lesson 9

Question 1

החישה היא תהליך קונסטרוקטיבי

Answer 1

התהליך של עיבוד חושי הוא שילוב של קבלת אינפורמציה חושית, יחד עם ידע מוקדם. הלמידה, הידע הפנימי והציפייה ישפיעו על הדרך בה נעבד את המידע.

Question 2

priming

Answer 2

מספיק שיש לנו ידע מוקדם, והוא ישפיע על המשמעות שנקבל מהגירוי. למשל, חצי שמעו יאני וחצי לורל כשאותו הגירוי מושמע לכולם.

Question 3

גם במערכת הוויזואלית מתקיים אותו העיקרון

Answer 3

כשתוצג לנו תמונה, הרוב לא יזהו מה הגירוי שנמצא בה (כ-20% הצליחו לזהות). לאחר שנאמר שיש בתמונה פרה, הרוב המכריע ידע לזהות אותה.

Question 4

דוגמה נוספת לעיקרון זה: תמונה של גורילה

Answer 4

נדמה שהגורילה שמאחור גדולה יותר מזו שמלפנים, אבל שתי הגורילות באותו הגודל; הרקע גרם לנו לתפוס ולפרש אחרת את אותו הגירוי. היצור השני נראה גדול יותר בגלל הקווים שיוצרים פרספקטיבה. במהלך ההתפתחות למדנו שפסי פרספקטיבה מצביעים על עומק תלת ממדי, מה שמבציע על מרחק, וכשמשהו רחוק יותר אנו מצפים שהוא יהיה קטן יותר. משום שהגירוי באותו גודל בפיקסלים, על אף שהוא כנראה נמצא מאחור, אנו עושים את החשבון הזה ומקישים שהיצור הזה גדול יותר. ההיקשים הללו בדרך כלל אינם מודעים.

Question 5

Sound propagation

Answer 5

קול הוא תנודות או גלים של האוויר, כתוצאה מוויברציות של אובייקטים בעולם. הסאונד הוא לא רוח – לא חלקיקי אוויר שנעים במרחב, אלא מעין דחיסה והרחבה של האוויר על ידי גל של תנודות במרחב.

Question 6

מהירות הקול

Answer 6

תלויה בתווך שבו הקול עובר. באוויר מדובר על 340 מטר בשנייה (יחסית למהירות האור זו מהירות נמוכה מאוד. אנו יודעים למשל שברק יגיע לפני הרעם), במים מהירות הקול היא כ- 1500 מטר בשנייה. במתכת מהירות הקול תעבור אפילו מהר יותר.

Question 7

קול כגל של לחץ

Answer 7

– ההתפשטות של גלי הקול מתאפשרת משום שלאוויר יש אלסטיות מסוימת, שמאפשרת לוויברציות של לחץ להתפשט במרחב. הגל מוגדר כגל של לחץ מבחינה פיזיקלית. אותם גלי לחץ של קול הם בסדרי גודל יותר נמוכים בעוצמה שלהם מהלחץ הכללי שקיים באטמוספרה כל הזמן – האוזן יכולה לזהות שינויים קטנים בהרבה בלחץ.

Question 8

pitch

Answer 8

גובה הצליל. שינויים בזמן שהם יותר מהירים ממאית השנייה. התדר של גל הסינוס בעל קשר הדוק לגובה הצליל.

Question 9

notes

Answer 9

תווים. מבנים בזמן שהם בסדר גודל של עשירית השנייה או מאה מילישניות.

Question 10

מלודיות

Answer 10

מנגינות. מבנים עוד יותר איטיים בזמן – בסדר גודל של שניות.

