، اما هر از گاه یک محرک متفاوت، در بین این سیگنالها، ارائه میگردد. به این معنی که، یک سری مثلاً 5 یا 6 محرک شناخته شده (مثلاً تن برست Hz1000) ارائه میشود، و سپس به صورت غیرقابل پیشبینی یک محرک متفاوت انتخاب سمعک یا (oddball) (یک تن 2000 هرتز) ارائه میشود. محرک oddball، ممکن است همانند مثال از نظر فرکانس متفاوت باشد یا اینکه ویژگیهای دیگری نظیر شدت یا زمان متفاوت باشند. در محرکهای گفتاری ویژگیهای ظریفتر (نظیر شروع گفتار، یا تفاوتهای تولیدی میتوانند مطرح باشند. اصلاً ممکن است محرک oddball، عدم وجود محرک مورد انتظار باشد. از لغت high Probability برای توصیف محرک پارگی پرده گوش معمول استفاده میشود.
در صورتیکه محرک oddball را «infrequent» «Rare»، «Task significant» «Probe» یا «Target» هم میگوییم. بنابراین، محرک هدف Target قابل پیشبینی نخواهد بود، (با احتمال زیاد و اغلب). با استفاده از مثال بالا، اگر در 50 درصد موارد محرک 2000 ارائه شود و در 50 درصد موارد دیگر محرک 1000 هرتز، در آن صورت محرک 2000 هرتز را نمیتوان odd، infrequent یا Rave نامید.
معمولاً محرک هدف، در 10 تا 20 درصد زمانها، رخ میدهد.
29- ALR هنگامی که بیمار استفاده از سمعک در حالت توجه خاص به محرک نیست بدست میآید ولی در صورتیکه از او خواسته شود به محرکهای oddball توجه خاص داشته باشد، P300 به دست خواهد آمد.
در هر دو فعل، شکل گذشته ساده و صفت سمعک oticon مفعولی یکسان میباشد. با اینحال raced نتها در 8 درصد مواقع بعنوان صفت مفعولی ظاهر میشود در حالیکه carried در 52 درصد مواقع بعنوان صفت مفعولی ظاهر میشود. MacDonald و همکارانش در سال 1994 نشان دادند که افعالی مثل raced نسبت به افعالی مثل carried با احتمال بیشتری تولید اثر garden path مینمایند.
نوع آخر از اطلاعات واژگانی مربوط به اطلاعات موضوعی (Thematic) همراه با افعال میباشد. مباحث یک فعل بستگی به ساختاری دارد که در آن میتواند ظاهر بهترین نوع سمعک شود، اما نقشهای موضوعی یک بحث به رابطه معنایی بین بحث و فعل برمیگردد. بعنوان مثال فعل open را در جملات ذیل درنظر بگیرید:
در هر سه جمله، فعل opened نیازمند یک فاعل میباشد: john در 35a ، key در 35b و door در 35c . به لحاظ موضوعی این سه عبارت اسمی نقش های خیلی متفاوتی را بازی میکنند:
john در 35a یک عامل میباشد (شخصی که در را باز میکند)، key در 35b وسیله میباشد (که استفاده میشود برای باز کردن در) و door در 35c یک مضمون (theme) میباشد (چیزی که بر آن انجام شده است).
برای آزمایش اینکه آیا اطلاعات موضوعی میتوانند کمک نمایند تا تجزیه گرقیمت سمعک از garden path ها اجتناب نماید برخی محققین در سال 1994 جملاتی نظیر مثال های ذیل را مقایسه کردند:
فعل examine نیازمند یک عامل بعنوان فاعلش میباشد که فاعل آن باید جاندار باشد. Evidence (یک اسم غیر جاندار) عامل خوبی برای examine نمیباشد اما مضمون (theme) خوبی برای فعل میباشد. دسترسی داشتن به این اطلاعات موضوعی جلوگیری میکند از اینکه تجزیه گر ، examined را در 36b بعنوان فعل اصلی در نظر بگیرد و از تولید یک garden path بوسیله 36a اجتناب شود.
Garnsey و همکارانش در سال 1997 همچنین اثر محدودیت های انتخابی بر پردازش جمله را مورد بررسی قرار دادند. بعنوان مثال، برای فعلی مثل understand کلمه snow مفعول مستقیم خوبی مثل کلمه message نمیباشد (جمله32). به همین شکل برای فعلی مثل admit کلمه airplane مفعول مستقیم خوبی مثل کلمه mistake نمیباشد(جمله33). و برای فعلی مثل fear کلمه dress مفعول مستقیم خوبی مثل کلمه tantrums نمیباشد(جمله34). به یاد داشته باشید که understand با بایاس مفعول مستقیم میباشد در حالیکه admit با بایاس مکمل جمله ای میباشد و fear یک فعل بدون بایاس میباشد و با احتمال مساوی بیمه سمعک میتواند با مفعول مستقیم یا مکمل جمله ای همراه باشد.
Garnsey و همکارانش متوجه شدند که تطابق معنایی بین فعل و NP پس از آن ، اثر garden path افعال با بایاس مفعول مستقیم مثل understand را متاثر نمی نماید. بایاس مفعول افعال بقدری قوی بودند که NP پس از آنها بعنوان یک مفعول مستقیم آنالیز میشد (صرفنظر از اینکه به لحاظ معنایی مطابقت داشت یا نه). جملاتی مثل 32a و 32b همیشه تولید garden path کردند.
در مقابل، NPهای بعد از افعال با بایاس مکمل جمله ای هرگز سمعک oticon بعنوان مفعول های مستقیم آنالیز نشدند صرفنظر از اینکه به لحاظ معنایی با فعل مطابقت داشتند یا نه. جملاتی مثل 33a و 33b هرگز تولید garden path نکردند. محدودیت های انتخابی دارای یک اثر دراماتیک با افعال بدون بایاس بودند. جملاتی مثل 34a در قیاس با جملات شبیه 34b تولید garden path کردند.
قبلا نشان دادیم که اگر شکل پیرگوشی صفت مفعولی فعل همانند شکل گذشته ساده آن نباشد منجر به یک جمله garden path نمیشود. حال افعال carried و raced را درنظر بگیرید
حرکات چشم هنگامی که شرکت کنندگان جملات ارایه شده را یکی پس از دیگری بر روی صفحه کامپیوتر می خواندند، و دیگری، خواندن از کجا سمعک بخرم زمانها برای جملاتی که یک کلمه در یک زمان ارائه میشد (تکنیکی که self-paced reading نامیده شد).
Garnsey و همکارانش نشان دادند که افعال با بایاس مستقیم مثل understand (mary understood the question han no solution) دیده نمیشود.
استفاده تجزیه گر از اطلاعات بایاس فعل یا آزمایشات ERP نیز مورد بررسی قرار گرفته است. همانگونه که در فصل 2 گفته شد انواع مختلفی از پاسخهای ERP با آنومالیهای نحوی (که منجر به تولی P600 میشود) و آنومالیهای معنایی (که منجر به تولید N400 میشود) وجود دارد.
Osterhout در سال 1994 پاسخهای ERP به جملات با بیمه سمعک مکملهای سببی نظیر مثالهای ذیل را اندازه گیری کرد:
سه فعل استفاده شده در این جملات از همدیگر متفاوت میباشند:
Hope زیر گروهی است فقط برای یک مکمل جمله ای (نمیتواند مفعول مستقیم بگیرد)
Believe میتواند مفعول مستقیم و یا یک مکمل جمله ای بگیرد اما به سمت یک مفعول مستقیم بایاس دارد.
Charge میتواند مفعول مستقیم و یا یک مکمل جمله ای بگیرد اما به سمت یک مکمل جمله ای بایاس دارد.
Osterhout در جمله 31b یک موج P600 مشاهده کرد (نشاندهنده اینست که شرکت کنندگان یک آنومالی نحوی را تجربه کرده اند). بایاس مفعول مستقیم فعل باعث شد شرکت کنندگان the patient را بعنوان مفعول مستقیم آنالیز نمایند. جملات با افعال hoped و charged موج P600 را تولید نکردند که احتمالا به این خاطر میباشدکه the patient ابتداً بعنوان یک مفعول مستقیم پردازش نگردید.
تجربیاتی نظیر اینها نشان میدهد که اطلاعات بایاس فعل بوسیله تجزیه گرسمعک oticon مورد استفاده قرار میگیرد تا تصمیم گیری نماید چه ساختاری را ایجاد نماید. در فصل 2 گفته شد که یک ورودی واژگانی برای یک فعل، محدودیت های انتخابی نیز برای آن فعل دارد.
اطلاعات واژگانی (Lexical Information)
ورودی مستقیم به تجزیه گر شامل مجموعه ای از کلمات میباشد که سمعک بصورت خطی قرار گرفته اند (یکی پس از دیگری). وظیفه تجزیه گر اینست که معین نماید این کلمات از لحاظ سلسله مراتب چگونه بهم مربوط میشوند. متریال واژگانی با حجم بالایی از اطلاعات نه تنها معنایی بلکه Morphosyntactic به سمت تجزیه گر می آیند.
ورودی های واژگانی حاوی اطلاعاتی هستند که هم درباره فریم های زیرگروهای افعال میباشد (یعنی مباحثی که یک فعل میتواند داشته باشد) و هم درباره اینکه چگونه افعال خاص اغلب بوسیله انواع خاصی از مباحث دنبال میشوند. ساختار جمله 7b اینجا تکرار میشود اما با از کجا سمعک بخرم محتوای نحوی متفاوت:
جمله حاوی یک ابهام ساختاری لوکال میباشد:
The problem میتواند مفعول مستقیم understood باشد و یا فاعل یک جمله واره جدید. با استفاده از minimal attachment ، تفسیر مفعول مستقیم بطور اولیه ترجیح داده میشود اما این مسئله وقتی که به کلمه had میرسیم منجر به garden path میشود.
