Psicoacustica – I

La psicoacustica è quel ramo di scienza dell’acustica che si occupa di studiare il funzionamento dell’apparato uditivo, nel nostro caso apparato uditivo umano.

Come è fatto l’orecchio, che è il senso con cui percepiamo suoni e rumori, come questi vengono elaborati dal nostro cervello, che sensazioni fisiche e mentali riceviamo, e molto altro ancora.

Capire bene come il nostro sistema uditivo risponde ai suoni è fondamentale per comprendere al meglio anche altri settori dell’audio e diventare un tecnico-fonico più bravo e con maggiori capacità. Come appunto l’acustica e gli strumenti utilizzati per rilevare il suono e trasmettere a noi dati chiari e comprensibili. Ma anche per raffinare tecniche di ripresa microfonica e di mixaggio, al fine di andare incontro a determinate tipologie di esigenze, ottenere mix più puliti, creativi, lavorare meglio sui processi di equalizzazione e processazione dinamica. Comprendere gli standard utilizzati, migliorare le capacità di sperimentazione alla ricerca di nuovi suoni. Illudere la percezione uditiva (es. per creare suoni 3D modulabili, mascherare suoni e rumori e molto altro che vedremo quando parleremo di tecniche di mixaggio).

Orecchio

L’udito è il senso che ci permette di sentire i suoni mentre il cervello è quello che ci permette di comprenderli e trasmetterli a noi sia come sensazione fisica che psichica. Molti aspetti sulla percezione e l’elaborazione del cervello ai suoni rilevati, sono ancora sconosciuti, ma molti passi in avanti sono stati fatti e altrettanti se ne faranno nel tempo.

L’apparato (organo) che ha il compito di captare i suoni esterni al nostro corpo ma come vedremo anche interni e trasferirli al cervello per la comprensione è l’orecchio (fig.1).

Fig. 1 10902545-5971-kBcG-U10901825840265hvB-1024x576@LaStampa.it.jpg

Come si vede anche dalla figura 1 l’orecchio è scientificamente-anatomicamente diviso in 3 macro sezioni:

1. Orecchio Esterno

2. Orecchio Medio

3. Orecchio Interno

Orecchio Esterno

L’orecchio esterno è visibile ad occhio umano ed è posto sulla nostra testa, ce ne sono 2, uno a sinistra e uno a destra (fig. 2). Il perchè di 2 orecchie e quella posizione a quell’altezza media rispetto al resto del corpo, è conducibile al fatto che il nostro cervello ha bisogno di 2 orecchie (quindi 2 segnali) per poter percepire suoni a 360° (vedremo come), e minima è la distanza tra orecchio e cervello (considerando un aspetto fisico geneticamente perfetto cosi come si pensa l’uomo sia stato creato), avendo cosi una più rapida trasmissione con minore perdita di informazioni.

Fig. 2 462769eefa3d1bcb83dc89c0a3ed51.jpg

La sua forma ed inclinazione è ritenuta tale e adatta per convogliare al meglio i suoni che impattano su di esso verso l’orecchio medio (verso l’interno dell’apparato uditivo).

La presenza di 2 orecchie aiuta il cervello ad identificare meglio la provenienza del suono in base al tipo di timbro, fase, direzione di provenienza e tempi di arrivo differenti tra le due orecchie. La sua inclinazione genericamente verso l’interno, fa si che la percezione di suoni acuti provenienti dalla parte posteriore dell’orecchio sia leggermente inferiore alla percezione degli acuti proveniente dal fronte. Questo perché le alte frequenze, avendo come vedremo quando parleremo di acustica, una maggiore direttività e minore densità, rispetto alle basse, vengono più facilmente ostacolate dalla presenza fisica dell’orecchio.

Questo fa si che il nostro sistema uditivo insieme alla memoria acustica del cervello (la capacità del nostro cervello di memorizzare e ricordare processi), ci farà capire la presenza di un suono frontale quando chiaro e la presenza di un suono posteriore quando scuro, che insieme alla memoria visiva (capire e ricordare quello che stiamo guardando), ci aiuterà nel confermare se questo suono proviene realmente dal fronte o da dietro (potendo comunque essere un suono scuro ma in arrivo dal fronte e viceversa). Come vedremo è facile illudere il nostro cervello attraverso la percezione uditiva e per questo la vista e la memoria aiutano nel comprendere meglio la reale posizione di una determinata sorgente sonora indipendentemente da dove il suo suono viene percepito.