Question 11

Frequency decomposition

Answer 11

התמרת פורייה, באמצעותה אפשר לקחת כל סיגנל שמשתנה עם הזמן (שינויים של לחץ האוויר כפונקציה של הזמן) ולתאר לתאר את הגל על ידי שילוב של פונקציות סינוס שונות. למשל, את פונקציית המדרגה ניתן לתאר על ידי שילוב של הרבה פונקציות סינוס. לכל אחת יש זמן מחזור/תדר, אמפליטודה ופאזה. כל אות שמתואר כפונקציה של הזמן, אפשר לתאר בצורה כזו. העוצמה של הקול קשורה לאמפליטודה של גל הסינוס. הפאזה לא משפיעה באופן מיידי וברור על התפיסה של הצליל, אבל יחסי הכוחות בין הפאזות של גלי סינוס שונים ישפיעו על איך נשמע את הגירוי. יכולה להיווצר למשל פונקציית מדרגה, שתשמע כמנגינה מסוימת או כקליק כתלות בסידור הפאזות.

Question 12

impulse/delta function

Answer 12

צורה אפשר לחבר את אותן פונקציות סינוס, כך שהפאזה של כולן תהיה זהה בנקודת זמן מסוימת. כך יתקבל צליל של קליק.

Question 13

timbre

Answer 13

גוון הצליל. אותה העוצמה ואותו תדר, אבל נזהה צליל מסוים שמפיק אות הקול, באמצעות תכונות נוספות של הצליל. למשל, צליל של כינור לעומת גיטרה, או עד כמה הקול מתחיל חזק ודועך או יציב כל הזמן - attack.

Question 14

הרמוניות

Answer 14

הצלילים הטבעיים לא מכילים פיק אחד בתדר מסוים, אלא אוסף של פיקים שהוא בכפולות של אותו מספר.

Question 15

צלילים הם פונקציה של זמן

Answer 15

הקול הוא שינויי לחץ אויר כתלות בזמן. נראה מאפיינים שונים של הצליל לפני ואחרי התמרה פורייה.

Question 16

דציבל

Answer 16

יחידה שמשמת לתיאור עוצמה של קול. מדובר בתיאור שאין לו יחידות, אלא המדד הוא יחסי: עד כמה הקול יותר חזק מאיזושהי נקודת רפרנס מוגדרת. בדרך כלל נדבר על עוצמת צליל נתון ביחס לעוצמת לחץ שהיא 20 מיקרו פסקל. הדציבל הוא 20 פעמים לוג של היחס בין העוצמה של קול נתון, לאותה עוצמה מוגדרת. בגלל הלוג הסקאלה לוגריתמית - מכפלות הולכות וגדלות.

Question 17

טווח השמיעה בתדרים

Answer 17

בבני אדם הוא בין 30 ל-18 קילו הרץ. רוב הקולות ביום יום שלנו הם בעוצמה של חמישים עד תשעים דציבל (עוצמת הדיבור). בעוצמות גבוהות מאוד, מעל 120- 140 קילו הרץ, הקולות יגרמו לכאב (יכולה להיות גם פגיעה בעור התוף).

Question 18

טווח תדרים אולטרה-סוני

Answer 18

חיות ששומעות בתדרים גבוהים משלנו. עטלפים למשל.

Question 19

טווח תדרים אינפרה-סוני

Answer 19

חיות ששומעות בתדרים נמוכים משלנו. לוותנים למשל.

Question 20

ספקטרוגרמה

Answer 20

שילוב של ייצוג בזמן וייצוג בתדר. לוקחים חלונות זמן קצרים ועושים להם התמרת פורייה, ורואים אותה בעמודת פיקסלים. את העוצמה בכל תדר מייצגים באמצעות צבע – אדום מסמל עוצמה יותר חזקה. כך מקבלים תמונה אינטואיטיבית ואינפורמטיבית של מאפייני הצליל. ייצוג שתופס את הטוב משני העולמות השונים של הזמן והתדר.

Question 21

יש שונות בבני אדם מבחינת שמיעת תדרים, והיא בעיקר קשורה בגיל.

Answer 21

באוזניים יש תאי שערה שאחראים על חלק מתהליך השמיעה. עם השנים, כתוצאה מחשיפה לרעשים חזקים, יש פגיעה בשערות אלו, והן אינן ניתנות לשחזור. כתוצאה מכך, הרבה פעמים מבוגרים ישמעו פחות תדרים מצעירים.

Question 22

האוזן – אנטומיה

Answer 22

מתחלקת לשלושה חלקים: האוזן החיצונית, האוזן התיכונה והאוזן הפנימית.