ابهام لوکال در جمله 30 ، بناچار ناشی از این واقعیت میباشد که فریم زیرگروه برای understood اجازه یک مفعول مستقیم همچنین یک مکمل جمله ای را میدهد. افعال دیگر مثل think متفاوت میباشند و به مکملهای جمله ای اجازه میدهند (Mary thinks she know the truth) اما اجازه مفعول های مستقیم را نمیدهند (Mary thinks the truth).
علاوه بر این محدودیت های فریم زیرگروه، ورودی واژگانی برای یک فعل حاوی اطلاعاتی درباره اینست که مباحث احتمالی فعل بیشتر چه مواردی است. بعنوان مثال ، هم understand و هم admit مفعول مستقیم یا مکملهای جمله ای میگیرند اما مفعول مستقیم برای understand مرسوم تر است در حالیکه مکمل جمله ای برای admit مرسوم تر است.
Garnsey و همکارانش در سال 1997 داده های کلینیک سمعک وسیعی از افعال را تحت عنوان Verb’s argument Bias توسعه دادند که حاوی اطلاعاتی درباره اینکه کدام مباحث فعل مرسوم تر هستند. آزمایشات در این مطالعه از دو تکنیک مختلف برای اندازه گیری دشواری استفاده کردند:
مثلا مشاهده امواج ABR مشخص می کند که شکل موج های طبیعی ABR امواج اصلی خود را هر ms1 (یعنی یا 1000 هرتز) بعلاوه یک موج با فرکانس آرام با فرکانس 100Hz ( ) نشان می دهند. روش صحیح این است که هر چقدر کمتر، فیلتراسیون انجام گیرد تا از امکان ایجاد اعوجاج سمعک اینترتون در زمان نهفتگی امواج یا ایجاد اجزایی از پاسخ که آرتیفکت واقعی محسوب می شوند، کاسته نشود.
تنظیمات وسیع تر فیلتر در هنگام جمع آوری داده ها، در صورتیکه دستگاه، اجازه فیلترینگ دیجیتال را بعد از جمع آوری داده ها بدهد. اگر چه امکان artifact rejection مرسوم، ممکن است فرآیند معدل گیری بواسطه وجود نویزهای تصفیه نشده، کمتر شود.
چرا فیلترینگ در ارزیابی AER ضروری است؟
فیلترینگ روشی است برای افزایش امکان تشخیص قیمت سمعک ویدکس سیگنال (AER) در حضور نویز زمینه الکتریکی. نویز در این جا به عنوان هر فعالیت الکتریکی که توسط الکترودها ثبت می شود و البته پاسخ برانگیخته شنیداری نیست، تعریف می شود. (نویز ممکن است مربوط به خود بیمار یا مربوط به منابع خارجی باشد). به صورت نظری، می بایست نویز با محتوای فرکانسی ای که با محتوای فرکانسی پاسخ AER متفاوت است، قبل از معدل گیری از فعالیت الکتریکی کلی که توسط الکترودها ثبت شده، خارج گردد(فیلتر شود). معدل گیری از فعالیتی که بیشتر متضمن پاسخ باشد تا مجموعه فعالیتهای انتخاب نشده، موثرتر است.
هدف اصلی فیلترینگ کاهش یا حذف فعالیتهای الکتریکی است که پاسخ محسوب نمی شوند، اما محتوای فرکانسی مشخص و ثابتی دارند. نمونه ای از این نویز الکتریکی، منطقه فرکانسی EEG است که زیر 30 هرتز واقع شده است، (شامل امواج دلتا، تتا، آلفا، بتا). قیمت سمعک هرگاه که میسر باشد، انرژی الکتریکی در منطقه 05/0 تا 30 هرتز از پاسخ AER حذف می گردد. این منطقه فرکانسی شامل نویز الکترودرمال (Hz5 تا 01/0) و بخشی از منطقه فرکانسی پتانسیل های مربوط به حرکت (در حدود Hz 50 تا 05/0) نیز هست.
Rejection : یک ویژگی ضروری در دستگاه های الکتروفیزیولوژی شنوایی، توانایی آنها در مشاهده فعالیت الکتریکی است که به آنها وارد می شود. فعالیت الکتریکی که توسط الکترودها ثبت می شود، مجموعه ای از EEG، AER ، و تداخلات سمعک استخوانی الکتریکی ناخواسته است که قبل از فیلتراسیون و معدل گیری ثبت می شوند. حتی در این مرحله هم ورودی به CMR و تقویت می رود. مشاهده سیگنال EEG، که معدل گیری نشده است می تواند ما را از وجود آرتیفکت ناشی از حرکت بیماری آرتیفکت نروماسکولار، تداخلات الکتریکی 60 هرتز، یا تداخلات فرکانس بالای دیگر، مطلع کند. از طریق شاخص artifact rejection که در دستگاه تعبیه شده نیز می توان به وجود این آرتیفکت ها پی برد. مشاهده بصری سیگنال EEG روش بهتری است تا بتوان نوع تداخل و نیز احتمالا منبع آن را تشخیص داد.
آرتیفکت در ثبت AER، یعنی فعالیت الکتریکی که بخشی از پاسخ محسوب نمی شود، و نمی بایست در آنالیز پاسخ دخالت داده شود. آرتیفکت ممکن است الکترومگنتیک باشد و خدمات سمعک خاستگاه آن منبع خارجی باشد (و نه بیماری) (مثلا هدفن ها یا وسایل الکتریکی) یا اینکه الکتروفیزیولوژیک بوده و خاستگاه آن خود بیمار باشد. نظیر پتانسیل های نروماسکولار که به حرکات بیمار مرتبط هستند. سه راه برای کاستن از تاثیرات منفی آرتیفکت در ثبت پاسخ های AER پیشنهاد شده است:
اول: اولین و مهمترین راه، تعیین خاستگاه از کجا سمعک بخرم آرتیفکت و حذف آن است. مثلا اگر یک جعبه x-Ray منشا این مزاحمت باشد با خاموش کردن آن مشکل حل خواهد شد.
دوم: هنگامیکه حرکات زائد بیمار، منشاء آرتیفکت نروماسکولار است، به بیمار داروی خواب آور داده او را می خوابانیم و پس از آن تست را به آسانی انجام می دهیم. روش دیگر تعدیل عوامل مربوط به تست نظیر، تنظیم های فیلتر، آرایش الکترودی، تعداد جاروب ها می باشد که راهکارهای عملی مربوط به این اقدامات در فصول بعدی ذکر شده است.
این پدیده اساسا یک فرایند تفاضل subtraction است. به این ترتیب فعالیت هایی که در دو الکترود یکسان هستند، حذف خواهند شد (بازپس زده خواهند شد). مثلا اگر دو الکترود inv و noninv را در نزدیکی هم قرار دهیم (مثلا روی پیشانی)، پاسخی جز یک خط سمعک صاف ثبت نخواهیم کرد. در حقیقت همه فعالیتها AER توسط هر الکترودی ثبت میشود و سپس از طریق CMR حذف می گردد. ولی هنگامیکه یک الکترود در بالای سر و دیگری در نزدیک گوش واقع شود پاسخی که در هر الکترود ثبت می شود اصلا یکسان نیست، و تفاوت قابل توجهی دارد. معمولا اجزاء اولیه ABR دارای قطبیت مع هستند. تفاضل فعالیتی که در الکترود لوبول ثبت شده از فعالیت الکترود پیشانی (فرق سر)، نه تنها تداخلات نویزی را کاهش می دهد بلکه بر دامنه بعضی از امواج ABR می افزاید.
با یک الکترود جمجمه ای (cephalic) (که در جایی روی سر واقع شده) و یک الکترود کلینیک سمعک غیرجمجمهای (noncephalic) تداخلات مربوط به هر کدام، حذف می شود، و تنها پاسخ از طریق الکترود جمجمه ای به دست می آید. هنگامیکه اجزای اولیه ABR تجمع نمی یابند، که یک کاستی محسوب می شود، هیچ پس زدن سهوی اجزای پاسخ رخ نخواهد داد که خود یک مزیت محسوب می شود.
کارآیی CMR معمولا بر حسب نسبت خروجی آمپلی فایر (فعالیت الکترکی که پس از تقویت بدست می آید) تنها با یک ورودی (بدون مزیت فرآیند تفاضل) تجویز سمعک به خروجی آمپلی فایر با دو ورودی همسان به دست می آید.
کارایی CMR =
معمولا نسبت CMR بیش از 10000 است و معنی آن این است، که فعالیتی که به صورت یکسان توسط دو الکترود، ثبت می شود، (به عنوان تداخلی الکتریکی)، 10000 بار کمتر از دامنه فعالیتی است که توسط الکترود noninverting ثبت می شود. معمولا این نسبت به صورت dB بیان می شود که در مثال بالا نسبت 10000 بار معادل 80 دسی بل خواهد بود. نسبت برابر 10dB ، برابر 20dB و برابر 40dB خواهد بود.
بنابراین تفاوتهای شکل موج های دو یا سه آرایش الکترودی را می توان به عوامل مربوط به نیمکره ها، CNS، ربط داد. و نه به مداخلات گوش یا تفاوتهای قرارگیری آرایش، با توجه به سوی تحریک.
جعبه الکترود: Electrod Box
این جعبه که الکترودها به آن وصل می شوند باتری سمعک معمولا به آمپلی فایر مرتبط هستند. گاهی اصلا خود آنها پری آمپلی فایر محسوب می شوند. معمولا هر جعبه حداقل سه جک (jack) دارد. یکی برای الکترود noninverting (یا مثبت یا فعال) یکی برای inverting (مرجع) و یکی برای الکترود زمین (common) در این صورت یک کانال وجود دارد. ممکن است سیستم دو کاناله باشد، که دارای 5 یا 6 جک خواهد بود. این جک ها در یک دو یا بیشتر ردیف مرتب می شوند و گاه به شکل سر هستند.