Enfatizzando la chiarezza in alta e medio-alta frequenza di un suono proveniente da dietro è facile come questo venga via via percepito sempre più verso una zona di immagine sonora frontale e viceversa.

Si dice quindi che l’orecchio esterno ha la funzione di trasmettere le variazioni di pressione acustica incidenti.

Attraverso la rappresentazione grafica di figura 3 è più facile comprendere la struttura dell’orecchio che analizzeremo.

Fig. 3 medicina-online-orecchio-otorino-condotto-coclea-cellule-ciliate-timpano-ossicini-martello-incudine-staffa-labirintite-otoliti-acufene-fischio-udire-senso-esterno-medio-interno.jpg

La parte dell’orecchio esterna visibile è detta Padiglione Auricolare ed è quella appena analizzata. E’ formato da una plica cartilaginea ricoperta da cute.

Il Padiglione Auricolare come si nota guardandoci le orecchie è provvisto di numerose smussature (sempre utili a convogliare il suono all’interno), queste smussature però aumentano il grado di errore nella localizzazione dei suoni. L’unico segnale audio percepito chiaro e pulito è quello diretto che entra direttamente nel condotto uditivo, tutto il resto dei suoni convogliati sono parti riflesse dal Padiglione Auricolare, le quali determinano un’attenuazione del livello di pressione sonora in arrivo e per riflessioni che si sommano ai segnali diretti pure un errore di fase, somme e sottrazioni di pressione sonora (aumento e diminuzione del livello sonoro, come vedremo meglio quando parleremo di acustica), deviazione di percezione tra suoni chiari e scuri e nella localizzazione di provenienza per differenza tra le 2 orecchie.

In realtà questo avviene, ma noi non possediamo fortunatamente un orecchio cosi sensibile e perciò questo errore di localizzazione è poco percepito, per percepirlo c’è bisogno di ritardi ben più grandi tra il suono diretto e il suono riflesso.

Il condotto al quale vengono convogliati i suoni verso l’orecchio medio è detto Canale Uditivo o Condotto Uditivo.

Ha la forma di un tubo con sezione ellittica, il suo compito è quello di portare l’onda acustica fino alla membrane timpanica (che segna il confine tra orecchio esterno e orecchio medio). Nel suo percorso presenta due curvature e le pareti sono costituite in parte da cartilagine fibrosa ed in parte da struttura ossea, sono ricoperte di cute con peli e ghiandole sebacee (producono il cerume che togliamo con i cotton fioc, il quale si presenta come una sostanza cerosa giallastra), hanno la funzione di proteggere la membrana timpanica da polveri e batteri grazie al suo Ph acido, i peli sono molto leggeri ed attivi (si muovono costantemente) i quali aiutano a trasportare il cerume ed impurità fuori dal condotto uditivo, hanno anche la funzione di compensare forti sbalzi di pressione e temperatura, non chè scaricare in esterno le viscosità create nell’orecchio interno, come poi vedremo.

n.b. E’ fondamentale pulirsi bene le orecchie e tenere il condotto uditivo libero. Un cerume troppo denso e non correttamente esportato può portare a percepire una riduzione del volume dei suoni ed un’attenuazione soprattutto in alta frequenza, fino a poter con il tempo creare danni allo stesso e alla membrana timpanica.

La sua lunghezza è di circa 25 – 30 mm per l’uomo adulto e quando il suono passa attraverso questo condotto risuona ( risuona a ¼ della lunghezza d’onda che gli arriva, perché per legge di acustica fisica quando si ha un condotto chiuso ad un’estremità, esso risuona pari a ¼ della lunghezza d’onda, quindi una frequenza di maggiore intensità rispetto alle altre). Come si può capire questa lunghezza in risonanza, coincide con la lunghezza d’onda di frequenze di centrobanda come 3000 – 4000 Hz. Quindi frequenze che hanno lunghezze d’onda di quel tipo verranno percepite con più volume a causa della risonanza. Se si vanno ad analizzare le curve isofoniche (che vedremo più avanti), si vede chiaramente come sia proprio questa la zona di massima sensibilità dell’orecchio. Bhè adesso abbiamo capito perché. Questo casualmente gioca a nostro favore, in quanto lo spettro in frequenza del parlato (genericamente con fondamentali da 80 a 1200 Hz con armoniche fino a 4000 – 5000 Hz), viaggia proprio anche su quelle frequenze, ed è proprio il parlato lo strumento principale di comunicazione e comprensione dell’uomo.

n.b. Per cui considerando un processo di equalizzazione di suoni in un mix, quando si sente un suono risuonare in medio-alta frequenza all’interno delle nostre orecchie è bene attenuare queste frequenze di banda appena analizzate ( 3 – 4 Khz ).

