IngOehman skrev: ...
JM skrev:IngOehman skrev:Jag håller med stora delar av det du skriver härovan, du kommer med några viktiga påpekanden om vad JM verkar ha tolkar fel.
Men det du skriver om omöjligheten att detektera fas över 3,5 kHz är inte bara i strid med första vetenskapliga tesen (men får inte dra sådana slutsatser - men kan bara konstatera att man inte ser/förstår hur det skulle kunna gå till), det är dessutom felaktigt.
Så länge man talar om att lyssna på komplexa signaler av statisk typ där alla förekommande harmoniska komponenter har enkla relationer till varandra, så har jag dock inte kunnat visa att man kan detaktera fascridning (/vågformsdistorsion) över 3,5 kHz. Men det finns andra signalsituationer...
Vh, iö
Peter är inne på rätt spår map fasen o höga frekvenser. Lite högre än var Peter anger övergår nerverna från AM till FM kodning o blir okänsliga för fasen. Vid riktigt höga frekvenser sjunker aldrig aktionspotentialerna ner till noll.
Vad som är i sammanhanget intressant är att de inre hårcellernas stereocilia aktiverar Ca-jon (ej aktionspotential) utflöde bara vid första böjningen. Inget Ca-jonsutflöde sker när stereocilia böjs tillbaka. Dvs hjärnan har ingen möjlighet att reagera på stora delar ljudet.
Detta är outforskat område. Möjligen kan detta förklara viss okänslighet för vissa fasfel, lagrad energi, mm.
Det är först i hörselnervens spiralganglions 10 synapser runt varje inre hårcell som aktionspotentialer uppstår o leds till mesencephalon där frekvensuppdelninegn sker.
JM
Både du och Peter går vilse då ni dels förbryter er mot det grundläggande vetenskapliga principen att man inte kan utesluta existensen av saker för att man inte hittat dem. Det är vetenskaplig fundamenta.
De slutsatser ni drar är otillåtna.
Dock kan man självklart anse att finns det skäl att misstänka/spekulera i, att fasvridning inte ger hörbar påverkan på signaler med enkla harmoniska samband mellan de ingående spektrala komponenterna. Men problemet med den sortens uttalande är att de inte går att falsifiera. Därför är de inte vetenskapligt användbara.
Det ni skriver om hur hörseln fungerar är dock i grunden riktigt (och det är inga nyheter, jag skrev om det i MoLt för flera årtionden sedan) men den slutsats ni drar om betydelsen av det för (o)möjligheten att höra faspåverkan, är inte riktig.
Det beror på att hörseln är olinjär, och när man blandar toner med inharmoniska intervall så uppstår ett fenomen som kallas beating, det vill säga en lågfrekventare rytmisk effekt uppstår, svävningar på Svenska, och fasvridning kan förskjuta svävningseffekter synnerligen signifikant i tiden, om svävningen genereras av intervall som ger extremt låg frekvens för svävningen.
Jag vet att det är lätt hänt att man drar förhastade slutsatser, men den ni dragit behöver man inte vara insatt i hörseln för att se varför man behöver avstå ifrån den, det räcker att hålla sig till att agera vetenskapligt, så faller den sortens slutsatsdragande per automatik.
Vh, iö
Ingvar, det du beskriver är envelop som uppkommer då två höga frekvenser som är intilliggande varandra t.ex. 1,000 kHz och 1,001 kHz spelas. Då fås en envelop på 1 Hz. Denna envelop syns tydligt på oscilloskop. Det är inte samma sak som fasdetektion av inkommande signal. Det är envelopen som styr. Det man vill ha fram är om aktionspotentialerna är synkrona gentemot insignal. I insignalen finns inte 1 Hz och det existerar inga hårceller för 1 Hz. Fenomenet envelop finns också omnämnt i min text nedan.
Det finns fysikaliska begränsningar i nerverna som omöjliggör faslåsning över en viss frekvens. Det är alltså fysikaliskt betingat och styrs av vanliga naturlagar.
JM skrev: ...
