العتبة المطلقة للسمع

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 10 صور
الموسوعة الحرة

عتبة السمع المطلقة ( ATH )، والمعروفة أيضًا بعتبة السمع المطلقة أو عتبة السمع ، هي أدنى مستوى صوتي لنغمة نقية يمكن للأذن البشرية العادية ذات السمع الطبيعي سماعه دون وجود أي صوت آخر. وتتعلق العتبة المطلقة بالصوت الذي يمكن للكائن الحي سماعه بالكاد. [ 1 ] [ 2 ] ولا تُعد العتبة المطلقة نقطة منفصلة، ​​ولذلك تُصنف على أنها النقطة التي يُثير عندها الصوت استجابة بنسبة مئوية محددة من الوقت. [ 1 ]

يُشار عادةً إلى عتبة السمع بالرجوع إلى متوسط ​​ضغط الصوت الفعال (RMS) البالغ 20 ميكروباسكال ، أي 0 ديسيبل SPL، والذي يُعادل شدة صوت تبلغ 0.98 بيكوواط/م² عند ضغط جوي واحد ودرجة حرارة 25 درجة مئوية. [ 3 ] وهي تقريبًا أخف صوت يمكن أن يسمعه إنسان شاب سليم السمع عند تردد 1 كيلوهرتز . [ 4 ] وتعتمد عتبة السمع على التردد ، وقد ثبت أن حساسية الأذن تكون في أفضل حالاتها عند الترددات بين 2 كيلوهرتز و5 كيلوهرتز، [ 5 ] حيث تصل العتبة إلى -9 ديسيبل SPL. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]       

تم رسم متوسط ​​عتبات السمع بالديسيبل  (SPL) (وحدة "ديسيبل (HL)" الموضحة على المحور الرأسي غير صحيحة) من 125 إلى 8000 هرتز للفئتين العمريتين: الشباب (18-30 عامًا، دوائر حمراء) وكبار السن (60-67 عامًا، معينات سوداء). وقد تبين أن حاسة السمع لدى كبار السن أقل حساسية بشكل ملحوظ من حاسة السمع لدى الشباب عند الترددين 4000 و8000  هرتز.

الأساليب النفسية الفيزيائية لقياس العتبات

يوفر قياس عتبة السمع المطلقة بعض المعلومات الأساسية حول جهازنا السمعي . [ 4 ] تُسمى الأدوات المستخدمة لجمع هذه المعلومات بالأساليب السيكوفيزيائية. ومن خلالها، يتم قياس إدراكنا للمؤثر الفيزيائي (الصوت) واستجابتنا النفسية له. [ 9 ]

يمكن قياس العتبة المطلقة باستخدام عدة طرق نفسية فيزيائية. تختلف هذه الطرق، لكن بعض جوانبها متطابقة. أولًا، يُحدد الاختبار المحفز ويُبين كيفية استجابة الشخص الخاضع للاختبار. يعرض الاختبار الصوت على المستمع ويُغير مستوى المحفز وفق نمط مُحدد مسبقًا. تُحدد العتبة المطلقة إحصائيًا، غالبًا كمتوسط ​​لجميع عتبات السمع المُسجلة. [ 4 ]

تستخدم بعض الإجراءات سلسلة من التجارب، حيث تستخدم كل تجربة نموذج "الفاصل الزمني الواحد" (نعم/لا). وهذا يعني أن الصوت قد يكون موجودًا أو غائبًا في الفاصل الزمني الواحد، ويتعين على المستمع تحديد ما إذا كان يعتقد بوجود المحفز. وعندما لا يحتوي الفاصل الزمني على محفز، يُطلق عليه "تجربة التحقق". [ 4 ]

الأساليب الكلاسيكية

تعود الأساليب الكلاسيكية إلى القرن التاسع عشر، وقد وصفها غوستاف تيودور فيشنر لأول مرة في كتابه "مبادئ علم النفس الفيزيائي " . [ 9 ] تُستخدم ثلاث طرق تقليديًا لاختبار إدراك الشخص للمثير: طريقة الحدود، وطريقة المثيرات الثابتة، وطريقة التكيف. [ 4 ]