تقویت الکتروفیزیولوژیک:
معدل دامنه موج ABR V، 5/0 میکروولت است. (یک دوم ، یک میلیونیوم ولت) لذا می بایست امواج ABR قبل از پردازش، تقویت شوند. لذا بهره می بایست صد هزار برابر باشد. این میزان تجویز سمعک بهره برحسب dB بیان می شود و مثلا صدهزار برابر معادل 100 دسی بل است. دو ویژگی در آمپلی فایر تاثیر مستقیم به ثبت موفق پاسخ های AER دارد. اولی امپدانس ورودی است که یعنی مقاومت در برابر عبور جریان متناوب، بخصوص مقاومت در ورودی آمپلی فایر – در حالت مطلوب، امپدانس ورودی آمپلی فایر در حد و یا بالاتر از امپدانس الکترود در ثبت AERاست.
Common Mode Rejection (CMR)
CMR یک ویژگی و یک عملکرد حیاتی در آمپلی فایر است. این پدیده مفهوم مهمی در درک این مطلب است که چگونه یک ولتاژ نسبتا کوچک در میانه انواعی از سیگنالهای فراوان تشخیص داده می شود.
دو الکترود در نقاط مختلف روی سر گذاشته میشود (مثلا در خط وسط بالای پیشانی، Fz و لوبول) که هر کدام مقدار معینی از فعالیت الکتریکی را که در آن سمعک منطقه وجود دارد، ثبت می کند. تقویت کننده تفاضلی که در اغلب دستگاه های AEP دیده می شود، قطبیت ولتاژ ورودی الکترود Inverting را مع میکند، و آن ولتاژ را به ورودی الکترود noninverting می افزاید.
(لوبول کنترالترال یا Fz-Ac) آرایش الکترودی اپسی لترال (Fz-Ai) موج I تا V را بوضوح ایجاد خواهد کرد و تشخیص موج I را تسهیل خواهد نمود. (موج I در آرایش اپسی لترال بوضوح وجود دارد پارگی پرده گوش و در آرایش کنترا لترال وجود ندارد). تفاضل دیجیتالی شکل موج بدست آمده از آرایش کنترالترال از آرایش اپسی لترال، یک شکل موج افقی (اشتقاقی) ایجاد خواهد کرد. استفاده از الکترود inverting به صورت غیرجمجمه ای (noncephalic) (که یک الکترود مرجع واقعی خواهد بود) مبانی الکتروفیزیولوژیک معینی دارد و گاهی اوقات برای تشخیص یا مشاهده با وضوح بیشتر بعضی از امواج انتخابی کاربرد دارد.
جایگاه الکترودها در ثبت AMLR در سالهای اخیر، شاهد تغییراتی قیمت سمعک بوده است. قبلا تنها برای الکترود noninverting از جایگاه خط وسط midline استفاده می شد ) Cz یا (Fz . اخیرا برای ثبت AMLR از جایگاه های متعدد جمجمه ای (فرق سر) برای قرار دادن الکترودهای noninverting استفاده می شود. امادر مورد الکترود inverting، بعضی محققین به ثبت AMLR از طریق آرایش دو کاناله ادامه می دهند. در این آرایش یک الکترود مشترک noninverting در خط وسط قرار می گیرد، و الکترودهای inverting روی گوش همسو و ناهمسو نسبت به محرک، قرار می گیرند. این آرایش برای افزایش مداخلات متفاوت از گوش همسو و ناهمسو، انجام می شود.
با تکنیک چند الکتروده (multiple scalp electrode) (یعنی الکترودهای noninverting روی Fz، C5 و C6) سعی می شود، مداخلات همان سویی در مقابل دگرسویی با ارتباط دادن دو الکترود، کاهش یابد. به این ترتیب که سیم الکترود inverting از هر گوش، به باطری سمعک یک Jumper متصل می شود، که به ورودیهای الکترود inverting به آمپلی فایر وصل می شود. نتیجه ایجاد یک مرجع متوازن برای برابر کردن مداخلات گوشها در هر کدام از آزمایشهای الکترودی جمجمه است.
الکترودهای کانال گوش: (Ear Canal Electrodes)
رایج ترین نوع آنها، tiptrode است. مجموعه ای که از هدفن و الکترود است. الکترود از یک فوم (پلی اورتان) که با یک پوشش نقره ای پوشانده شده، تشکیل می شود. معمولا تیوب مربوط به آن 250 میلی متر است. بخش نقره ای tiptrode در دو سایز وجود دارد. (13 و 10 میلی متر) سایز کوچکتر (ویژه اطفال) برای خیلی از کانال های کوچک (کانال های گوش ن) مناسب است. در کاربرد tiptrode هیچگاه از ژل یا paste استفاده نمی کنیم زیرا مشکل ساز است.
الکترود پرده تمپان tympanic membrane electrode به نوک الکترود اندکی قیمت سمعک اتیکن ژل می گذاریم و البته این نکته مهم است که حتما ژل باشد. چون paste بعد از مدتی (چند دقیقه) سخت می شود و به سطح پرده می چسبد. معمولا امپدانس بین الکترودی خیلی پایین نیست (>5 to 10 kohm) زیرا نمی توان سطح TM را برای نصب الکترود روی آن آماده کرد.
الکترود سوزنی زیر پوستی: Subdermal needle electrode
این الکترودها دو مزیت به همراه دارند: 1 – ثبات در زمان طولانی ثبت AEP 2 – ثبات در امپدانس بین الکترودی
این الکترودها از platinium iridium ساخته شده اند. الکترودهای سوزنی قیمت سمعک یونیترون سه فایده اساسی دارند: 1 – بواسطه اینکه نیاز به آماده سازی پوست نیست، کاربرد آنها سریعتر است. 2 – این التکرودها در کل طول مدت آزمون های AEP از الکترودهای دیسکی بسیار با ثبات تر هستند. 3 – امپدانس بین الکترودی به اندازه کافی پایین است و متوازن است اگر چه زمان زیادی برای صاف کردن موضع نصب الکترود صرف نشده است.
الکترود trans tympanic membrane: قبل از قراردادن سوزن الکترود توسط اوتولوژیست توسط (89%) phenol پرده تمپان بی حس می شود.
آرایش الکترودی: electrode arrays
از ترکیب دو سری الکترودهای ثبات، قیمت سمعک آرایش الکترودی (montage) ایجاد می شود.
در ABR یک آرایش الکترودی تک کاناله توصیه می شود (لوبول اپسی لترال یا Fz-Ai) در بعضی موقعیتها نظیر انجام ABR از طریق BC اضافه کردن یک کانال دوم برای تشخیص بهتر موج I، توصیه می شود.
الکترودهای Ear Clip: در این نوع الکترود دو صفحه یا دیسک به یک ابزار فنری شکل متصل هستند و هر دیسک در یک سوی نرمه (لوبول) قرار می گیرد. مقداری ماده هدایت کننده (Condueting) (نظیر ژل، کرم یا paste) روی دو سطح لوبول قرار می دهیم و بعد الکترودها را روی این ماده می گذاریم بواسطه فشاری که ف وارد می آورد، این الکترودها ثابت می شوند و نیازی به چسب نیست، سمعک اینترتون این الکترودها مزایای متعددی دارند: 1 – دامنه AP در الکترودکوکلئوگرافی یا موج I در ABR، 30 درصد نسبت به هنگامیکه الکترود روی ماستوئید قرار می گیرد، افزایش می یابد. 2 – برای ثبت ABR از طریق BC، قرارگیری الکترود روی لوبول فاصله بین الکترود و ویبراتور استخوانی را افزایش می دهد و در نتیجه از آرتیفکت الکتریکی کاسته می شود. 3 – بواسطه فشار قابل توجهی که از الکترودها به سطح پوست اعمال می شود و نیز بخاطر دو برابر بودن سطح تماس الکترودها امپدانس بین الکترودی پایینی به دست خواهد آمد. 4 – در کاربرد این الکترودها به چسب برای نگاه داشتن آنها روی پوست نیازی نیست. 5 – در صورتیکه در حین تست، الکترودها (مثلا توسط کودکان) سمعک استارکی کشیده شوند، جایگذاری مجدد انها ساده و مطمئن است. 6 – می توان آنها را بارها و بارها مورد استفاده قرار داد و هزینه را کاهش داد.
الکترودهای یکبار مصرف: ابتدا برای استفاده در برنامه های بیماریابی نوزادان، طراحی شدند. منطقه Disc آنها نسبتا کوچک است (حدود 20 تا 25 میلی متر) سه مزیت بر آنها مترتب است: 1 – نیاز به استفاده از ژل هادی نیست. 2 – نیاز به چسب نیست. 3 – به کنترل عفونت کمک می کند چون یکبار مصرف است.
کاستیهای آنها عبارتند از: 1 – قیمت 2 – محدودیت در سمعک زیمنس موارد به کار رفته در آنها. (انواع آلیاژ در آنها در دسترس نیست)
(C4 روی نیمکره راست سمعک یونیترون ، و C5 روی نیمکره چپ) – روش قدیمی که در آن الکترود Noninverting روی خط وسط Middline قرار می گرفت. (Fz یا Cz) به نظر می رسد فعالیت هر منطقه قشری شنوایی (راست یا چپ) یا نیمکره غالب را در موارد بدی عملکرد قشری یکطرفه منعکس می نماید.
انواع الکترودها و کاربرد آنها:
کاربرد الکترودها یک عامل تکنیکی است که در موفقیت ارزیابیهای الکتروفیزیولوژیک سمعک هوشمند زیمنس بینهایت مهم است.
مهمترین اهداف و نکات در این مورد عبارتند از:
1 – ثبات جایگذاری الکترودها در بین افراد مختلف.
2 – جایگذاری صحیح آناتومیک
3 – مقاومت بین الکترودی پایین (کمتر از 5000 اهم)
4 – امپدانس بین الکترودی متوازن (تفاوت بین الکترودها، کمتر از 2000 اهم)
5 – اتصال مطمئن تر و با ثبات در حین آزمایش.
6 – حداقل ناراحتی و عدم وجود احتمال خطر برای بیمار
کاربرد الکل برای تمیز کردن پوست نوزادان مورد تردید است چون احتمال جذب آن از طریق پوست و راهیابی به جریان خون وجود دارد.