Dopo aver attraversato il condotto uditivo il suono impatta sulla Membrana Timpanica, il Timpano.

La Membrana Timpanica è spesso associata all’orecchio medio in quanto non visibile ad occhio, è una membrana sottilissima (di forma ad imbuto ellittico con 9 – 10 mm verticali e 8 – 9 mm orizzontali, spessore di 0,1 mm ed inclinata di circa 55° rispetto al pavimento del condotto uditivo), è una lamina fibrosa rivestita esternamente di cute ed internamente da mucosa che le garantiscono una discreta resistenza ai forti sbalzi di pressione. Segue gli andamenti della pressione a cui è sottoposta, le sue escursioni sono nell’ordine di micromillimetri, la sua elasticità ed inerzia nel rispecchiare i movimenti dell’onda sonora incidente determinano i valori di massima pressione sopportata, banda in frequenza percepita, sensibilità dell’orecchio.

Se la pressione sonora è troppo elevata la Membrana Timpanica (associabile ad esempio ad un woofer per altoparlanti) tende ad effettuare movimenti scomposti e forti elongazioni che portano a percepire una distorsione associata a dolore. Essendo di materiale cartilagineo si usura con il tempo e tanto più è soggetta a continui sbalzi di pressione e più rapida è la sua usura, determinata anche naturalmente dal tempo (persone anziane avranno una Membrana Timpanica più rigida e meno sensibile), tutto questo porta via via alla sordità, se la Membrana Timpanica non si muove, non si sente.

Questa membrana ha una struttura fibrosa molto articolata che gli garantisce un movimento aperiodico, quindi non costante ma variabile in base alla frequenza, garantendo la possibilità di trasdurre correttamente un ampio spettro di frequenza e grazie alla sua inerzia in caso di silenzio un arresto immediato.

Orecchio Medio

Entriamo ora nell’orecchio medio il cui compito è quello di trasdurre le variazioni di pressione sonora rilevati dalla Membrana Timpanica in movimenti meccanici.

La funzione principale dell’orecchio medio è quella di adattatore di impedenza tra orecchio esterno e orecchio interno, cio’è permettere la trasduzione del segnale che arriva dalla Membrana Timpanica fino al liquido cocleare dell’orecchio interno senza perdite di energia e variazioni dell’informazione.

Fig. 3 medicina-online-orecchio-otorino-condotto-coclea-cellule-ciliate-timpano-ossicini-martello-incudine-staffa-labirintite-otoliti-acufene-fischio-udire-senso-esterno-medio-interno.jpg

Per fare questo, riprendendo l’esempio in figura 3, si nota come alla Membrana Timpanica siano collegati 3 ossicini di cui il primo, il Martello (8 mm), è a strettamente contatto.

C’è poi l’ossicino Incudine (7 mm) che è collegato al Martello, e l’ossicino Staffa (3 mm) che è collegato all’Incudine. Questa catena di 3 ossicini può considerarsi come un’unica struttura vibrante. Anche questi 3 ossicini (materiale osseo) hanno una loro inerzia ed elasticità, che portano ad una riduzione e compressione degli sbalzi di pressione sonora incidenti sulla membrana garantendo una più elevata protezione per i successivi passi di trasduzione del segnale acustico verso la percezione.

Il Martello segue il movimento della Membrana Timpanica, ed andrà a colpire con i corrispondenti movimenti il secondo ossicino subito vicino, l’Incudine, la quale vibrando porrà a sua volta in vibrazione il terzo ossicino strettamente collegato al secondo, la Staffa.