سلسلة من عمليات الانحدار والتصاعد في طريقة النهايات
طريقة الحدود
في طريقة الحدود، يتحكم الفاحص في مستوى المحفزات. يتم استخدام نموذج "نعم/لا " ذي الفاصل الزمني الواحد، ولكن لا توجد تجارب ضابطة.
تستخدم التجربة عدة سلاسل من الجري التنازلي والتصاعدي.
تبدأ التجربة بجولة تنازلية، حيث يُعرض مُحفز بمستوى أعلى بكثير من العتبة المتوقعة. عندما يستجيب الشخص بشكل صحيح للمُحفز، يتم خفض مستوى شدة الصوت بمقدار محدد ثم يُعرض مرة أخرى. يتكرر النمط نفسه حتى يتوقف الشخص عن الاستجابة للمُحفزات، وعندها تنتهي الجولة التنازلية.
في المرحلة التصاعدية اللاحقة، يُعرض المحفز أولاً عند مستوى أقل بكثير من عتبة السمع، ثم يُزاد تدريجياً بمقدار ديسيبلين (ديسيبل) حتى يستجيب الشخص. ولأنه لا توجد حدود واضحة بين "السمع" و"عدم السمع"، تُحدد عتبة السمع لكل مرحلة على أنها نقطة المنتصف بين آخر مستوى مسموع وأول مستوى غير مسموع.
يتم حساب عتبة السمع المطلقة للمريض كمتوسط ​​لجميع العتبات التي تم الحصول عليها في كل من عمليات التشغيل الصاعدة والهابطة.
توجد عدة مشكلات تتعلق بطريقة الحدود. أولها التوقع، الذي ينشأ عن إدراك الشخص أن نقاط التحول تحدد تغييرًا في الاستجابة. يؤدي التوقع إلى عتبات تصاعدية أفضل وعتبات تنازلية أسوأ.
يُحدث التعود أثراً معاكساً تماماً، ويحدث عندما يعتاد الشخص على الإجابة بـ"نعم" في التجارب التنازلية و/أو "لا" في التجارب التصاعدية. ولهذا السبب، ترتفع العتبات في التجارب التصاعدية وتتحسن في التجارب التنازلية.
قد تكون هناك مشكلة أخرى تتعلق بحجم الخطوة. فالخطوة الكبيرة جدًا تُقلل من دقة القياس، حيث قد يكون الحد الفعلي بين مستويين من مستويات التحفيز.
وأخيرًا، بما أن النبرة حاضرة دائمًا، فإن "نعم" هي الإجابة الصحيحة دائمًا. [ 4 ]
طريقة التحفيز المستمر
في طريقة المحفزات الثابتة، يقوم الفاحص بتحديد مستوى المحفزات وعرضها بترتيب عشوائي تمامًا.
يجيب المشارك بـ "نعم" / "لا" بعد كل عرض تقديمي
وبالتالي، لا توجد تجارب تصاعدية أو تنازلية.
يجيب الشخص الخاضع للتجربة بـ "نعم" أو "لا" بعد كل عرض تقديمي.
تُعرض المحفزات عدة مرات عند كل مستوى، ويُحدد مستوى العتبة بأنه مستوى المحفز الذي حقق فيه المشارك نسبة 50% من الإجابات الصحيحة. وقد تتضمن هذه الطريقة تجارب "التحقق".
تتميز طريقة المحفزات الثابتة بعدة مزايا مقارنةً بطريقة الحدود. أولًا، يعني الترتيب العشوائي للمحفزات أن المستمع لا يستطيع التنبؤ بالإجابة الصحيحة. ثانيًا، نظرًا لاحتمالية غياب النغمة (تجربة التحقق)، فإن "نعم" ليست دائمًا الإجابة الصحيحة. أخيرًا، تساعد تجارب التحقق في تحديد مدى تخمين المستمع.
تكمن العيوب الرئيسية في العدد الكبير من التجارب اللازمة للحصول على البيانات، وبالتالي الوقت المطلوب لإكمال الاختبار. [ 4 ]
طريقة التعديل
تتشابه طريقة التعديل في بعض السمات مع طريقة الحدود، لكنها تختلف عنها في سمات أخرى. فهناك مسارات تنازلية وتصاعدية، ويعلم المستمع أن المحفز موجود دائمًا.
يُخفّض الموضوع أو يزيد من مستوى النبرة
لكن على عكس طريقة الحدود، يتحكم المستمع هنا في المحفز. إذ يخفض الشخص مستوى النغمة حتى لا يعود بالإمكان سماعها، أو يرفعه حتى يصبح بالإمكان سماعها مجدداً.
يتم تغيير مستوى التحفيز باستمرار عبر قرص، ويقيسه الفاحص في النهاية. ويُحسب مستوى العتبة كمتوسط ​​بين المستويين المسموع وغير المسموع.
كما أن هذه الطريقة قد تُنتج عدة تحيزات. ولتجنب إعطاء أي مؤشرات حول مستوى التحفيز الفعلي، يجب أن يكون القرص غير مُدرج. وبصرف النظر عن التوقع والتعود المذكورين سابقًا، فإن استمرار التحفيز (حفظه) قد يؤثر على نتيجة طريقة الضبط.
في عمليات التشغيل التنازلية، قد يستمر الشخص في تقليل مستوى الصوت كما لو كان الصوت لا يزال مسموعًا، على الرغم من أن المحفز أقل بكثير من عتبة السمع الفعلية.
في المقابل، في التجارب التصاعدية، قد يستمر غياب المحفز لدى الشخص حتى يتم تجاوز عتبة السمع بمقدار معين. [ 10 ]