Peter är inne på rätt spår map fasen o höga frekvenser. Lite högre än var Peter anger övergår nerverna från AM till FM kodning o blir okänsliga för fasen. Vid riktigt höga frekvenser sjunker aldrig aktionspotentialerna ner till noll.
Vad som är i sammanhanget intressant är att de inre hårcellernas stereocilia aktiverar Ca-jon (ej aktionspotential) utflöde bara vid första böjningen. Inget Ca-jonsutflöde sker när stereocia böjs tillbaka. Dvs hjärnan har ingen möjlighet att reagera på stora delar ljudet.
Detta är outforskat område. Möjligen kan detta förklara viss okänslighet för vissa fasfel, lagrad energi, mm.
Det är först i hörselnervens spiralganglions 10 synapser runt varje inre hårcell som aktionspotentialer uppstår o leds till mesencephalon där frekvensuppdelninegn sker.
JM
Fasdetektion börjar avta från 1 kHz. Vid 3,5 kHz har det försämrats avsevärt och möjlig detektion är individuellt. Från 4-4,5 kHz finns ingen fasdetektion och kan heller inte inträffa.
Jag vill än en gång posta detta inlägg som är en neural bevisföring för våra sinnens upplevelse. Beviset är således att söka i nervsystemet och hur hörseln faktiskt fungerar på nervnivå d v s på neural nivå.
Frågeställningen som skall undersökas blir: Är hörselns fasdetektion frekvensberoende där fasdetektion minskar eller rent av upphör vid högre frekvens?
Då blir svaret:
Hörseln kan inte detektera fas vid frekvenser ovan 4-4,5 kHz. Från 1 kHz avtar fasdetektionen. Vid ungefär 3,5 kHz går en slags gräns där det blir individuellt och man är i gränsområdet.
Då man diskuterar fas måste man ha i minnet att någonstans i tiden har varje frekvens 360 graders fasvridning och det sker vid varje hel våglängd och det motsvarar en hel cykel. Frågeställningen kan då skrivas, kan hörseln detektera fasläget någonstans inom en hel cykel?
I olika delar av hjärnan består det centrala nervsystemet av olika typer av nervceller. De har lite olika uppbyggnad var och en med en särskild och specifik funktion för dess ändamål.
Det man vill ta reda på är hur faslåsning ser ut i den del av hjärnan som heter MSO; Medial Superior Olive. Det är i MSO som signalen från de båda öronen först konvergerar. MSO utgör en del av den del i hjärnan som heter Superior Olivary Complex.
Det man också vill ta reda på är hur det ser ut på vägen dit.
Det som är allmänt känt är att lågfrekventa komponenter med de temporala kännetecken som den akustiska ljudvågen ger i form av stimuli finns bevarade med det mönster av urladdningar i hörselnervens fibrer i form av faslåst nervimpulsaktivitet.
CF betyder Characteristic Frequency. Den karakteristiska frekvensen CF från varje fiber är den frekvens där dess tröskelvärde är som lägst.
R är Vektorstyrkan eller den så kallade Synkroniseringskoefficienten. Den varierar mellan värdena 0 och 1,0. Detta uttryck används normalt vid mätning av faslåsning. En perfekt faslåst nervfiber ger en respons vid en och endast en specifik fasvinkel från tonen. Det motsvarar R=1,0. Om fibrerna inte har preferens till någon fasvinkel så kommer histogrammet att vara horisontellt plant med lika mycket nervimpulser längs med hela perioden.
Synkronisering är en tidsmässig (temporal) överrensstämmelse och den undersöks inom intervallet 0-360 grader av frekvensens våglängd som i diagrammet kallas fascykel. Existerar ingen synkronisering i detta intervall så är hörseln inte faskänslig. Hörseln kan då inte detektera fas. Denna koefficient avtar från 1 kHz.
Så här ser det ut vid mätningar i olika nervkanaler för olika frekvensband med olika frekvensstimuli som input.
X-axeln representerar 1 fascykel av stimulus. Graden av faslåsning representeras av hur mycket R toppar. Dess värde avläses på Y-axeln.