Questi ossicini sono collegati tra di loro tramite 2 fibre di muscoli striati che agevolano e regolano l’inerzia del movimento. Il primo muscolo è lo Stapedio (circa 1 mm di lunghezza) che regola la Staffa ed in generale la capacità vibratoria della catena degli ossicini (il suo movimento di contrazione viene chiamato Riflesso Stapediale in quanto che si irrigidisce in modo autonomo come riflesso a quanto più veloci e ampi sono i movimenti degli ossicini). Lo Stapedio ha la funzione principale di adattatore di impedenza, in quanto esso dal tipo di inerzia che pone sulla Staffa determina il tipo di segnale inviato all’orecchio interno. Si pensa che l’intervento (come sorta di limitatore) di inerzia dello Stapedio avvenga una volta superati gli 85 dB di pressione sonora, ed è un sistema definito crociato, cioè che lo stimolo di limitazione avviene per entrambe le orecchie indipendentemente se lo sbalzo di pressione sopra gli 85 dB è ricevuto dall’orecchio destro o sinistro. Questo in realtà avviene solo per frequenze inferiori ad 1 Khz che sono quelle con maggiore contributo energetico e che possono maggiormente creare danni al sistema nervoso dell’orecchio. Questo Riflesso Stapediale non è istantaneo ma impiega circa 150 – 200 ms. Per questo i maggiori danni sono realizzati dai suoni impulsivi che eludono in termini temporali l’attivazione dello Stapedio (vedremo meglio questo argomento quando parleremo di Riflesso Aurale).

Si ritiene che una delle sue funzioni principali sia quella di regolare lo spettro in frequenza media e bassa sopra gli 85 dB di soglia per consentire una maggiore chiarezza e percezione della voce.

Senza l’intervento dello Stapedio il suono raggiunge la Coclea (organo dell’orecchio interno che ha il compito di trasformare questa energia meccanica in impulsi elettrici per poter dare a noi la percezione e comprensione del suono attraverso il cervello) già dopo 85 microsecondi.

n.b. Si può dedurre che una pulita dinamica di una sorgente sonora è percepibile solo quando la pressione sonora di questa sorgente è inferiore agli 85 dB, oltre, l’intervento di limitazione naturale dell’orecchio farà via via percepire una sempre maggiore compressione. Non a caso la taratura a regola d’arte dell’impianto audio di uno studio di registrazione, ma anche ambiente Hi-Fi e sale cinematografiche deve poter essere il più possibile lineare e dare a 0 dB (vedi Decibel e Meter per maggiori dettagli) la pressione sonora media di 85 dB (anche se come vedremo ci sono differenti standard che tengono conto della sensazione del livello sonoro loudness in base alla dimensione dell’ambiente in cui ci si trova). Per la taratura di impianti in eventi live in cui si necessita di avere un valore energetico superiore tale da mascherare il più possibile il rumore di fondo ambientale, con limiti imposti dalla legge per la tutela del benessere ambientale e delle nostre orecchie, è bene dovendo superare abbondantemente il limite di pressione sonora degli 85 dB, tarare la pressione sonora media dell’impianto audio con impulsi superiori ai 6 ms ed inferiori ai 150 ms cosi da determinare un più possibile reale ascolto medio almeno entro quel range di tempo (non potendo idealmente emulare l’ascolto reale delle nostre orecchie), (vedremo i metodi di taratura degli impianti audio in altre argomentazioni), e come vedremo quando parleremo di timbro ed inviluppo di strumenti musicali, l’attacco della maggior parte di questi rientra sempre entro questi tempi, di cui si percepiscono transienti e prime dinamiche (vedremo anche che il tempo effettivo consigliato di analisi non deve nemmeno essere inferiore ai tempi di risposta all’impulso delle nostre orecchie). Vedremo anche come conoscendo la dinamica degli strumenti e comparando questa con l’analisi della risposta stapediale, sia possibile agire attraverso processori dinamici al fine di ottenere un migliore controllo e dare una migliore resa alla dinamica dello strumento stesso.

L’altro muscolo è il Tensore del Timpano che regola invece la tensione di movimento della Membrana Timpanica.

Anche il degrado di inerzia di movimento ed usura di questi ossicini determina una sempre più crescente sordità.