عواملی که در عوارض پوستی ناشی از استفاده از ژل و past دخیل هستند، عبارتند از: وجود کلسیم (کلسیم کلراید)، تماس طولانی مدت با مواد (بیشتر از 6 ساعت) و سن (احتمال رخداد در کودکان بیشتر است).
الکترودهای Disc: الکتروهای موسوم هستند که از ابتدای انجام AEP به کار رفته اند. در دو اندازه بالغین و کودکان وجود دارند (10 و 6 میلی متر) و از فات و آلیاژهای فی ساخته شده اند. فهایی نظیر طلا، نقره، یا نقره ای که با کلرید نقره (Agcl) پوشانده شده است. سیم های 1 تا 5/1 متری به این الکتروها وصل می شوند وامکان طولانی تر کردن این سیم ها هم وجود دارد اما سمعک ویدکس باید توجه داشت که این مجموعه (الکترود و سیم) در یک محیط آزمایشی الکتریکی، نقش آنتن را ایفا می نمایند و طولانی تر شدن آنها امکان دریافت تزاحم های الکتریکی ناخواسته را افزایش می دهد.
این روند انقدر متداول است که هیچ کس درباره پیچیدگی آن فکر نمی کند و این سمعک روان شناسان زبان هستند که این مسائل را بررسی و مطالعه می کنند.
در روند رمز گذاری، یک ایده (چیزی که پنهان است و موجودیت فیزیکی قابل رویت ندارد) به یک ماهیت فیزیکی(سیگنال گفتاری) تبدیل می شود. از سوی دیگر در روند رمزگشایی، شنونده سیگنال فیزیکی را رمزگشایی می کند و همان ایده را دوباره کشف می کند. سیستم زبانی پلی بین ایده و گفتار برقرار می کند و امکان ارتباط بین این دو را فراهم می سازد. این سیستم صدا و کلمات را ارائه می کند و ساختارهایی می سازد که این اصوات و کلمات را به جملات تبدیل می کند.
سیگنال گفتاری و درک زبانی
سیگنال تنها ارتباط فیزیکی بین گوینده و شنونده است. سیگنال گفتاری باید برای شنونده اطلاعات کافی داشته باشد تا ساختارهای پنهان و بدون موجودیت فیزیکی را که مدنظر بوده دریافت و قابل درک سازد.
شکل 4-1 موج یک سیگنال گفتاری را نشان می دهد. مرز بین واژه ها با خطوطی نشان داده شده است. دقت کنید که این مرز سکوت نیست و ممکن است حاوی صدای زمینه بوده باشد.
در سیگنال آتیک ارائه واجی حذف می شود، ارائه واجی مشخصه بخش پنهان و بدون ماهیت فیزیکی است که قبلا مطرح شد. ایده و همان بخش پنهان از واحد های واجی مجزا ساخته شده است: همخوان و واکه، سیلاب، واحد های ریتمیک رده بالاتر مثل کلمات پروزودیک. اما سیگنال فیزیکی متفاوت است. در سیگنال آتیک بخش های پنهان دیگر با هم همپوشانی ندارند و کلمات با هم می آیند. شنونده یک سیگنال فیزیکی پیوسته و احتمالا نویزی را دریافت می کند که باید رابطه آن را با بیان واجی مدنظر گوینده پیدا کند. مکانیسم های پردازش ذهنی باید دستور زبان و واژگان شنونده را به کار گیرند تا یک سری بیان های زبانی را کشف کنند. این پروسه های ذهنی توسط عملکرد های نوروفیزیولوژیک که به منظور درک گفتار تخصصی شده اند انجام می گیرد.
درک بیان زبانی بر پایه محرک سیگنال گفتاری، نیازمند این است که شنونده، صلاحیت زبانی داشته باشد. دانش زبانی برای هر فردی لازم است تا بیان واجی سیگنال گفتاری را بازسازی و درک کند. بدون دانش زبانی مسلما هیچ چیز قابل درک نخواهد بود. برای مثال سگ ها خوب ارتباط برقرار می کنند، اما دانش زبانی ندارند، وقتی گفتاری می شنوند، می توانند سیگنال آتیک مرتبط با اسم خود را شناسایی کنند، اما فقط در همین حد و نه فراتر.
حیوانات چگونه منظور ما را متوجه می شوند؟ از تون صدا، حرکات بدن و نگاه ها. اما برای انسان فهم جمله بسیار پیچیده تر است: سازماندهی اصوات و کلمات و در نهایت جمله از دانش زبانی.
موضوع دیگر که پیش بینی می تواند کرد این است که اصوات مرکب با تعداد بیشتر اجزا غیرکودک سمعک اینترتون شده در هارمونیک ها دیسپارچ هایی دروه ای عصبی را بر می انگیزاند که، متناسب با فاز کوک فرکانس BEAT است و همچنین متناسب با اختلاف در فرکانس بین اجزا اصوات تحریک شده هستند. مطالعات قبلی نیز این دو پیش بینی را مشاهده کرده بودند. پاسخ عصبی در منطقه A1 یک نوع بوزینه که توسط یک مجموعه اصوات هارمونیک با میزان غیرکوک شدگی اندک در ویا نزدیکی BF جهت اعصاب بدست آمده است که اغلب نسبت به اصوات مرکب با هارمونیک های کوک شده پاسخ های افزایش یافته تری ایجاد می کند . با این حال الگوی یک زمانی پاسخ هنگامیکه در هارمونیک نهم 9th غیرکوک شدگی وجود داشته باشد نسبت به دیگر اجزا سیگنال وجود خواهد داشت . به علاوه AEP ثبت شده از تیغه فوقانی منطقه A1 یک سمعک استارکی مشابهتی مثل ORN در انسان که برانگیخته شده با اصوات هارمونیک که مقداری جزء غیرکوک شده دارند دیده میشد (شکل 8.10 ).
این اطلاعات موازی ، پیشنهاد می کند که پاسخ های عصبی ثبت شده در حیوانات ممکن است یک افق برای درک مکانیسم فیزیولوژی برای درک ارگانیزیشن سیستم شنیداری براساس ارتباط هارمونیک حاصل کند . برای افزایش پاسخ عصبی بدست آمده از این جزء غیرکوک شده منطقی به نظر می رسد که این افزایش برای نورون هایی با BF متناسب با جز غیرکوک شده وجود خواهد داشت . با این حال افزایش پاسخ و تغییرات در الگوی دیسپارچ شده توسط مجموعه غیرکوک شده هم دیده می شوند حتی هنکامیکه فرکانس جز غیرکوک شده متناسب با نورون نباشد . بنابراین در حالیکه پاسخ های غیراختصاصی مدوله شده ممکن است کشف غیرهارمونیک بودن را نشان دهند ولی این قضیه نمی توند درک افتراق را براساس غیرهارمونیک بودن اصوات را توجیه کند . درک افتراق یک جز غیرکوک سمعک شده از مجموعه هارمونیک یک نوع خاص از فرمنت شنیداری را ایجاد می کند که آن هم براساس غیرهارمونیک بودن است . به طور تیپیکال دو یا چند مجموعه یک سیگنال مثل اصوات گفتاری را می توان برای این هدف استفاده کرد . چندین مدل و تئوری برای چگونگی افتراق اصوات براساس اختلاف FO پیشنهاد شده است .
نوروفیزیولوژی : مدل حیوانی از هارمونیک بودن و غیرهارمونیک بودن اصوت
مطالعات اندکی برای درک گروهبندی همزمان اصوات براساس هارمونیک بودن سمعک نامرئی در حیوانات از دیدگاه پروسه عصبی انجام شده است . یکی از مطالعات مهم انجام شده از پاسخ های بدست آمده از IC پرنده چین چیلا به اصوات مرکب هارمونیک با FO برابر با فرکانس 250 یا 400 هرتز بوده است . این تن مرکب هم به صورت IN-TUNE و هم به صورت جزئی Mistuned با تغییرات حدود 12 – 3 % تغییر نوسان می کرد ارائه می شد به طور کلی اجزا طیفی ین اصوات مرکب همگی درون مناطق پاسخ دهی تحریکی نورون ها مورد مطالعه قرار می گرفتند . اصوات مرکب هارمونیک با جزء کم MISTUNE دیسپارچ های همزمان یک زمانی را بر می انگیزاند. در حالیکه پاسخ به صورت کلی در پاسخ به مجموعه مرکب کوک شده IN-TUNE، غایب شده بودند (شکل 7.10).
دوره ی این دیسپارچ ها به طور کاملا معنی داری با دوره BEAT مطابقت داشت و متناسب سمعک فوناک با اختلاف بین فرکانس بین اجزا مجاور وجود داشت . الگوی زمانی این دیسپارچ ها و به طور حیرت انگیزی توسط میزان غیرکوک شده صدا مدوله شده بود . الگوی دیسپارچ زمانی ایجاد شده توسط این اصوت مرکب همچنین مرتبط با یک افزایش کلی در شلیک های عصبی بود بنابراین این موضوع به صوت موازی با درک مفهوم POP-OUT اجزا غیرکوک شده در شنوده های انسانی رفتار می کرد / مطابقت داشت .
ظهور الگوهای دیسپارچ یک زمانی به صورت زیاد مستقل از ارتباط بین فرکانس اجزا MISTUNE و BF پاسخ نورون های بود . نهایتا نویسنده نشان داده است که مزیت کلی دیسپارچ نورون های IC توسط تغییرات نسبی در سطح یک جز واحد، تنها اگر یک جز صدا از یک مجموعه مرکب هارمونیک نسبت به دیگر اجزا خارج شده باشند مدوله می شوند. این اطلاعات ها با مشاهدات سایکواتیک مطابقت داشت به این نحو که اجزا در تن های مرکب هارمونیک به طور کلی به صورت انفرادی دریافت نخواهند شد . برخلاف IC الگوی دیسپارچ یک زمانی فیبرهای اعصاب شنیداری اختلاف ناشی از MISTUNE صدا را تشخیص نمی دهند و یک FO و فرکانس ثابت ناشی سمعک استارکی از صدای مرکب را منعکس می کنند بنابراین نقش مهم ساختارهای مرکزی شنیداری برای درک غیرهارمونیک بودن را پیشنهاد می کند . براساس این مطالعه یک فرضیه منطقی این است که پالس های عصبی برانگیخته شده توسط اصوات مرکب هارمونیک با یک مقدار جزئی Mistuned به نسبت اصوات مرکب هارمونیک کوک شده، پاسخ های افزایش یافته تری ایجاد می کنند . و این مرتبط با درک مفهوم POP-OUT از جز غیرکوک شده می باشد. با این حال یافته های سایکواتیک که صوات مرکب هارمونیک را از غیرهارمونیک کشف می کنند زیاد هستند به این نحو که طیف هارمونیک های غیرکوک شده با زنش ناشی از فعالیت بین اجزا کناری درون یک فیلترشنوایی واحد همبستگی دارد .