Bild 1. A. Auditory Nerve fibers: De består av två sorters fibrer varav den ena innerverar d v s förser varje enskild inre hårcell i organet Corti med nerver och den andra innerverar de yttre hårcellerna i organet corti. De inre hårcellernas nerver kallas Afferenta d v s de ger information som går upp till hjärnan. De yttre hårcellernas nerver kallas Efferenta d v s de får signal från hjärnan. Alla mätningar är från de inre hårcellerna i Afferenta nervbanor.
Det man vill ha fram är om nervimpulserna är synkrona gentemot insignal Det man funnit är att högfrekventa Auditory Nerve Fibers även kan innehålla ”svansar” av de lägre frekvenserna från stimuli och därmed kan nervimpulserna faslåsas till dessa lägre frekvenser d v s det blir de lägre frekvenserna som då bestämmer de högre frekvensernas fasläge. Det är inte så att de högre frekvenserna kan faslåsas i sig gentemot dess input! De låses gentemot låga frekvenser. Det blir envelopen hos låga frekvenser som i så fall bestämmer de höga frekvensernas fasläge.
Man studerar just Bushy cells eftersom det är dessa celler som reagerar på själva Onset på stimuli. Det är Onset som kan ge upphov till faslåsning. Det är specifikt denna typ av celler som således kan ge noggrann temporal information. Det är alltså denna exakta temporala information som behövs för lokalisering av ljudkällor och hörselns tröskelvärde på tidsdifferenser mellan öronen vid lokalisering av ljudkällor är i storleksordning några få mikrosekunder. Där kan man prata om exakt faslåsning och att hålla den exakt tills stimuli från båda öronen konvergerar.
B. Spherical Bushy Cells.Dessa finns i den del av hjärnan som kallas MSO; Medial Superior Olive. Den är gemensam för båda öronen och ligger i ena hjärnhalvan.
Sedan finns det:
C. Globular Bushy Cells.Sådana celler finns I respektive AVCN; Anteroventral Cochlear Nucleus. Det är de nerver som är strax utanför respektive inneröra.
Från AVCN till MSO har det skett synapsövergångar som också tar viss tid.
I bild 1. kan man se hur synkroniseringskoefficienten varierar med frekvens. Jag vill påpeka att det har gjorts åtskilliga liknande mätningar med samma resultat. Jag visar ett av många exempel. Det man mätt fram är gränsvärdet på faslåsning mellan 4-4,5 kHz. Det försämras över 1,5-2 kHz.
En konsekvens av detta är att input av stimuli mot trumhinnorna temporalt vid högre frekvenser inte motsvaras av output d v s av de nervimpulser som finns högre upp i hjärnan och blir till varseblivet ljud. Det finns även fler diskrepanser mellan denna definierade input och output.
Det finns ingen adekvat utförd undersökning som visar på annat resultat. Det beror på att nervsystemet och varje enskild nerv fungerar på ett visst sätt. Det finns vissa fundamenta d v s fakta som ligger som en stark grund för hur det i praktiken fungerar.
Exempelvis är ett faktum att den minsta tidsskillnaden mellan två konsekutiva aktionspotentialer i en nerv är 1 ms. Det kan helt enkelt inte förekomma en aktionspotential inom 1 ms från en strax föregående aktionspotential. Denna absolut kortaste tidsperiod kallas refraktionsperiod. Det innebär maximalt 1 000 aktionspotentialer per sekund per nerv eller 1 kHz periodicitet per nerv om man vill uttrycka det så (det kan dock vara lite vilseledande.)