Questi ossicini sono contenuti all’interno di un involucro pieno d’aria chiamato Cassa Timpanica o Cavo Timpanico (3 cm3 con forma a lente biconcava ricoperta da mucosa ripiena d’aria ), il cui compito è regolare la differenza di pressione tra la pressione incidente sulla Membrana Timpanica e quella d’aria esterna al fine di permettere il corretto movimento di tutto l’apparato, se cosi non fosse o ci fosse una componente di pressione d’aria troppo presente la membrana Timpanica verrebbe sollecitata verso una posizione stabile e ridotte capacità di movimento.

n.b. Un esempio può essere quando prendiamo l’aereo e ci si tappano le orecchie, questo avviene perchè a livelli di altitudine molto alti come quelli in cui arrivano gli aerei (ma lo stesso avviene quando ci immergiamo nell’acqua ad elevate profondità), la pressione d’aria esterna è molto elevata e si può facilmente creare un’importante differenza tra la pressione del Condotto Uditivo e quello all’interno della Cassa Timpanica, la membrana timpanica può quindi subire forti sollecitazioni tanto maggiore è la differenza di pressione (causando dolore), ma anche una completa inerzia ad una posizione di stabilità (tappando le orecchie), questo se molto elevata ma di uguale pressione tra i due condotti oppure molto forte in un condotto che spinge la membrana ad una posizione stabile verso l’esterno o interno (alcuni metodi più efficaci per ridurre il tappamento delle orecchio sono quello di soffiare forte, masticare e deglutire). Fortunatamente il nostro sistema uditivo (ma non è uguale per tutti, dipende dall’età, dallo stato fisico e psichico), tende via via ad auto-regolarsi, difatti con il tempo le orecchie si stappano e si ricomincia a sentire chiaro e meno chiuso. Un altro esempio può essere il raffreddore il quale intasando tramite muco parte di Cavo Timpanico tende a creare una forte depressione interna.

L’aria che arriva alla Cassa Timpanica è inviata e regolata (equalizzata in pressione) dalla Tromba d’Eustacchio (condotto di circa 4 cm) ed entra dal naso e dalla bocca con cui respiriamo. Prima di entrare nella Cassa Timpanica l’aria passa da una finestra detta Finestra Rotonda che attraverso la sua membrana (chiamata Membrana Timpanica Secondaria) stabilizza la pressione in arrivo. Oltre a questo la Finestra Rotonda regola anche la pressione secondaria che arriva alla coclea nell’orecchio interno per compensare turbolenze ed eccessivi sbalzi di pressione.

La parete dell’orecchio medio è chiamata Parete Labirintica o Mediale.

La Staffa è alloggiata all’interno di un involucro chiamato Finestra Ovale (che è punto di giunzione tra l’orecchio medio e quello interno). E’ collegata tramite un legamento detto Legamento Anulare per via della sua forma, alla membrana della Finestra Ovale.

All’interno dell’orecchio medio esistono anche le Cellule Mastoidee, costituite da piccole cavita ossee che delimitano verso l’alto il Cavo Timpanico e sono ripiene d’aria, ma hanno scarsa importanza ai fini della funzione uditiva.

Orecchio Interno

L’orecchio interno è una struttura molto complessa ed ancora poco si sa della sue piene capacità. La sua funzione è quella di trasdurre il movimento meccanico degli ossicini in energia elettrica corrispondente da trasferire ai nervi che collegano l’orecchio al nostro cervello cosi da dare a noi la percezione dei suoni.

Riprendiamo la figura 3 per maggiore comprensione.

Fig. 3 medicina-online-orecchio-otorino-condotto-coclea-cellule-ciliate-timpano-ossicini-martello-incudine-staffa-labirintite-otoliti-acufene-fischio-udire-senso-esterno-medio-interno.jpg

Come si vede dalla figura 3 vi è una struttura ossea chiamata Osso Temporale con il compito di proteggere l’orecchio interno e sostenere l’orecchio collegato alla testa. Al suo interno c’è l’organo che controlla la trasduzione degli impulsi meccani in elettrici. Questo organo ha una struttura ossea esterna chiamata Labirinto Osseo che funge da protezione, esportandolo, al suo interno si ha un altro labirinto di stessa forma ma dimensioni più piccole di materiale non più osseo ma membranoso (Labirinto Membranoso) nel cui interno vengono svolte le funzioni di trasduzione. Tra il Labirinto Osseo e quello Membranoso si trova un liquido detto perilinfa, mentre all’interno del labirinto membranoso è contenuta la endolinfa (fig. 4 ).

Fig. 4 Cattura.JPG

Entrambi gli elementi hanno funzioni fondamentali nel processo di trasduzione del segnale meccanico in elettrico.

Il Labirinto Membranoso si distingue in Labirinto Posteriore in cui sono presenti 3 Canali Semicircolari che consentono a noi una funzione di equilibrio, e Labirinto Anteriore, chiamato anche Coclea per la forma a chiocciola. All’interno della Coclea avviene il processo di trasduzione per la funzione uditiva.