الأساليب الكلاسيكية المعدلة

أساليب الاختيار الإجباري

يُعرض على المستمع فترتان موسيقيتان، إحداهما تحتوي على نغمة والأخرى لا تحتوي عليها. على المستمع تحديد الفترة التي تحتوي على النغمة. يمكن زيادة عدد الفترات، لكن هذا قد يُسبب صعوبة للمستمع الذي عليه تذكر الفترة التي تحتوي على النغمة. [ 4 ] [ 11 ]

الأساليب التكيفية

بخلاف الطرق الكلاسيكية، حيث يتم تحديد نمط تغيير المحفزات مسبقًا، فإن استجابة الشخص للمحفزات السابقة هي التي تحدد مستوى عرض المحفز اللاحق في الطرق التكيفية. [ 12 ]

أساليب الدرج (صعودًا وهبوطًا)

سلسلة من التجارب الهابطة والصاعدة ونقاط التحول

تتألف طريقة "1-أسفل-1-أعلى" البسيطة من سلسلة من التجارب التنازلية والتصاعدية ونقاط التحول (الانعكاسات). يُزاد مستوى التحفيز إذا لم يستجب الشخص الخاضع للتجربة، ويُخفض عند حدوث استجابة. وكما هو الحال في طريقة الحدود، تُعدّل المحفزات بخطوات محددة مسبقًا. بعد الحصول على ما بين ستة إلى ثمانية انعكاسات، يُستبعد أول انعكاس، ويُحدد العتبة كمتوسط ​​نقاط منتصف التجارب المتبقية. أظهرت التجارب أن هذه الطريقة لا توفر سوى دقة 50%. [ 12 ] وللحصول على نتائج أكثر دقة، يمكن تعديل هذه الطريقة البسيطة بزيادة حجم الخطوات في التجارب التنازلية، مثل طريقة "2-أسفل-1-أعلى" وطريقة "3-أسفل-1-أعلى" . [ 4 ]