Bild 2. Potentialskillnaden i viloläge mellan bägge sidor om cellens membran är ungefär 70 mV. Beroende på vilken sida på membranet man definierar som noll så fås positivt eller negativt tecken. I fallet vad gäller nerver så definieras potentialen utanför membranet som noll. Inuti cellen är potentialens viloläge ungefär - 70 mV. För att det skall kunna uppstå en aktionspotential måste spänningen öka en viss nivå och tröskelpotentialen är ungefär - 55 mV. Denna tröskelpotential kan inte återinträffa innan viloläge efter en aktionspotential uppnåtts. I början depolariseras cellen och en aktionspotential kan uppstå om tröskelvärdet uppnås. På grund av den kemiska strukturen runt cellen inträffar repolarisation från ungefär + 40 mV och spänningen sjunker till långt under - 70 mV, Under denna hyperpolariserade period kan ingen ny aktionspotential uppstå, men under en viss tid sker en återgång till vilopotential och först därefter kan en ny aktionspotential förekomma. Det är olika kemiska processer i depolarisation och repolarisation där olika joner vandrar i olika membrankanaler genom cellmembranet. Man kan lätt räkna ut att det max kan inträffa tusen aktionspotentialer per sekund per nerv. I praktiken är siffran betydligt lägre eftersom man tittar på effektiv refraktionsperiod och den är längre än 1 ms. Ofta sker det spontana urladdningar (aktionspotentialer) i en cell och det kan tom. bli 100 urladdningar per sekund.
Ett annat faktum är att det är nervens plats d v s läge i hjärnan som bestämmer vad som upplevs. Det kallas för Place Related Organization. Man kan se det som en kartbild. Ju mer och noggrannare man studerar hjärnan upptäcker man att det är nervernas plats som är med och bestämmer vad som upplevs. Det är alltså inte endast koden av aktionspotentialer i sig utan nervens plats i hjärnan som är viktig. Upplevd frekvens är ett både typiskt och speciellt exempel på sådan platsrelaterad funktion. Vårt nervsystem är tonotopiskt organiserat vilket innebär att nerverna för olika frekvenser följer varandras inbördes läge genom hela nervsystemet. Kastas det relativa läget mellan två sådana nerver om så upplevs den högre frekvensen som en lägre ton än den lägre frekvensen. Sådana nervsjukdomar eller snarast nervanomalier finns det tyvärr många exempel på och det är tydligen väldigt obehagligt för dessa patienter, speciellt vid lyssning på musik. Detta innebär också att det upplevda ljudet är skilt från de akustiska ljudvågorna. Det är i detta fall neuronens plats i hjärnan som bestämmer upplevd tonhöjd. Nivå sätts av antal nervimpulser per tidsenhet och dessa kan vara temporalt olika förekommande.
Det betyder att vi har tre principiella dominanta faktorer som bestämmer upplevelsen d v s neuronens plats, antal aktionspotentialer per tidsenhet i neuronen d v s amplitud och tiden d v s det temporala som sätter viss upplevelse, men även transmittorsubstans och andra cellers aktivitet i neurala nätverk. Det finns även en massa andra faktorer som påverkar som t.ex. genom återkopplade system och även intermodala kopplingar som t.ex. kopplingar mellan syn och hörsel.
Vad gäller faslåsning av högre frekvenser så finns det speciella särfall och det är om högre frekvenser ingår i lågfrekvent envelopp. Då kan faslåsning av högre frekvens ske till låg frekvens. Det betyder inte att högre frekvenser faslåses till sin egen temporala input utan det betyder att högre frekvens faslåses till lågfrekvent envelopp. Envelopp kan exempelvis bildas vid differens mellan intilliggande högre frekvenser, exempelvis mellan 2000 Hz och 2001 Hz och enveloppen blir då 1 Hz.
I vetenskapliga sammanhang är det entydigt så att man enats om hörselns oförmåga att detektera fas vid högre frekvenser än 4 - 4,5 kHz. Jag har inte sett något annat rapporteras annat än från hifi-folk.
Jag vill påpeka att jag läser nästan uteslutande vetenskapliga artiklar på området och läroböcker i neurofysiologi och om hörseln. Många av böckerna är skrivna av nobelpristagare och de refereras ofta till av forskare på området, liksom till Jens Blauerts bok. Dessa skrifter utgör ett mycket bra kunskapsfundament som gör att det blir hyfsat lätt att följa vetenskapliga undersökningar och doktorsavhandlingar på området.
MvH
Peter
VD Bremen Production AB + Ortho-Reality AB; Grundare av Ljudbutiken AB; Fd import av hifi; Konstruktör av LICENCE No1 D/A, Bremen No1 D/A, Forsell D/A, SMS FrameSound, Bremen 3D8 m.fl.