Question 23

האוזן החיצונית

Answer 23

קולטת את הקולות.

Question 24

האוזן התיכונה

Answer 24

מעבירה קולות מאיבר החישה.

Question 25

האוזן הפנימית

Answer 25

מתמירה קולות לסיגנל חשמלי.

Question 26

האוזן החיצונית: תפקידים לא שמיעתיים

Answer 26

להגן על עור התוף (הוא מאוד רגיש).

Question 27

מבנה האוזן החיצונית מאפשר הגנה

Answer 27

הגיאומטריה שלה – התעלה שמגיעה לעור התוף היא מעוקלת כדי להקטין את הסיכוי שמשהו יכנס לשם ויפגע בעור התוף.
ייצור שערות שמורידות את הסיכוי שמשהו יכנס ויפגע בו.
שעווה שנוצרת על ידי תאי אפיתל, שמהגרים מהחלק הפנימי לחלק החיצוני של האוזן, כדי לשמור ולהגן על עור התוף.

Question 28

האוזן החיצונית משמשת כקונוס שאוסף את גלי הקול

Answer 28

הצורה עוזרת לאסוף ולמקד את גלי הקול לכיוון עור התוף. צורת האוזן של רוב היונקים נוטה להגביר תדרים מסוימים ולהרחיק אחרים. במיוחד היא מגבירה תדרים בין אחד וחצי לשבעה קילו הרץ, שהם הכי חשובים להתנהגות – תדרי הדיבור למשל נמצאים בטווח זה.

Question 29

האוזן החיצונית אחראית על מיקום במרחב של מקור הקול

Answer 29

המיקום של מקור הקול חשוב כדי לטרוף או להימנע מטריפה. האוזן החיצונית מסננת באופן סלקטיבי את תדרי הקול (במיוחד אלו שגבוהים מ-6 קילו הרץ), על בסיס הגובה של מקור הקול.

Question 30

עור התוף/tympanic membrane

Answer 30

חלק מהאוזן החיצונית. בעל צורת קונוס ובעובי של בערך 17.5 מילימטר. למעשה ממברנה שרועדת כתוצאה מגלי הקול שנכנסים לאוזן, וכך מעבירה את רעידות האוויר לאוזן התיכונה.

Question 31

האוזן התיכונה

Answer 31

מכילה שלוש עצמות  (ossicles):
פטיש (Malleus)
סדן (Incus) 
ארכובה (Stapes)
הארכובה דופקת על החלון האובלי של הכוכליאה, וכך מעבירה את הוויברציות של הקול לאוזן הפנימית.

Question 32

האוזן האמצעית ממירה את האנרגיה האקוסטית באוויר לאנרגיה הידראולית

Answer 32

כך היא ממקדת את התנודות של עור התוף בנקודה מאוד ספציפית בכוכליאה. העובדה שיש כמה עצמות מאפשרת לנצל יותר מהאנרגיה. עוצמת הקול בלי העצמות האלה הייתה עם אחוז אחד מהאנרגיה של הקול בעולם, כאשר עם העצמות יש לנו 60%. המנגנון הזה עוזר להעביר יחסית כמות נכבדת מאוד מהאנרגיה.

Question 33

הרפלקס האקוסטי

Answer 33

stapedius muscle - יושב על העצם האמצעית, הסדן. כשהמוח מכווץ את השריר הזה, הוא יוצר משיכה של העצם, מה שיוצר את הרפלקס. כשהמוח מזהה שיש עוצמה חזקה מאוד של סאונד, הוא מרחיק את העצם כך שהדפיקות של העצמות על הכוכליאה יהיו יותר חלשות. נקרא רפלקס כי הוא אוטומטי ולא רצוני.

Question 34

בכל החושים חשוב להתאים את הטווח הדינמי לעוצמות הקיימות בעולם

Answer 34

גם בראייה יש מנגנונים שונים שמאפשרים לנו להתאים את עצמנו לעוצמות גבוהות ונמוכות של אור. למשל, קוטר האישון שמשתנה בעקבות בהירות. יש גם תהליכים של פוטו רצפטורים ברשתית – קנים או מדוכים שמבצעים תהליכי התאמה לתנאי לילה לעומת אור.

