3.7 : إدراك شدة الصوت

يدرك الدماغ البشري درجة الصوت من خلال آليتين أساسيتين تنعكسان في نظرية المكان ونظرية التردد. تصف كل آلية كيف يتم تفسير الموجات الصوتية على أنها درجات صوتية محددة بواسطة الدماغ، مما يوفر رؤى حول العمليات المعقدة للإدراك السمعي.

تقترح نظرية المكان، أو ترميز المكان، أنه يتم سماع درجات صوتية مختلفة لأن الموجات الصوتية المختلفة تنشط مواقع محددة على طول الغشاء القاعدي للقوقعة. يحدد الدماغ درجة الصوت من خلال تحديد المكان الدقيق على الغشاء، مما يؤدي إلى توليد الإشارة العصبية. تسبب الأصوات عالية التردد اهتزازات كبيرة بالقرب من بداية غشاء القوقعة، في حين تهتز الأصوات منخفضة التردد في جزء أكبر من الغشاء وتكون أقل موضعية. تشرح هذه النظرية بشكل فعال إدراك الأصوات عالية النبرة، وخاصة تلك التي تتراوح بين 5000 و20000 هرتز، لكنها لا تعالج بشكل كافٍ الأصوات منخفضة النبرة.

تقدم نظرية التردد، المعروفة أيضًا باسم الترميز الزمني، تفسيرًا آخر لإدراك درجة الصوت. وفقًا لهذه النظرية، يقرأ المخ درجة الصوت من خلال مراقبة تردد النبضات العصبية التي تنتقل عبر العصب السمعي. يهتز الغشاء القاعدي بأكمله استجابةً لموجة صوتية واردة، مما يؤدي إلى إطلاق نبضات عصبية إلى المخ بنفس معدل الموجة الصوتية. على سبيل المثال، تولد موجة صوتية بتردد 100 موجة في الثانية 100 نبضة في الثانية على طول العصب السمعي. هذه الطريقة فعالة للترددات التي تصل إلى 100 هرتز، مما يطابق معدلات إطلاق النار القصوى للعديد من الخلايا العصبية.

نظرية الكرة الطائرة هي أحد أشكال نظرية التردد التي تشرح إدراك درجة الصوت للنغمات بين 100 و5000 هرتز. في هذه النظرية، تنطلق مجموعات من الخلايا العصبية بأعلى معدل لها، ولكن بشكل غير متزامن قليلاً مع بعضها البعض، مما يسمح لها بتحقيق معدلات إطلاق نار إجمالية تتطابق مع الترددات التي تصل إلى 5000 هرتز.