La Coclea che essenzialmente è un tubo membranoso di 35 mm attorcigliato su se stesso (circa 3,75 giri), è internamente divisa in 3 parti da sottili lamine membranose di cui una, la principale, è la Membrana Basilare in cui è presente l’Organo di Corti (si sviluppa attorno a tutta la membrana) formato da circa 24.000 cellule ciliate (simili a peli) disposte su quattro file, tre esterne ed una interna rispetto ad una cavità di sezione triangolare chiamata Galleria di Corti. E’ formato anche da fibre nervose, attraverso l’interazione di questi avviene la percezione.

In figura 5 un’illustrazione dettagliata dell’Organo di/del Corti.

Fig. 5 endolinfa-organo-del-corti-750x589.jpg

Sopra all’Organo di Corti c’è la Membrana Tectoria, composta da una consistenza gelatinosa e trasparente alla cui superficie inferiore vi sono altre cellule ciliate.

Il Nervo Cocleare come si vede dalla figura 5 è a contatto diretto (sinaptico) con le Cellule Ciliate secondo due modalità, ogni Cellula Ciliata esterna è a contatto con ogni singola fibra nervosa del Nervo Cocleare, mentre le Cellule Ciliate interne sono in contatto con più fibre nervose (1 fibra ogni 10 cellule).

La differenza si pensa sia che le Cellule Ciliate interne siano quelle adibite al trasferimento degli stimoli alle Cellule Ciliate esterne che invece hanno funzione di “analizzatori di frequenza” e intensità.

La Staffa che come detto è a contatto (inserita) nella finestra ovale, comunica con l’endofilina (il liquido che si trova all’interno del labirinto membranoso), e si muove come visto secondo la pressione sonora incidente sulla Membrana Timpanica che di conseguenza fa vibrare la catena degli ossicini. Muovendosi imprime un movimento anche al liquido endolinfatico. L’onda che si genera nel liquido fa muovere anche l’Organo di Corti e quindi si crea uno spostamento tra la Membrana Basilare e quella Tectoria, questo porta al movimento delle Cellule Ciliate (nanometri) che caricate elettricamente dal Nervo Cocleare creano una differenza di potenziale in base al loro spostamento. Lo spostamento delle Cellule Ciliate della Membrana Basilare è determinato dal movimento delle Cellule Ciliate presenti nella Membrana Tectoria, la cui funzione è solo quella di scontrarsi con quelle della Membrana Basilare e farle muovere. Per cui le Cellule Ciliate che trasducono il movimento meccanico degli ossicini in impulsi elettrici per la percezione uditiva sono quelle che si trovano nell’Organo di Corti.

n.b. Con il tempo, la pressione sonora a cui si è sottoposti quotidianamente, problemi fisici, ma anche stress, queste cellule si degradano e via via riducono il loro potenziale che insieme ad una perdita di sensibilità di tutto il sistema nervoso porta ad un abbassamento delle capacità di percezione uditiva. Per questo l’invecchiamento è una delle cause di sordità. Si pensa che un eventuale scomparsa delle Cellule Ciliate esterne non comporti la sordità ma solo un attenuazione di circa 60-70 dB, con conseguente alterazione delle capacità di percezione dell’intensità (tra l’intensità rilevata dall’orecchio e quella percepita dal nostro cervello), questo fenomeno prende il nome di Rectruitment, (un esempio che si potrebbe verificare è l’incapacità di comprendere la voce parlata in presenza di un rumore di fondo).

E’ ritenuto che frequenze basse avendo una maggiore lunghezza d’onda e densità energetica vengano rilevate da un movimento di più Cellule Ciliate che quando tutte in movimento determinano la frequenza più bassa percepita. Al contrario frequenze alte avendo una più piccola lunghezza d’onda e densità energetica determinato un movimento delle sole Cellule Ciliate presenti all’inizio del condotto cocleare, e il minimo di cellule ciliate in movimento determina la più alta frequenza percepita. L’elasticità di queste Cellule Ciliate determina anche il grado di sensibilità e dinamica percepita. E’ ritenuto che il movimento alla torsione sia quello in fase in cui la cellula tende a far rilasciare al liquido endolifatico potassio e calcio che creano un campo elettrico per i nervi cocleari, mentre il movimento opposto e cio’è ritorno allo stato di quiete sia quello in opposizione di fase in cui non vi è rilascio di elementi chimici.

