Modelování prostorového slyšení

Abstract

Tato práce pojednává o modelu prostorového slyšení a srovnává ho s dalšími modely. Podle nejnovějších výsledků experimentů na savcích hraje inhibice velkou roli v určení časového posunu signálu mezi levým a pravým uchem. Tento časový posun je pro nižší frekvence klíčem k určení směru, odkud zvuk přichází. Výsledky experimentů vedou k závěru, že prostorové slyšení savců pracuje na jiném principu než u ptáků. Dnes existuje několik teoretických prací, které se snaží tento jev vysvětlit, ale naprostá většina z nich je založena na mimořádně přesném časování v inhibiční části obvodu. Tento předpoklad je však odtržen od dosavadní znalosti fyziologie. Na druhé straně, modely popsané v této práci jsou založeny na faktu, že každý neuron reaguje na podráždění s jistým náhodným zpožděním. Pokud je tato vlastnost uvážena v obvodu, ve kterém se objevuje inhibice, zpoždění a detektor koincidence, pak lze ukázat, že výstupní frekvence obvodu odpovídá azimutu binaurálního zvuku na vstupu a současně experimentálně získaným datům. Modely jsou podepřeny analytickými výpočty a numerickými simulacemi zahrnujícími i kochleární implantát.

In this work is presented stochastic model of binaural hearing in context of another alternative models. According to latest experimental data on mammals, inhibition plays a role in interaural time difference recognition, which is a key for low frequency sound source localization. The outputs of experiments may lead to the conclusion that the binaural hearing works differently in mammals compared to birds. Nowadays there are a few theoretical works addressing this new phenomena, but all of them are relaying on a very precise inhibition timing, which was never proved as physiologically valid. On the other hand, models described in this work are based on the fact, that every neuron has a random delay when reacting to an excitation. If this time jitter is taken into account and combined with inhibitory signal, delay in the neuronal circuit and coincidence detection, then the output firing rate corresponds to the azimuth of the sound source. In this work it is shown, that such a neuronal circuits are giving the same output results compared to experimental data. The models are supported by analytical computations and numerical simulations including simulation of cochlear implant.