نوروفیزیولوژی : مطالعات انسانی هارمونیک و غیرهارمونیک بودن اصوات :
بهبود اجزای زودرس - دیروس ERP که توسط تن های مرکب برانگیخته شده ، سمعک فوناک هنگامیکه یک Mistuning جزئی از هارمونیک ها در تن مرکب وجود داشته باشد اتفاق می افتد . بعلاوه با تفریق ERP بدست آمده از هارمونیک های مرکب از ERP های بدست آمده از حرکات غیرهارمونیک یک جز منفی را ایجاد می کند که به عنوان ORN :Objective Related Negativity : نام می برند . که جز با اجزا اصلی P2 , N1 همپوشانی دارد . ORN تحت شرایطی که فرد به صورت غیر اکتیو گوش می دهد ظهور می کند لذا یک مکانیسم بیش توجهی برای درک غیرهارمونیک بودن اصوات را در نظر می گیرند . ORN تحت شرایطی که فرد به صورت فعال گوش می دهد مثل زمانیکه باید دو صدا را بشنود یعنی اعلام کند که یک صدا را شنیده یا دو صدا، تقویت می شود . یک اجزا شبیه ORN هنگایکه اختلاف حدود چهار SEMITONE سمعک زیمنس بین FO و واکه ها وجود داشته باشد . ایجاد می شود . افزایش اجزا دیررس ERP ( پتانسیل مداوم ) متناسب با درک هارمونیک غیرمتجانس به عنوان صدا متمایز که در مجموعه هارمونیک ها با MISTUNED طولانی مدت از نظر دیوریشن، دیده می شود را به عنوان رکروتمنت در پروسه عصبی به عنوان پایه ای برای درک تفکیک اصوات بکار می رود . افزایش ORN در پروسه فعال شنیداری دیده می شود و در شرایط PASSIVE دیده نمی شود . مثل" هنگامیکه یک نوع MISTUNED کم در حدود 2% در هارمونیک ها وجود دارد . به طور موازی مدت شنیدن در جدا کردن شی شنیداری کم می شود . این یافته ها نشان می دهد که جدائی اصوات براساس مکانیسم قبل توجهی و توجهی است .
در حالیکه اجزاء زودرس ERP تولید شده توسط اصوات غیرهارمونیک را، به منبع سمعک اینترتون درون شکم فوقانی تمپوران نسبت می دهند منابع تولیدی دیگر ERP ها و نیز مکانیسم و مکان تولیدی در تجمع اصوات هنوز به صوت مبهم باقی مانده است .
این مسئله ممکن است حتی اگر هیچ پاسخ تحریکی به نویز برست وجود نداشته باشد، رخ دهد زیرا پوشش رو به جلوی پاسخ به تون BF حتی زمانیکه فرکانس های پوشاننده خارج از منطقه ی پاسخ تحریکی نورون باشد، دیده می شود.
پردازش های گروهبندی و جداسازی اصوات همزمان:
دو نشانه ی مهم که توسط دستگاه شنوایی برای گروهبندی اجزاء صوتی بکار می روند عبارتند از سمعک فوناک شروع همزمان و هارمونیک بودن. برعکس جداسازی ادراکی اجزاء صوت توسط ناهمزمانی شروع محرک (SOA) و غیر هارمونیک بودن رخ می دهد. نشانه های ضعیف تری نیز برای جدایی درکی وجود دارد که شامل تفاوت طیفی و جدایی فضایی عناصر صوت است. این نشانه ها یکدیگر را به شیوه سینرژیستیک تقویت می کنند. از نظر آماری احتمال اینکه اجزاء صوتی دو منبع متفاوت با هم آغاز و پایان یافته یا ارتباط هارمونیک داشته باشند اندک است.
گروهبندی و تفکیک براساس هارمونیک بودن و غیرهارمونیک بودن اصوات :
هنگامیکه یک جز سیگنال در یک مجموعه تن هارمونیک، خارج از این هارمونیک سمعک استارکی قرار گیرد ( معمولا بیشتر از 3% ) به عنوان یک تن جدا و خارج از مجموعه شنیده می شود . تشخیص غیرهارمونیک بودن توسط مفهوم beat یا زنش بهتر درک می شود خصوصا" در هارمونیک های بالاتر . زنش را به عنوان مدولاسیون دامنه در پوش زمانی محرک ناشی از Mistuning(خارج از کوک شدن) حاصل می شود . آستانه تشخیص این عدم توازن با افزایش عدم توازن از 3% تا 16% و زمان محرک بیش از 50 میلی ثانیه کاهش می یابد . تفاوت بین F0 بین دو واکه همزمان و تن های هارمونیک مجموعه ، درک جدایی ، تمایز و تشخیص تن را افزایش می دهد .
به طوری که صحت تشخیص به عنوان تابعی از اختلاف بین F0 بین واکه های سمعک یونیترون همزمان و تن های هارمونیک وقتی که به اندازه یک نصف تن افزایش می یابد بهبود می یابد و سپس برای اختلاف های بیشتر F0 بدون علامت می شود .
پتکو و همکاران 2007 دریافتند که در A1 ماکاک، نورونها در طول فواصل سمعک زیمنس سکوت در تون BF پاسخدهی نداشتند اما اگر همزمان با فواصل سکوت، نویز برست ارائه شود، پاسخ می دادند و این پاسخ تفاوت چندانی با ارائه تون ممتد بدون نویز مسدود کننده نداشت. آنها چند نوع نورون شناسایی کردند که الگوی پاسخ آنها به این محرکات متفاوت بود. مشخص شد نورونهایی که الگوی پاسخدهی پایدار به تونها دارند، وقتی فواصل سکوت با نویز پر می شد همچنان پاسخ می دادند. اما نورونهای دارای پاسخ فازی به گذراها (شروع و پایان محرک)، وقتی فواصل سکوت با نویز پر می شد دیگر به آغاز و پایان سکوت پاسخ نمی دادند. بعلاوه شبیه سازی فعالیت عصب شنوایی توسط محرکات نشان داد این پدیده، پایه ی مرکزی دارد زیرا پاسخ های محیطی عمدتا توسط نویز برست موجود در فواصل سکوت ایجاد می شوند و پاسخ آنها با القای توهم همخوانی ندارد.
اگرچه گربه ها و ماکاک ها شواهد رفتاری القای شنوایی را نشان می دهند اما در طول ثبت الکتروفیزیولوژیک سمعک اینترتون مطرح شده در مطالعات فوق، رفتار حیوان پایش نشد پس نمی توان ارزیابی مستقیمی از ارتباط میان الگوی پاسخ عصبی و ادراک فراهم کرد. البته این مطالعات از وجود مناطق عصبی مرتبط با این پدیده در قشر شنوایی حمایت می کند. مکانیسم های پیش توجهی زمینه ساز الگوی پاسخ عصبی در توهم امتداد صوت، ممکن است مشابه مکانیسم های جدایی جویبار شنوایی باشد. مطالعات سایکوآتیک نشان می دهند جدایی جویبار و توهم امتداد صوت ممکن است مکانیسم های مشترکی داشته باشند. مثلا غیاب سمعک یونیترون پاسخ فازی به آغاز تون پس از فاصله ی سکوت ممکن است به دلیل پوشش رو به جلو توسط پاسخ قبلی به نویز موجود در درون سکوت باشد.
نوروفیزیولوژی: مطالعات انسانی تداوم القا شده/توهمی شنیداری
یکی از چند مطالعه ی نوروفیزیولوژیک در زمینه ی القای شنوایی از MMN بعنوان شاخص فیزیولوژیک استفاده کرده است. از محرکات استاندارد 500 هرتزی استفاده شد که یا ممتد بودند یا در قسمت میانی توسط فواصل سکوت 40 میلی ثانیه ای قطع می شدند. محرکات انحرافی از تونهای منقطع ساخته شدند اما فواصل سکوت با برست نویزهای باندگذر پر می شد. طیف نویز یا در منطقه ی فرکانسی تون قرار داشت و توهم تداوم صوت ایجاد می کرد یا از نظر فرکانسی بسیار متفاوت بود و توهم ایجاد نمی کرد. MMN وقتی محرک انحرافی ممتد و استانداردها فواید سمعک منقطع درک می شدند (یا برعکس) نسبت به زمانی که هر دو ممتد یا هر دو منقطع درک می شدند، بزرگتر بود. این یافته ها نشان می دهد رمزگذاری عصبی توهم تداوم صوت قبل از تولید MMN رخ می دهد. بعلاوه از آنجاییکه افراد درحال تماشای فیلم صامت بوده و تونها را نادیده می گرفتند، مکانیسم عصبی این توهم پیش توجهی است.
نوروفیزیولوژی: مدلهای حیوانی تداوم توهمی/القایی شنیداری
شواهد رفتاری این پدیده در گربه ها، پرندگان و میمونهای ماکاک سمعک ویدکس وجود دارد پس برای مطالعه ی زیرساخت عصبی پدیده های درکی در مدلهای حیوانی معتبرند. همتای عصبی تداوم القایی/ توهمی شنوایی در A1 گربه با استفاده از ثبت فعالیت تک نورونی در پاسخ به جاروب FM بررسی شده است. بخش هایی از طیف محرکات (جاروب FM) با BF نورونها همپوشانی داشت. در یک وضعیت جاروب FM ممتد و در دیگری، فواصل کوتاه سکوت در طول گذار طیفی که با BF نورونها همپوشانی داشت، رخ می داد. در شرایط سوم، فواصل سکوت با برست نویز پر می شد. در وضعیت چهارم، برست نویز به تنهایی ارائه می شد. زمانیکه جاروب FM یک فاصله ی کوتاه سکوت داشت، سمعک زیمنس بسیاری از نورونها پاسخ نمی دادند اما زمانیکه فاصله ی سکوت با نویز برست پر می شد، پاسخ می دادند.