أسلوب تتبع بيكيسي

العتبة التي يتتبعها المستمع

تتضمن طريقة بيكيسي بعض جوانب الطرق الكلاسيكية وطرق التدرج. يتم تغيير مستوى التحفيز تلقائيًا بمعدل ثابت. يُطلب من الشخص الخاضع للتجربة الضغط على زر عندما يكون التحفيز قابلاً للكشف. بمجرد الضغط على الزر، يتم خفض المستوى تلقائيًا بواسطة المخفف الذي يعمل بمحرك ، ويرتفع عندما لا يتم الضغط على الزر. وبالتالي، يتم تتبع العتبة من قبل المستمعين، ويتم حسابها كمتوسط ​​نقاط منتصف التسجيلات كما سجلها الجهاز الآلي. [ 4 ]

تأثير التخلف

توفر المنحدرات عتبات سمع أفضل من المنحدرات الصاعدة

يمكن تعريف التخلف تقريبًا بأنه "تأخر التأثير عن سببه". عند قياس عتبات السمع، يكون من الأسهل دائمًا على الشخص الخاضع للقياس تتبع نغمة مسموعة ومتناقصة الشدة من اكتشاف نغمة كانت غير مسموعة سابقًا.

وذلك لأن التأثيرات "من أعلى إلى أسفل" تعني أن الشخص يتوقع سماع الصوت، وبالتالي يكون أكثر تحفيزًا مع مستويات أعلى من التركيز.

تشرح نظرية "من الأسفل إلى الأعلى" أن الضوضاء الخارجية غير المرغوب فيها (من البيئة) والداخلية (مثل دقات القلب) تؤدي إلى استجابة الشخص للصوت فقط إذا كانت نسبة الإشارة إلى الضوضاء أعلى من نقطة معينة.

يعني هذا عمليًا أنه عند قياس عتبة السمع بأصوات تتناقص شدتها، تكون النقطة التي يصبح عندها الصوت غير مسموع دائمًا أقل من النقطة التي يعود عندها إلى مستوى السمع. تُعرف هذه الظاهرة باسم "تأثير التخلف".

الوظيفة السيكومترية لعتبة السمع المطلقة

الدالة السيكومترية "تمثل احتمال استجابة مستمع معين كدالة لحجم خاصية الصوت المحددة قيد الدراسة". [ 13 ]

على سبيل المثال، يمكن تمثيل منحنى احتمالية سماع الشخص للصوت كدالة لمستوى الصوت. عند تقديم المحفز للمستمع، يُتوقع أن يكون الصوت إما مسموعًا أو غير مسموع، مما ينتج عنه دالة "عتبة الباب". في الواقع، توجد منطقة رمادية حيث يكون المستمع غير متأكد مما إذا كان قد سمع الصوت بالفعل أم لا، لذا تكون استجاباته غير متسقة، مما ينتج عنه دالة قياس نفسي .

الدالة السيكومترية هي دالة سيجمويدية تتميز بأنها على شكل حرف "s" في تمثيلها البياني.

الحد الأدنى من المجال المسموع مقابل الحد الأدنى من الضغط المسموع

يمكن استخدام طريقتين لقياس الحد الأدنى للمنبه المسموع [ 2 ] ، وبالتالي عتبة السمع المطلقة. تتضمن طريقة الحد الأدنى للمجال المسموع جلوس الشخص في مجال صوتي، وعرض المنبه عبر مكبر صوت. [ 2 ] [ 14 ] ثم يُقاس مستوى الصوت عند موضع رأس الشخص، مع إبعاده عن المجال الصوتي. [ 2 ] أما طريقة الحد الأدنى لضغط الصوت فتتضمن عرض المنبه عبر سماعات الرأس [ 2 ] أو سماعات الأذن [ 1 ] [ 14 ] ، وقياس ضغط الصوت في قناة أذن الشخص باستخدام ميكروفون صغير جدًا. [ 2 ] تُنتج الطريقتان عتبات سمع مختلفة [ 1 ] [ 2 ] ، وغالبًا ما تكون عتبات الحد الأدنى للمجال المسموع  أفضل بمقدار 6 إلى 10 ديسيبل من عتبات الحد الأدنى لضغط الصوت. [ 2 ] ويُعتقد أن هذا الاختلاف يعود إلى:

  • السمع الأحادي مقابل السمع الثنائي . في ظل مجال سمعي محدود، تستطيع كلتا الأذنين سماع المؤثرات، ولكن في ظل ضغط سمعي محدود، تستطيع أذن واحدة فقط سماعها. السمع الثنائي أكثر حساسية من السمع الأحادي. [ 1 ]
  • الأصوات الفسيولوجية التي تُسمع عند سد الأذن بسماعة أذن أثناء قياسات الحد الأدنى من الضغط المسموع. [ 2 ] عندما تُغطى الأذن، يسمع الشخص أصواتًا جسدية، مثل دقات القلب، وقد يكون لهذه الأصوات تأثير حجب.

يُعدّ كلٌّ من الحد الأدنى للمجال المسموع والحد الأدنى للضغط المسموع مهمين عند النظر في مسائل المعايرة ، كما أنهما يوضحان أن حاسة السمع البشرية تكون أكثر حساسية في  نطاق 2-5 كيلوهرتز. [ 2 ]

التجميع الزمني

التجميع الزمني هو العلاقة بين مدة التحفيز وشدته عندما يكون زمن العرض أقل من ثانية واحدة. تتغير الحساسية السمعية عندما تصبح مدة الصوت أقل من ثانية واحدة. تنخفض شدة العتبة بمقدار 10  ديسيبل تقريبًا عندما تزداد مدة نبضة النغمة من 20 إلى 200 مللي ثانية.

على سبيل المثال، لنفترض أن أخف صوت يمكن أن يسمعه شخص ما هو 16  ديسيبل (SPL) إذا تم تقديمه لمدة 200 مللي ثانية. إذا تم تقديم الصوت نفسه لمدة 20 مللي ثانية فقط، فإن أخف صوت يمكن أن يسمعه الشخص سيرتفع إلى 26  ديسيبل (SPL). بعبارة أخرى، إذا تم تقصير الإشارة بمقدار 10 أضعاف، فيجب زيادة مستوى تلك الإشارة بمقدار 10  ديسيبل حتى يتمكن الشخص من سماعها.

تعمل الأذن ككاشف للطاقة ، حيث تقيس كمية الطاقة الموجودة خلال فترة زمنية محددة. يلزم وجود كمية معينة من الطاقة خلال فترة زمنية معينة للوصول إلى عتبة السمع. ويمكن تحقيق ذلك باستخدام شدة صوتية أعلى لفترة زمنية أقصر، أو باستخدام شدة صوتية أقل لفترة زمنية أطول. تتحسن حساسية الأذن للصوت مع زيادة مدة الإشارة حتى حوالي 200 إلى 300 مللي ثانية، وبعد ذلك تبقى عتبة السمع ثابتة. [ 2 ]