Question 35

Eustachian tube

Answer 35

תעלה מלאה אוויר באוזן התיכונה. התעלה מנקזת או מחברת את האוזן האמצעית לפה ולגרון. אצל חלק מהאנשים, ברגעים מסוימים התעלה הזו יכולה להיסתם בעקבות הצטברות של נוזלים, למשל בדלקת אוזניים (הרבה יותר שכיח בילדים). אצל הרבה ילדים התעלה הזו פגומה. כשיש לחץ גבוה בסביבה, האוויר יכול ליצור לחצים בתעלה הזו. בדלקת אוזניים יכול להיקרע עור התוף, ויצא משם נוזל שהצטבר. זו הסיבה שאנשים רגישים ללחצים כאלה וילדים סובלים יותר בטיסות מלחצים באוזניים.

Question 36

הכוכליאה

Answer 36

איבר שמיעה באוזן הפנימית בגודל של גרגיר חומוס. הכוכליאה מאוד רגישה וקריטית ליכולת השמיעה, לכן היא יושבת בתוך עצם קשיחה.

Question 37

המערכת הווסיטיבולרית

Answer 37

בכוכליאה יש מערכת תעלות, בהן נעים נוזלים בכיוונים שונים, .מה שעומד במרכז המערכת, האחראית על שיווי משקל

Question 38

perilymph

Answer 38

נוזל בתוך הכוכליאה.

Question 39

helicortema

Answer 39

הקצה הקיצוני של הכוכליאה.

Question 40

scala vestibule

Answer 40

החלק העליון של התווך הנוזלי בכוכליאה.

Question 41

scala tympani

Answer 41

החלק התחתון של התווך הנוזלי בכוכליאה.

Question 42

הממברנה הבזילרית

Answer 42

ממבנה שנמצאת בחלק העליון של התווך הנוזלי בכוכליאה.

Question 43

Reissner’s membrane

Answer 43

ממברנה שנמצאת בחלק התחתון של התווך הנוזלי בכוכליאה.

Question 44

המנגנון

Answer 44

כשעצם הארכובה דופקת על הכוכליאה, נוצרות תנודות בנוזל התווך, והגלים האלה מתפשטים בשתי צורות: על ידי השלמת סיבוב שלם בתווך הנוזלי, או על ידי קיצור דרך הממברנות. האורך של הכוכליאה הפרוסה הוא 33 מילימטר.

Question 45

organ of corti

Answer 45

איבר שמיעה עיקרי בתוך הכוכליאה.

Question 46

הממברנה הטקטוריאלית

Answer 46

מכסה את איבר קורטי.

Question 47

הממברנה אינה אחידה בתכונות הפיזיקליות שלה

Answer 47

קרוב לבייס היא מאוד קשיחה וצרה, וקרוב לאפקס היא פלופי ויותר רחבה. כך נוצר גרדיאנט של התנגדות. כשאנו מרעידים את הנוזל של הכוכליאה, הדבר יגרום לתנודות מקסימליות באזורים שונים של הכוכליאה: תדרים נמוכים או איטיים יותר יימצאו באופן מקסימלי בצד המרוחק מהבייס, ותדרים גבוהים או מהירים ימצאו בעיקר בצד הקרוב לבייס. גם עיקרון של אינרציה פיזיקלית תורם לתופעה זו – אם אני רוצה להזיז משהו קרוב, התנודות היעילות ביותר יהיו בתדירות גבוהה, והזזה של משהו רחוק תדרוש תנודות בתדירות נמוכה.

Question 48

קידוד ואורך גל

Answer 48

כתוצאה מהתנודות, ייווצר גל נע. האמפליטודה המקסימלית שלו תהיה באזור ספציפי לאורך הכוכליאה. כתלות בתדר של הצליל, המיקום שבו הוויברציה תהיה מקסימלית משתנה.