وقتی نویز برست به تنهایی ارائه می شد، نورونها پاسخ نمی دادند. یعنی وقتی فواصل سکوت با نویز برست پر می شود، نورونها طوری پاسخ می دهند که گویی سکوتی در جاروب FM وجود ندارد و معادل القای تداوم در سیستم شنوایی است.
ساخته شدن تدریجی جدایی توسط عدم توانایی پاسخ تون B در فراتر سمعک نامرئی رفتن از آستانه در طی زمان توضیح داده می شود. پس ساخته شدن تدریجی جویبار زمانی ایجاد می شود که با سازش نرخ پاسخ تون A و B در طی زمان، پاسخ تون B دیگر نتواند از آستانه ی فعالیت فراتر رود. این مسئله به کاهش دامنه ی پاسخ B با افزایش دلتا F (دور شدن فرکانس B از BF واحد عصبی) و کاهش کلی پاسخ و کاهش بیشتر پاسخ B نسبت به A در طی زمان نسبت داده می شود. با بیان این پایه ی فیزیولوژیک برای ساخته شدن تدریجی جویبار که یک مشخصه ی کلیدی جویبارسازی است مایکل و همکاران 2005 و 2007 شواهد بیشتری از الگوی پاسخ زمانی در A1 از جهت سازماندهی درکی توالی اصوات فراهم می کنند. وقفه ی پاسخ non-BF توسط پاسخ BF قبل از آن با اصول کلی پوشش رو به جلو همخوانی دارد. بروش و اشرینر 1997 با تغییر مستقل فاصله ی شروع محرک با شروع محرک بعد و دیرش محرکات پوشاننده نشان دادند وقفه ی رو به جلو در A1 با کاهش فاصله ی پایان پوشاننده تا شروع پروب (ISI) افزایش می یابد. این مسئله نشان دهنده ی نقش فرآیندهای مهاری پایان صوت و نیز فرآیندهای مهاری پس از آغاز صوت در پوشش رو به جلو است. پایه سلولی پوشش رو به جلو روشن نیست اما احتمالا شامل مهار گابایی پس سیناپسی و کاهش فعالیت سیناپسی است.
تعاملات مهاری تونهای متوالی در سطح عصب شنوایی، هسته حونی و کولیکولوس پایینی نشان می دهد سمعک یونیترون هسته های زیر قشری و سیستم شنوایی محیطی نیز در مهار رو به جلوی مشاهده شده در سطح قشر شرکت دارند اما میزان این مشارکت روشن نیست. در کل، نتایج فیزیولوژیک در قشر شنوایی با این فرض همخوانی دارد که مکانیسم های پیش توجهی زمینه ساز انتخاب فرکانسی و پوشش رو به جلو در جداسازی جویبار مشارکت دارند. مدلهای نظری با در نظر گرفتن انتخاب فرکانسی و پوشش رو به جلو می توانند بسیاری از الگوهای پاسخ عصبی در A1 را که در جداسازی درکی جویبارهای شنوایی (توالی های حاوی دو تون) شرکت دارند، توضیح داده و بازسازی کنند. باوجودیکه ارتباطاتی میان الگوی پاسخ عصبی و درک جویبار شنوایی پیدا شده است سمعک زیمنس آلمان اما ارتباط میان نوروفیزیولوژی و ادراک، قطعی نیست بخصوص از این جهت که بررسی های رفتاری همزمان با ثبت عصبی انجام نشده است. محدودیت دیگر کارهای نوروفیزیولوژیک کاربرد تونهای خالص است و نتایج آنها در مورد اصوات دیگر با محتوای طیفی یکسان اما تفاوت در ابعاد دیگر ادراکی صادق نیست. در هر حال این مدلها ممکن است با وارد کردن عناصر عصبی مربوط به سایر مشخصات غیر طیفی صوت بتوانند جداسازی جویبار غیرطیفی را توضیح دهند.
معدل هیستوگرام زمان دور تحریکی (PSTHs) فعالیت چند واحد عصبی که توسط توالی متناوب (ABAB) بر انگیخته شده و در لایه ی دریافت کننده ی ورودی تالاموسی قشر شنوایی اولیه ی ماکاک (A1) ثبت می شود. PSTH در 4 نرخ متفاوت محرک و در 3 دیرش متفاوت تون دیده می شود و اثر این پارامترهای محرک روی وقفه پاسخ B دیده می شود. فرکانس تون A در BF جمعیت نورونی سمعک زیمنس نگه داشته شده و تفاوت فرکانسی A و B روی 20 درصد فرکانس تون A در تمام شرایط آزمایش حفظ می شود. پاسخ تون A و B نامگذاری شده است. مرز منطقه ی هاشور خورده ی خاکستری بالا و پایین هر PSTH (خط سیاه)، SEM +/- را نشان می دهد. پیکانهای سیاه پاسخ به شدت کاهش یافته یا غیاب پاسخ B را نشان می دهد. تعداد مکانها (N) سهیم برای هر PSTH در هر ردیف در ستون چپ دیده می شود.
متوسط نسبت دامنه ی پاسخ تون B به A بصورت تابعی از ISI و تفاوت فرکانسی رسم شده است. (ستونهای خطا +/-SEM را نشان می دهد. سمبل ها در پایین شکل معنا شده اند). داده ها مربوط به ثبت چند واحد عصبی در پاسخ به توالی متناوب ABAB در لایه ی قشر اولیه ی شنوایی (A1) که دریافت کننده ی اطلاعات تالاموسی است، می باشد. فرکانس A در تمام شرایط آزمایش، در BF جمعیت نورونی حفظ می شود. فرکانس تون A و B به اندازه ی دلتا F متفاوت است. با افزایش دلتا F و کاهش ISI نسبت پاسخ کاهش می یابد.
اگرچه این یافته ها از مدل فیزیولوژیک جداسازی جویبار شنوایی حمایت می کند اما سمعک فوناک مسئول ساخته شدن تدریجی جویبار شنوایی در طی زمان نیستند. برای رفع این نقیصه، مایکل و همکاران در سال 2005 توالی ABA- را به میمونهای هشیار ارائه کردند و تغییر الگوی پاسخ نورونهای منفرد در A1 را در دوره ی 10 ثانیه ای آزمودند. مزیت این روش آن است که محرک ثابت نگه داشته می شود اما درک از شنیدن یک جویبار به دو جویبار تغییر می کند. پس هر تغییری در الگوی پاسخ عصبی در طی زمان را نمی توان به تغییر پارامترهای محرک نسبت داد و مستقیما به تغییر درک مرتبط است. مجددا A مرتبط با BF نورون تحت بررسی و B به اندازه ∆F (1 تا 9 نیم پرده)متفاوت از A بود. دوره ی زمانی تغییرات الگوی پاسخ عصبی با دوره ی زمانی ساخته شدن تدریجی جویبارها در انسانها همخوانی داشت. پاسخ هر دو تون در طی زمان 10 ثانیه از ارائه توالی محرکات، کاهش می یافت که نشانه سازش عصبی است اما کاهش برای تون B بیشتر سمعک اتیکن بود. بر اساس این یافته ها مایکل پیشنهاد کرد که ساخته شدن تدریجی جدایی درکی جویبار شنوایی، نسبتی از زمان است که طی آن تعداد اسپایک های برانگیخته شده توسط تون B نمی تواند از آستانه فراتر رود. وقتی دو تون در دو محل تونوتوپیک، اسپایک های فوق آستانه تولید می کنند، یک جویبار درک می شود اما وقتی یکی از تون ها نتواند در هر دو مکان تونوتوپیک پاسخ فوق آستانه تولید کند، دو جویبار ایجاد شده است.
10 مدل نوروفیزیولوژیک جداسازی جویبار در قشر شنوایی سمعک فوناک اولیه (A1). منحنی های زنگوله ای A و B توزیع تونوتوپیک فعالیت ایجاد شده با تون A و B را در توالی تونهای متناوب ABAB نشان می دهد. منطقه ی بین مکان تونوتوپیک فرکانس A و B ، X نامگذاری شده است. مناطق سایه زده شده منطقه ای را نشان می دهد که الگوی پاسخ دو تون همپوشانی دارد. توزیع فضایی فعالیت در سه دلتا F (تفاوت فرکانسی) متفاوت نشان داده شده است (کوچک، متوسط و بزرگ). دامنه ی پاسخ فرضی تون A و B در مکان تونوتوپیک A، B و X با خطوط عمودی منقطع نشان داده شده است و در نیمه ی راست تصویر توسط ستونهای سیاه و سفید در وضعیت نرخ بالا و پایین محرک دیده می شود. ارتفاع ستون با دامنه ی پاسخ متناسب است. در PR سریع پاسخ تون non-BF در مکان A و B به شکل متفاوتی وقفه میابد. در مکانی که به یک اندازه به هر دو تون پاسخ می دهند (X)، پاسخ تون A و B به یک اندازه یکدیگر را مهار می کنند. وقفه ی متفاوت پاسخ تون non-BF باعث تیز شدن منحنی فرکانسی در مکان تونوتوپیک فرکانس های تون و شکل گیری دو کانون فعالیت مجزای فضایی در طول نقشه های تونوتوپیک می شود که معادل سمعک استارکی جدایی ادراکی تونها به دو جویبار است.