تعمل طبلة الأذن بشكل أساسي كمستشعر لضغط الصوت. وكذلك الميكروفون، فهو يعمل بنفس الطريقة ولكنه غير حساس لشدة الصوت.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 دورانت، ج. د.، ولوفرينيك، ج. هـ. 1984. أسس علوم السمع . الطبعة الثانية. الولايات المتحدة الأمريكية: ويليامز وويلكنز
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 جيلفاند، س. أ.، 2004. السمع: مقدمة في علم النفس وعلم وظائف الأعضاء الصوتية . الطبعة الرابعة. الولايات المتحدة الأمريكية: مارسيل ديكر
  3. ↑ ضغط الصوت RMSص{\displaystyle p}يمكن تحويل شدة الصوت إلى موجة مستوية باستخدامأنا=ص2ρv{\displaystyle I={\frac {p^{2}}{\rho v}}}حيث ρ هي كثافة الهواء وv{\displaystyle v}هي سرعة الصوت
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 جيلفاند، إس أ.، 1990. السمع: مقدمة في علم الصوتيات النفسي والفسيولوجي . الطبعة الثانية. نيويورك وبازل: مارسيل ديكر، إنك.
  5. ↑ جونسون، كيث (2015). علم الصوتيات السمعي والصوتيات (  الطبعة الثالثة). وايلي-بلاك ويل.
  6. ↑ جونز، بيت ر. (20 نوفمبر 2014). "ما هو أخف صوت يمكن للإنسان سماعه؟" (ملف PDF) . جامعة كوليدج لندن. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 24 مارس 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 مارس 2016. من ناحية أخرى، يمكنك أيضًا أن ترى في الشكل 1 أن حاسة السمع لدينا أكثر حساسية قليلاً للترددات التي تزيد قليلاً عن 1 كيلوهرتز، حيث يمكن أن تكون العتبات منخفضة تصل إلى -9 ديسيبل!
  7. ↑ فيلدينغ، تشارلز. " المحاضرة 7: السمع 2" . كلية سانتا فيه، نظرية السمع . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 7 مايو 2016. تم الاطلاع عليها بتاريخ 17 مارس 2016. تُعادل حساسية الذروة الموضحة في هذا الشكل سعة ضغط صوتي في الموجة الصوتية تبلغ 10 ميكروباسكال، أو ما يُعادل -6 ديسيبل (مستوى ضغط الصوت). يُرجى ملاحظة أن هذا خاص بالاستماع أحادي الأذن لصوت مُقدّم من أمام المستمع. بالنسبة للأصوات المُقدّمة على جانب الرأس المُستمع، هناك ارتفاع في حساسية الذروة بحوالي 6 ديسيبل [-12 ديسيبل مستوى ضغط الصوت] نتيجةً لزيادة الضغط الناجم عن الانعكاس من الرأس.
  8. ↑ مونتغمري، كريستوفر. "24/192 تنزيلًا موسيقيًا... ولماذا لا معنى لها" . xiph.org . مؤرشف من الأصل في 14 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 17 مارس 2016. أخفض صوت مسموع يبلغ حوالي -8 ديسيبل SPL
  9. 1 2 هيرش آي جيه، 1952. "قياس السمع". الولايات المتحدة الأمريكية: ماكجرو هيل.
  10. ↑ هيرش، آي جيه، وواتسون، سي إس، 1996. علم النفس الفيزيائي السمعي والإدراك. المجلة السنوية لعلم النفس 47: 461-484. متاح للتنزيل من: http://arjournals.annualreviews.org/doi/pdf/10.1146/annurev.psych.47.1.461 . تاريخ الوصول: 1 مارس 2007.
  11. ↑ ميلر وآخرون، 2002. "العلاقات غير البارامترية بين مهام الاختيار الإجباري أحادية الفاصل الزمني ومهام الاختيار الإجباري ثنائية الفاصل الزمني في نظرية قابلية الكشف عن الإشارة". مجلة أرشيف علم النفس الرياضي. 46:4؛ 383-417. متاح على الرابط: http://portal.acm.org/citation.cfm?id=634580 . تاريخ الوصول: 1 مارس 2007.
  12. 1 2 ليفيت، هـ. (1971). "طرق التحويل التصاعدية التنازلية في علم النفس الصوتي" . مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية ، 49 (2): 467-477 . Bibcode : 1971ASAJ...49..467L . doi : 10.1121/1.1912375 . PMID 5541744. تاريخ الاسترجاع: 1 مارس 2007 . 
  13. ↑ أرلينجر، إس. 1991. دليل قياس السمع العملي: المجلد 2 (الجوانب العملية لعلم السمع) . تشيتشستر: دار نشر وور.
  14. 1 2 كيد جي. 2002. علم النفس الصوتي في دليل علم السمع السريري . الطبعة الخامسة.