n.b. La trasmissione del suono all’orecchio interno può in realtà avvenire anche verso altre vie, quindi non solo quella che passa dalle nostre orecchie, ma anche per via indiretta e cio’è per pressioni sonore sopra i 100 dB e soprattutto in medio-bassa e bassa frequenza (in cui maggiore è la densità energetica), le vibrazione dell’onda sonora si trasmettono al cranio che vibra e pone in vibrazione anche gli stessi ossicini, quindi si avrà un tipo di percezione secondaria indiretta che andrà ad interferire con quella diretta proveniente dalle nostre orecchie. Per questo non è mai consigliato esporsi a pressioni sonore superiori ai 100 dB.

 

Sistema Uditivo Centrale

Il sistema uditivo centrale è l’insieme dei nervi che collegano l’orecchio interno cocleare al cervello dando la possibilità di percepire il suono. E’ ritenuto che noi percepiamo il suono tramite stimoli fisici e sensoriali, attraverso la memoria ed altre funzioni del cervello riusciamo a codificare ed interpretare. Anche in questo caso si conosce solo in parte il reale funzionamento di come il cervello permette a noi di sentire.

In figura 6 un esempio di quali sono le parti del cervello interessate alla funzione uditiva.

Fig. 6 Screen Shot 2012-08-26 at 2.14.43 PM.png

I nodi che si vedono nella figura 6 durante il trasporto di questo segnale dalla coclea ai lobi del cervello, sono una serie di interruzioni e connessioni con stazioni nervose intermedie che hanno la funzione di regolare come detto gli stimoli di percezione al nostro organismo, oltre che funzioni di protezione in caso di sovraccarichi e malfunzionamenti. E’ qui che riceviamo gli impulsi per determinare se un suono ci piace, se è sgradevole, se ci fa piangere, se ci spaventa, se ci rilassa, ecc.. e grazie alle capacità di memoria acustica che possiede il nostro cervello, via via che ascoltiamo gli stessi suoni siamo in grado di riceve sempre più rapidamente questa serie di impulsi.

La distribuzione degli impulsi nervosi è crociata, cio’è parte di quelli rilevati dall’orecchio sinistro vengono inviati anche al lobo destro del cervello e viceversa. Difatti in caso di lesioni di un lobo non percepiamo solo da un lato ma la percezione rimane centrale con però altre alterazioni uditive.

Si può dire che all’interno della Coclea viene rilevato lo spettro in frequenza di un suono e la sua intensità, all’interno della corteccia celebrale compreso stazioni nervose viene invece rilevata la localizzazione e la durata di questo suono.

Emissioni Oto-Acustiche

E’ stato scoperto che l’orecchio è in grado di emettere suoni spontaneamente tramite 3 diverse tipologie di emissione chiamate Emissioni Oto-Acustiche.

1. Eco Acustico: all’invio di impulsi acustici nel condotto uditivo si rileva un eco di risposta dopo circa 10 – 20 ms (non si sa il perchè).

2. Prodotto di Distorsione Acustica: all’invio di due toni acustici continui di frequenza molto vicina nel condotto uditivo è possibile rilevare un tono diverso con frequenza pari a 2*(f1 – f2). Fenomeno legato probabilmente alla percezione dei battimenti che vedremo più avanti.

3. Emissione Spontanea: in alcuni casi è possibile rilevare dei toni puri senza alcuna stimolazione a priori, e non hanno a nulla a che fare con gli acufeni. Si pensa che l’orecchio possa essere un trasduttore bidirezionale quindi non solo ricevere i suoi ma anche trasmetterli.

Acufeni

Una prolungata esposizione a forti sbalzi di pressione sonora, ma anche stress e vecchiaia portano possibili sovraccarichi delle Cellule Ciliate tali da porle in costante micro vibrazione anche senza la presenza di pressione incidente, questo genera all’ascolto un “fischio continuo” con ampiezza di banda tra i 700 hz e 6 Khz, dipende dai fattori appena visti, e non solo per la banda di frequenza ma anche intensità, oltre che il silenzio ambientale in cui ci si trova. E’ il classico fischio che si sente ad esempio alla notte quando si va a letto, dopo una comune giornata di lavoro e stress per le nostre orecchie che hanno subito sbalzi di pressione sonora tutto il giorno.

 

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