بر طبق این مدل درک یک جویبار منفرد به دلیل حضور قله ها با افتراق ضعیف در طول نقشه تونوتوپیک A1 است. درک دو جویبار بر پایه ی حضور دو قله ی فعالیت جدای فضایی است. جدایی فعالیت عصبی به کانالهای فرکانسی مستقل از هم، توسط پوشش رو به جلو و انتخاب فرکانسی A1 رخ می دهد و تخصیص توجه به جویبارهای درکی خاص را تسهیل می کند. توجه انتخابی پردازش فعالیت در کانال فرکانسی یک جویبار را توسط تقویت سیگنال در کانال مورد توجه یا کاهش سیگنال در کانال توجه نشده، افزایش می دهد.
یافته های این مدل در سایر گونه ها نیز دیده شده است مانند خفاش سبیل دار و سار اروپایی. با توجه به یافته های مطالعه فیشمن و همکاران 2004 و بی و کلامپ 2004 و 2005، پیش بینی می شود با افزایش ∆F، PR و TD تفاوت فعالیت عصبی میان دو تون A و B افزایش می یابد. این پیش بینی در A1 میمونها و مغز پیشین شنوایی سار هشیار اثبات شده است. بعلاوه افزایش TD ضمن ثابت نگه داشتن PR باعث کاهش بیشتر پاسخ non-BF می شود (شکل 5-10). ISI های کوچکتر باعث نسبت کوچکتر پاسخ تون B به A سمعک یونیترون می شود (شکل 6-10) که نشان می دهد کاهش پاسخ non-BF به PR یا TD وابسته نیست بلکه به دلیل تغییر ISI رخ می دهد. با افزایش TD ضمن ثابت نگه داشتن PR، ISI کاهش میابد.
یک تفاوت مهم بین لغزش های گوش و اثرات ترسیم واجی این است که لغزش های گوش اغلب حاصل بی توجهی به سیگنال است درحالیکه ترسیم واجی واقعا می تواند غیر واقعی و توهمی (گمراه کننده) باشند. حتی زمانی که شنونده توجه کافی دارد و می داند که سیگنال تغییر کرده است انواع مشخصی از ترسیم واجی برانگیخته می شود. قیمت سمعک اتیکن بر خلاف آن، لغزش های گوش اغلب در نتیجه حواس پرتی شنونده است. وقتی سیگنال نویزی است ( این توجیه می کند که چرا اشعار آوازها بیشتر مستعد بد شنیده شدن هستند) یا وقتی سیگنال مبهم است ( مثلا به جای trader، traiter شنیده می شود، زیرا وقتی با شلی و آویختگی بین واکه ها تولید می شود این دوکلمه مشابه هستند، یا شنیدن Fine me به جای Find me زیرا /d/ به دلیل هم تولیدی احتمالا حذف می شود)، لغزش های گوش محتمل تر هستند. شنوندگان نسبت به معنی غیر مانوس که گاهی به دلیل لغزش گوش ایجاد می شود می توانند بسیتر مقاوم باشند. برای مثال بد شنیده شدن عجیب و جالب شعر آهنگ Beatles را در نظر بگیرید :
(2) The girl with colitis goes by
(شعر اصلی این است: The girl whit kaleidoscope eyes ) معانی اشتباه حاصل از لغزش های گوش مشابه لغزش های زبانی تمایل دارند منجر به شنیده شدن جملاتی می شوند که از خصوصیات گرامری زبان پیروی می کنند. اطلاعات پایین به بالا و بالا به پایین یک مفهوم تاثیرگذار در روان شناسی زبان ( و به ظور کلی در روان شناسی) افتراق بین پردازش پایین به بالا و بالا به پایین است. پردازش های روان شناسی زبان، پردازش اطلاعات روتین و متداول است. می توان پرسید این پردازش ها تا چه حد به طور اتوماتیک تنها بر اساس سیگنال آتیکی انجام می شود ( پایین به بالا) یا توسط اطلاعات بافتی هدایت می شود چه در موقعیت ارتباطی و چه در درون جمله ای که پردازش می شود (بالا به پایین) . اجازه دهید که با یک مثال نشان دهیم. فرض کنید دوستی به سمت شما می آید و به طور واضح و مشخص می گوید "cat food" . شما بدون هیچ تلاشی می توانید سیگنال آتیکی را رمزگشایی کنید و کلمه بیان شده را از واژگان خود بازیابی کنید. در چنین موقعیتی، اطلاعات پایین به بالا پردازش شما را هدایت می کند: جزئیات سیگنال آتیکی به شما کمک می کند که یک ارائه فونولوژیکی شکل دهید. سناریوی متفاوتی را در نظر بگیرید: شما و هم خانه تان یک گربه دارید و به سوپرمارکت می روید. هم خانه شما از آشپزخانه ( و ماشین ظرفشویی با سر و صدا درحال کارکردن است) می گوید: ظرف Fluffy خالی است! حتما مقداری غذای گربه بخر! سیگنال آتیکی که به گوش شما می رسد بسیار تنزل یافته است. ممکن است شما Fluffy، bowl و buy را دریافته باشید. شما حدس می زنید که غذای گربه باید در جمله اول وجود داشته باشد. شما این نوع cat food (که واقعا آن را نشنیده اید) را با استاده از اطلاعات بالا پایین درک می کنید.
چند دلیل شایع برای این عبارتند از : مسدود شدن کانال گوش ، مایع گوش میانی ، حرکات و یا گریه کردن نوزاد درطول آزمون . در ایالات متحده بین 20 تا 100 نوزاد از هر 1000 نوزاد یعنی حدودا قیمت سمعک سونیک ( 2 تا 10 درصد ) آزمون غربال گری اولیه را انجام نمی دهند . فقط 1 تا 3 نوزاد از هر 1000 نوزاد( کمتر از یک درصد ) در واقع کاهش شنوایی دارند . بنابراین ، اکثریت نوزادان ارجاع شده جهت پیگیریآزمون ، شنوایی طبیعی را نشان می دهند . اگر چه نادر است ، اما گاهی اوقات کاهش شنوایی توسط غربال گری شنوایی اولیه مشخص نمی شود . برخی از کاهش های شنوایی خفیف یا کاهش هایی که فقط برخی از فرکانسها را تحت تاثیر قرار می دهند درآزمون های غربال گری اولیه مشخص نیستند . علاوه بر این بعضی از کودکان افت شنوایی دارند که در هنگام تولد وجود ندارند . این کودکان با شنوایی طبیعی به دنیا می آیند اما افت شنوایی بعد از زمان تولد شروع می شود . این شرایط ممکن است در اثر بیماری های خاصی که دارای علل ژنتیکی هستند به وجود آیند . کاهش شنوایی بعد از زمان تولد ممکن است یا در اثر استفاده از داروهای خاصی و یا در نتیجه ی ضربه یا بیماری وجود آید .اگر نتایج آزمون غربال گری غیرطبیعی باشند، گام نخست دوباره غربال گری کردن با استفاده از تکنیک های اضافی است . یک آزمون ABR تشخیصی انجام شده است . یادآوری می کنیم که ABR قبل از آن مورد بحث (جای تردید) قرار گرفت ، اما نسخه ی غربال گری آزمون بود . ABR تشخیصی ازمیان تست شنوایی نوزاداندقیق تر از غربال گری ABR است . ABR تشخیصی یک آزمون کمک کننده در تعیین مقدار افت شنوایی برای فرکانس های مختلف است نتیجه این آزمایش پیدا کردن کمترین سطوح صداست که برای ایجاد پاسخ برای صداهای با فرکانس های بالا ، متوسط و پایین است . اگر چنان چه که آزمایش نوزاد قبل از 2 ماهگی باشد ، می تواند آزمایش هنگامی صورت بگیرد که نوزاد در خواب است .
سیستم زیتونی حونی داخلی در تعیین یا تمییز بین تون های پیوسته و صدای پیوسته کمک می کند . رفلکس زیتونی حونی داخلی همچنین نمی توانداثرات Antimasking بزرگ را برای صدای Low – frequency هم بخشی کند سمعک نامرئی ، زیرا اثرات زیتونی حونی داخلی در مناطق Low – frequency حون کوچک هستند .
اثرات Antimasking سیستم زیتونی حونی داخلی در گوش های معیوب
افت شنوایی حسی عصبی که شامل پاتولوژی OHC اثرات Antimasking زیتونی حونی داخلی را محدود خواهد کرد زیرا سیستم زیتونی حونی داخلی به طور مستقیم به واسطه ی سلول های مویی خارجی عمل می کند . میرایی mediated زیتونی حونی داخلی(The medial olivocochlear – mediated attenuation) پاسخ های فیبر عصب شنوایی را از طریق سیناپس های زیتونی حونی داخلی روی سلول های مویی خارجی افزایش می دهد که این باعث می شود بهره ی تقویت کننده حون کاهش پیدا کند . بنابراین ، همان طور که سلول های مویی خارجی به صورت پیش رونده آسیب می بینند یا از بین می روند ، مکانیزم تقویت پایه ای سلول مویی خارجی کاهش یافته و آستانه های حون افزایش می یابند . همان طور که تقویت کاهش می یابد، توانایی سیستم زیتونی حونی داخلی برای تنظیمتقویت نیز کاهش می یابد . با آسیب کامل سلول های مویی خارجی سیستم زیتونی حونی داخلی کاملاً بی اثر می شوند .
خلاصه
Rasmussen در اواسط سده ی 20 میلادی برای نخستین بار سیستم زیتونی حونی وابران را تشریح کرد . سیستم زیتونی حونی در هسته های ساقه ی مغز که در واقع با مجموعه زیتونی فوقانی محصور شده ، در قسمت شکمی نخاع راسیو دم پل مغزی در یک منطقه ای که جسم ذوزنقه ای نامیده می شود ، قرار گرفته است . مسیر زیتونی حونی وابران اجزای متقاطع و غیر متقاطع دارد . دسته ی زیتونی حونی غیرمتقاطع فیبرهایی دارند که به گوش همان سمت منشعب می شوند در حالیکه دسته ی زیتونی حونی متقاطع فیبرهایی دارد که به گوش سمت مقابل منشعب می شوند . انشعابات وابران نزولی از مناطق داخلی مجموعه زیتونی فوقانی بر گسیل های صوتی هر دو گوش تاثیر گذاشته و نقشی را در تنظیم پاسخ های فیبر آوران دارند . مطالعات اخیر سیستم زیتونی حونی داخلی روشن کننده ی عملکرد سیستم وابران برای انطباق با سیستم وابران به صدای زمینه بوده و محافظت کننده از گوش در مواجهه با صدای بلند است . عملکرد مع
آیا هنوز تمام معانی bugs بازیابی می شوند؟ Swinney یافت سمعک برای جملاتی مانند (11) هر دو کلمه ant,spy وقتی در انتهای bugs ارائه می شوند هنوز پرایم می شوند.