Question 49

בכוכליאה יש מפה טונוטופית

Answer 49

תדרים שונים מתמפים למקומות שונים במרחב. המפה היא בסקאלה לוגריתמית. הארגון הזה נמצא בכל מערכת השמיעה. באופן דומה, מערכת הראייה ממופת באופן רטינוטרופי, ובמערכת המישוש יש מפה סומטוטופית. הממד העיקרי בשמיעה הוא תדר הצליל. מקומות שונים במערכת יקלטו גירויים שונים.

Question 50

איבר השמיעה

Answer 50

מכיל ממברנה בזילרית עליה יושבים תאי שערה. יש ארבע שורות של תאי שערה: שלוש שורות של תאי שערה חיצונית (כ-12000 תאים) ושורה אחת של תאי שערה פנימיים (כ-3500 תאים). התאים האלה עוברים תהליך ביולוגי, שמועבר לתאים הבאים בתור, שמעבירים פיקים לשאר מערכת העצבים. 30,000 סיבי עצבים מעצבבים את תאי השערה, שמעבירים את המידע למוח דרך העצב הקריניאלי השמיני.

Question 51

תאי השערה

Answer 51

נקראים תאי שערה כי יש להם אברונים דמויי שערה בשם סיליה. יושבים על הממברנה הבזילרית, ולכן כאשר היא נעה גם הם זזים. מכל תא שערה בולטים הקצוות 8 מיקרו מטר לתוך הנוזל באוזן, כמה מאות של סטראוסיליה שמשתנים באורכם ירכיבו כל באנדל כזה, והם מחוברים באמצעות קרוס לינקס.

Question 52

tectorial membrane

Answer 52

ממברנה שנמצאת מעל תאי השערה.

Question 53

סטרוסיליה

Answer 53

רוב השערות

Question 54

קינוסיליום

Answer 54

השערה הקיצונית בעלת תכונות מעט שונות

Question 55

תנודה של תאי השערה מייצרת תגובה חשמלית

Answer 55

תנועה ימינה תגרום לדה פולריזציה. מספיקה תנועה של מאה ננומטר בשביל לשנות בכמה עשרות מיליוולט את הפוטנציאל החשמלי.

Question 56

התווך הנוזלי שבו השערות יושבות מאוד ייחודי

Answer 56

יש בו ריכוז גבוה מאוד של יוני אשלגן, כ150 מילי מולר. כשהתאים זזים בכיוון מסוים, נפתחות תעלות אשלגן, ומכיוון שיש ריכוז גבוה של אשלגן בתווך, הוא נכנס לתוך התא. אשלגן הוא יון שטעון חיובית, ולכן הוא מעלה את הפוטנציאל של התא, נכנסות לפעולה תעלות סידן תלויות מתח, שמובילות לשרשרת אירועים של שחרור נוירוטרנסמיטר. התגובה הזו דומה לפוטנציאל פעולה, אבל אין פה בינאריות או דיגיטליות של “הכול או כלום”. ככל שהתא יזוז יותר ימינה, יותר תעלות אשלגן יפתחו, המתח יעלה ויעלה וישתחרר יותר ויותר נוירוטרנסמיטר.

Question 57

tip link gating springs

Answer 57

מנגנון כמו קפיץ. ברגע שהוא נמתח, נפתח המכסה של תעלת היונים. ככל שהתנועה היא יותר ימינה, יותר ויותר תעלות אשלגן נפתחות והמתח של התא הולך ועולה. כנראה שמספיקות מספר בודד של תעלות אשלגן שיפתחו בשביל לגרום לכל התהליך הזה לקרות. הדבר הזה שונה מאוד ממערכות חושים אחרות.

Question 58

היתרון של המנגנון הייחודי של מערכת השמיעה

Answer 58

פחות שלבים – יותר מהיר. מערכת השמיעה זקוקה לאינפורמציה מדויקת ומהירה בזמן על השינויים בעולם בשביל לחלץ את המידע שהיא זקוקה לו.

Question 59

AC = alternating current

Answer 59

המתח של התא יתאים לשינויי הלחץ באוויר בעולם. בתדרים נמוכים, שינויי המתח בתאי השערה יעקבו אחר כל מעגל של גירוי ונקבל תגובה מתואמת.

