低频有什么作用?
这个问题好! 首先,我们要知道听觉感知的过程。声音进入我们的耳朵,经过外耳道、鼓膜等等的转换,到达耳蜗中时已经是一种电信号了(声波经过鼓膜、听骨链等结构的振动,形成电信号)。而耳蜗是听觉感觉器官中最最重要的部位,有听觉神经和各种类型的听觉神经元,以及毛细胞(对声音刺激最敏感的感受器)。这些神经元主要接受两种类型的输入信息:一种是声音的频率信息(高频、中频还是低频);另一种是声音强度信息(大声还是小声)。 不同频率的声音通过耳蜗中的螺旋神经节(初级听觉神经元)产生不同频率的反应电位(spike potential,简称SP)。这些反应电位会通过大脑皮层的听觉通路最终形成我们大脑里的听觉映像----声音。 所以问题的关键就在于低频的声音怎样“告诉”耳蜗中的听力神经元这些声音是低频的呀。其实,人的耳朵是很神奇的,低频声音的刺激可以通过一种特殊形式的电信号在耳蜗里传递,这种特殊形式就是瞬态动作电位(transient audiative response, TAR)。
TAR是耳蜗中单个神经元可以在短时间内产生多个电位,每个电位的大小和持续时间与刺激的频率有一定的对应关系。例如对1000Hz的短声刺激,典型的耳蜗核TAR具有25个峰,每两个峰之间的间隔大约为4ms,每个峰的宽度约为1.7ms[1]。所以,虽然每一个耳蜗核TAR的形态不一样(因为不同个体的耳蜗核会有不同的尺寸和形状,就像指纹一样,每个人的耳蜗核TAR都是独一无二的),但是它们都有一些共性:大多数都有一个陡峭的波峰和一个相对平缓的波底。
当外界声音增强时,听到的声音不再仅仅是低频的,而是各个频段的声音都会被放大大约6dB。这种低频到高频的扩展会使各频率声音产生的TAR有相应的位移,但总的峰值数不变。根据听到声音后所记录到的TAR的峰的数量,就可以判断声音的频率。只要有足够多的TAR峰,不管这些峰如何变化,我们就能准确分析出声音的频率。 至于那些无法分辨的低频混响,其实并没有消失,只是被包被在了更大的高频成分之中,我们对高频声音的识别不会有影响。