آخرین دستکاری که در بررسی Swinney انجام شد این بود که تارگت های تصمیم لغوی ant,spy و sew چند هجا بعد از پایان bugs ارائه می شوند. وقتی تارگت ها بین the و corner می آمدند، تارگت ant که از نظر بافتی مرتبط بود پرایم می شد ولی برای تارگت spy که از نظر بافتی غیر مرتبط بود (یا برای تارگت کاملا بی ارتباط sew) این اتفاق نمی افتد. مشابه نتایج cairns (در جمله ای مانند (9) ) ، انتخاب یک معنی برای یک مورد ابهام لغوی تنها چند کلمه بعد از آن اتفاق می افتد که در این مورد این اتفاق برای معنی مرتبط از نظر بافتی می افتد. پس دستیابی به واژگان حین پردازش جملات، با فعال سازی همه اطلاعاتی که با ورودی های لغوی تطبیق دارند شروع می شود و به دنبال آن ورودی هایی که به بهترین شکل با جمله کنونی تطبیق دارند انتخاب می شوند. وقتی بافت در یکی از ورودی هایی فعال شده سوگیری ایجاد کند، کلمه ای که از نظر بافت مناسب است انتخاب می شود. وقتی بافت هیچ سوگیری ایجاد نمی کند رایج ترین معنی انتخاب می شود.
بر طبق اینها، بازیابی ابتدایی تمام معانی ممکن یک پردازش پایین-بالا است. اطلاعات موجود در ارائه فونولوژیک کلمه، تمام کاندید های احتمالی را برای بازیابی فعال می کند: هر ورودی که با ساختار فونولوژیک همخوانی داشته باشد فعال می شود. به هر حال انتخاب پردازش بالا-پایین را درگیر می کند. شنونده برای انتخاب کردن از تمام اطلاعات موجود استفاده می کند: بافت درونی جمله، بافت جمله ای که قبل از جمله فعلی ارائه شده، آگاهی از گوینده، آگاهی از دنیای واقعی و از این قبیل اطلاعات. بنابراین پردازش ابهام لغوی یک مثال عالی دیگر از مشاهدات کلی است که وقتی پردازش های پایین-بالا ناکافی باشند پردازش های بالا-پایین بکار گرفته می شوند. پردازش های پایین-بالا بطور منحصر به فرد یک ورودی لغوی منفرد را مشخص نمی کنند. بلکه پردازش های بالا-پایین نیز کمک می کنند.
جمع بندی
در مورد این بحث شد که شنونده برای تعیین شکل فونولوژیک یک گفته و بازیابی آیتم های لغوی چگونه از اطلاعات سیگنال آتیکی استفاده می کند. ارائه فونولوژیک متشکل از سیگنال با چندین منبع اطلاعاتی می باشد. شواهدی که نحوه عملکرد آن را نشان می دهند شامل خطاهای فونولوژیک مانند اثر McGurk و ترمیم واجی می باشد. همچنین شواهدی را مرور کردیم که چگونه ارائه فونولوژیک شکل گرفته بر دستیابی لغوی اثر می گذارد و همه تطبیق داده شده های احتمالی را فعال می سازد. تحقیقات در مورد نحوه بازیابی کلمات بینشی در مورد این فراهم می کنند که چگونه واژگان در دسترس قرار می گیرد و کلمات واژگان چگونه بر اساس واجی و معنایی نسبت به یکدیگر سازمان بندی می شوند چه در یک زبان (در تک زبانه ها) چه بین زبان ها (در دو زبانه ها). در نهایت بررسی کردیم حین اینکه کلمات هنگام درک جمله بازیابی می شوند دسترسی لغوی چگونه کار می کند؟ کلمات کم بسامد هزینه پردازش را افزایش می دهند زیرا بازیابی آنها طولانی تر است. کلمات مبهم هزینه پردازش را افزایش می دهند زیرا جا دادن کلمه در یک جمله مستم انتخاب یک معنی مناسب از نظر بافتی است. ترمیم و جبران ارائه واجی و بازیابی لغوی دو گام در پردازش جمله هستند که پیش نیاز پردازش نحوی یا parsing(تجزیه) که موضوع فصل بعدی است میباشند.
اجزاء فرعی (نظیر، N1b و Nc) ممکن است جهات متفاوتی را (جهتهای عمودی یا خارجی) برای دایپلهایی که مسئول N1 هستند، و مناطقی از لب تمپورال را که به کرتکس شنوایی اولیه مربوط است (مثلا کرتکس اولیه association) درون گیروس گیجگاهی فوقانی، بازتاب دهند.
بعلاوه، با توجه انتخابی ویژگیهای معین آتیکی نمایندگی سمعک برنافون سیگنال، مناطق مغزی خارج از لب گیجگاهی (مثلا کورتکس پیش حرکتی و حرکتی فرونتال) احتمالا در تولید اجزاء زودتر و دیرتر مجموعه موج N1 با تاثیرپذیری از ساختارهای زیر قشری، شامل تالاموس، هیپوکامپ و سیستم Reticular activating، دخالت میکنند.
امواج منفی بعدی، N2 و اجزاء متعاقب آن حداقل به مقادیری، به فعالیت سیستم لیمبیک و سیستم Retic. Form در منطقه تالاموس، وابسته هستند.
مولدهای جزء P2 هنوز به خوبی تعریف نشدهاند. بر اساس ثبتهای توپوگرافیک، تکنیکهای برآورد دایپلهای جریان معادل (ECD)، مطالعات MEG، به نظر میرسد که موج P2 مداخلاتی از منابع آناتومیک متعدد دریافت میکند. سیستم فعال کننده رتیکولار زیرقشری در تولید موج P2 نقش ایفا میکند. ساختارهای قشر شنوایی نیز احتمالا با موج P2 مربوطند از جمله این ساختارها به پلانوم تمپوراله و مناطق Association شنوایی (منطقه 22) اشاره میشود. این خاستگاههای فرض شده نسبت به خاستگاههایی برای موج N1 در نظر گرفته شده جلوتر واقع شدهاند و متفاوت هستند. یافتههای بیماران مبتلا به پاتولوژی سیستم عصبی مرکزی حمایتهای بیشتری برای جایگاههای آناتومیک متعدد برای N1 در قبال P2 ارائه میکنند. در این زمینه میتوان به جدول زمانی متفاوت تکامل فردی امواج ALR هم اشاره کرد. موج P2 در سن 2 تا 3 سالگی به بلوغ میرسد در صورتیکه تغییرات تکاملی موج N1 ممکن است تا سن 16 سالگی ادامه یابد.
اجزاء ALR پس از N1 (مثلا N250 و N450) هنگامیکه با سیگنالهای گفتاری (نظیر مصوتها) برانگیخته شود، هنگام ثبت از کورتکس چپ در قبال کورتکس راست دامنههای بزرگتری دارند.
با توجه به ارتباط قوی بین پاسخ N400 با پردازش زبان (نحو یا Semantic) و با عنایت به پیچیدگی فرآیندهای درگیر در هدفهایی که برای برانگیختن پاسخ لازم است ساختارها و راههای متعدد در مناطق گوناگونی از مغز در تولید N400 مشارکت میکنند، مثلا کورتکس شنوایی، مناطق زبانی در لبهاپ تمپورال و پاریتال، و حتی لب فرونتال. با به کارگیری تکنیک MEG، Mukela و همکارانش دریافتند که مکان مولد مشخص برای N400m برای کلمات با دوره زمانی کوتاه یا بلند در انتهای یک جمله تفاوت میکند.
اصول آناتومی فیزیولوژی در پاسخ های بر انگیخته
1- «dipole» محیط الکتریکی اطراف سلول است که سمعک زیمنس اکسپرینس با قطبیت منفی در یک سو و قطبیت مثبت در سوی دیگر، ایجاد میشود.
پتانسیل مثبت باعث انتشار فعالیت عصبی (انتقال عصبی) میگردد.
2- مفهوم Volume conduction در درک نروآناتومی و نروفیزیولوژی AER مهم است. پاسخهای برخاسته از اعماق مغز، از محیط پیچیدهای که از مواد گوناگونی تشکیل شده است میگذرند و توسط الکترودها دریافت میشوند. این مواد عبارتند از مایع، بافت مغز، استخوان و پوست.
3- عوامل چندی به ثبت پتانسیلهای برانگیختة شنوایی تاثیر میگذارند:
- مکان قرارگیری الکترودها نسبت به محیط الکتریکی یا dipole.
- قرارگیری جغرافیایی (جهت قرارگیری) نرونهای فعال شده.
- ویژگیهای فضایی Spatial و زمانی Temporal در جریان الکتریکی برخاسته از نرونها.
- تمایز ساختاری و عملکردی نرونها.
4- براساس مکان قرارگیری الکترود: پاسخهای الکتریکی در صورتیکه توسط الکترودهای که نزدیک به منشا پتانسیل هستند یا اصلاً در آن منطقه واقعند ثبت شوند، پاسخهای near field نامیده میشوند. و پاسخهایی که با الکترودهای دورتر (مثلاً در ABR) ثبت میشوند، پاسخها (farfield) هستند.
افزایش فاصله بین الکترود و منشا پتانسیل دو تاثیر به AEP دارد.
الف) کاهش Spatial Resolution
ب) کاهش قابل توجه دامنة پاسخ.
5- وقتی دو دایپل کنار هم هستند، الکترود دور یک قله ایجاد میکند اما اگر الکترود نزدیکتر شود، دو قله ایجاد خواهد شد.
درباره این سایت