Question 60

DC = direct current response

Answer 60

בתדרים גבוהים, השינוי מהיר מדיי בשביל שהתאים יוכלו לעקוב, והקידוד יעבור להיות של זרם ישיר, המעלה את הבייס ליין שלו.

Question 61

DC + AC

Answer 61

בתדרים אמצעיים, נקבל זרם חילופין משולב, תגובה משולבת.

Question 62

תגובות של תאי שערה הן טונוטופיות

Answer 62

יש לעקומת הכוונון צורה שמזכירה וי. הקצה התחתון של הוי הוא התדר שתא השערה הכי רגיש אליו. מספיק שיגרו את התא בעוצמה מאוד נמוכה של עשרה דציבלים בשביל להפעיל אותו (תגובה של 1מיליוולט). לתדרים אחרים הוא רגיש פחות, לכן התא יצטרך עוצמה של ארבעים דציבל בשביל לפעול. כשזזים לתא שכן משנים את הבסט פרקוונסי ב-0.2%.

Question 63

בכוכליאה מתקיים מנגנון אקטיבי

Answer 63

זהו מעין מנגנון משוב חיובי שבו הממברנה הבזילרית זזה בצורה מסוימת&raquo_space; התאים זים ימינה ושמאלה&raquo_space; הם מתארכים ומתקצרים&raquo_space; הממברנה למעלה זזה עוד יותר&raquo_space; מגביר את הרעידות הכלליות. ניתן לראות זאת במדידות אלקטרופיזיולגיות – התא הרוקד.

Question 64

פרסטין

Answer 64

חלבון מאוד מיוחד בתאי השערה שמאפשר להם לזוז בתגובה לשינויים החשמליים. ניסוי מאוד מרשים מראה שאם אין את החלבון הזה, תאי השערה לא יודעין לשנות את הגודל שלהם, ואז הם מאבדים חלק מהתכונות שלהם (הגברה ורגישות לתדר).

Question 65

דחיסה של הטווח הדינמי

Answer 65

ככל שהקול חזק יותר אז הממברנה זזה מהר יותר. בנוסף, כבר כשהקול מאוד נמוך הממברנה זזה במהירות לא מבוטלת, וכשהקול מאוד חזק היא לא זזה הרבה יותר מהר – השיפוע מתון. לוקחים את התנודות ועושים דחיסה שלהן באופן ביולוגי כך שלעוצמות החלשות יהיה יותר אפקט ולעוצמות החזקות יהיה פחות אפקט. כך אפשר לחלץ יותר טוב מידע מהסביבה. ברקמה מתה לא נמצא האפקט הזה.

Question 66

in vivo עקרון הדחיסה בחיות

Answer 66

אפשר למדוד איך התא מגיב ל-18-19 קילו הרץ. ואפשר למדוד כמה הממברנה הבזילרית זזה כתלות בתדרים ובעוצמות של הצליל. ככל שהעוצמות עולות, התא יגיב ליותר ויותר תדרים. תכונה שקיימת בכל מערכת השמיעה.

Question 67

OCT

Answer 67

בודקת גם תקינות של הרשתית.

Question 68

אם משווים בין שתי הממברנות

Answer 68

מידת התנודות של הממברנה העליונה לצליל חלש הן יותר גדולות. כמו כן, ההבדל בין צליל חזק לצליל חזק מאוד הולך ומצטמצם מבחינת שיעור התנודה של הממברנה העליונה. כלומר, רואים הגברה ודחיסה במדידות אמתיות בניסוי.

Question 69

דחיסה חשובה אם רוצים לפתח מכשירי עזר לשמיעה

Answer 69

עבור כבדי שמיעה, כשמעלים קצת את הווליום זה פתאום נשמע להם נורא חזק. הם איבדו מתאי השערה, וכתוצאה מכך את המנגנון שעושה דחיסה של הטווח הדינמי. עלינו לקחת את זה בחשבון כשמייצרים מכשירי שמיעה.