PERCEPȚIA AUDITIVĂ SPAȚIALĂ

Fizic, urechea este clasificată ca un receptor la distanță, deoarece stimulii săi provin de la o oarecare distanță; comportamental, auzul este un simţ al distanței, deoarece datele auditive permit organismului să răspundă în mod corespunzător la obiectele îndepărtate. Un animal va întoarce capul, ochii și urechile spre sursa sunetului, iar un om se poate îndrepta spre ea sau indica direcția verbal. Răspunsul la distanța faţă de un obiect sonor, deși mai puțin exact și regulat decât la direcția sa, este adesea destul de bun pentru scopuri practice.

Psihologul dorește să descopere indiciile  acestui  comportament. Distanța de un obiect este adesea indicată de intensitatea sunetului său aşa cum a fost auzit. În cazul în care sunetul creste mai tare sau mai slab, obiectul este perceput a se apropia sau a se îndepărta, deși acest indiciu poate fi înșelător. În ceea ce privește direcția obiectului sonor, problema psihologului este dificilă și anatomia urechii nu oferă o soluție. Undele sonore, din orice direcție au venit, trebuie să traverseze canalul auditiv extern, osiculele și pasajul cohlear curbat, înainte de a ajunge la receptori. Ce poate rămâne din direcția inițială a sunetului? S-ar putea declara aproape că direcția sunetului nu poate fi auzită, decât poate în împrejurimi familiare și cu surse familiare de sunet.

Cușca de sunet sau perimetru de sunet

Primii experimentatori au dorit să se asigure că direcția sunetului poate fi percepută în condiții standard. Participantul era legat la ochi, având bărbia fixată pe un suport pentru a asigura o poziție fixă a capului, era plasat într-o cameră capitonată pentru a minimiza  ecourile și înconjurat cu posibile surse de sunet la o distanță uniformă. Capul lui se afla în centrul  unui cerc sau o sferă ca un  schelet de sârmă rigid pentru a permite experimentatorului să administreze sunetul de la pozițiile cunoscute. Unul sau mai multe emiţătoare eraui aranjate pentru a emite un sunet orice punct de pe cușcă.

Rezultatele au fost perfect clare într-un singur sens: dreapta și stânga nu sunt, practic, niciodată confundate una cu cealaltă sau cu sunete provenind de oriunde în planul median al capului, proiectate în spațiu. Se lasă subiectul o marjă de manevră de 2-3 ° pe fiecare parte a planului median, și el aproape niciodată nu face o greșeală în judecarea dreapta, stânga sau mijloc.

El poate judeca cât de departe (la ce unghi) sursa de sunet vine din planul median, deși precizia lui scade pe măsură ce sursa se mută mai departe de planul median la o poziție mai aproape de fiecare ureche.

Un alt rezultat a fost la fel de clar: în timp ce discriminarea la stânga-dreapta este bună, cele de sus-jos și discriminările față-spate sunt sărace. Sunetele care vin de sus sunt adesea auzite ca și ar veni de jos, și invers și în mod similar cu sunete provenind din față și din spate-cu excepția cazului în care capul în sine este întors.

Excelența discriminării din stânga-dreapta a sugerat că auzul binaural (cu două urechi) a fost important. Astuparea unei urechi a afectat de fapt localizarea  foarte considerabil. Persoanele complet surde la o ureche au avut deficienţe de localizare imediat după pierderea auzului, urmate de unele îmbunătățiri, dar şi acestea au fost încă sub nivelurile normale și susceptibile de o confuzie dreapta-stânga, ceea ce ar fi fost aproape în întregime absent la auzul normal binaural.

Experimentele similare au dat rezultate similare cu animalele, iar câinii și pisicile au fost, superioare ființelor umane în detectarea direcției unei surse de sunet.

Din rezultatele experimentelor în care se foloseau cuști de sunet este clar că indiciile de direcție depind de ambele urechi. O confirmare clară a acestei concluzii este conferită de către experimentele cu pseudofonul: prin intermediul unor tuburi care trec peste cap, fiecare ureche primeşte sunetul care în mod normal se duce la cealaltă, iar sunetul pare să vină din dreapta atunci când sursa este pe stânga.

Posibile indicii binaurale de direcție

Principala diferență dintre cele două urechi este că acestea nu sunt în același loc. În consecință, problema este de a descoperi diferențele de stimulare care rezultă din această diferență de locaţie. Geometria și fizica arată că există anumite diferențe, iar experimentatorul are sarcina de a verifica care dintre aceste diferențe de stimulare servesc de fapt ca indicii de direcție.

Geometria problemei este destul de simplă. În cazul în care sursa de sunet se află oriunde în planul median al capului, extins în spațiu, calea undelor sonore la o ureche este aceeași în lungime și curbură ca şi calea spre cealaltă ureche (în afară de asimetrii ușoare ale capului care au un efect mic). Dar de la orice sursă în afara planului median căile de la cele două urechi diferă în lungime și curbură, așa cum este ilustrat în Fig. 1 și 2. 

Distanța suplimentară în care sunetul trebuie să traverseze pentru a ajunge la urechea externă este un aspect important. Se numește diferența de distanță binaurală și notată de simbolul D_S. În cazul în care sursa este aproape de o ureche, undele sonore trebuie să transversal aproximativ 27,5 cm în jurul capului pentru a ajunge la cealaltă ureche. Aceasta este diferența maximă posibilă la distanță.

Sunetul de la orice sursă se apropie de centrul capului la un anumit unghi cu planul median. Să considerăm ϴ pentru acest „unghi de direcție”. În cazul în care capul este ridicat și sursa este la nivelul urechilor, ϴ este unghiul dintre sursă și punctul din faţa participantului. Este, de exemplu, 30° la dreapta. Diferența de distanța binaurală poate fi calculată cu o acuratețe corectă, așa este ilustrat de Figs. 1 și 2. Următoarele formule dau diferențele de distanțe binaurale pentru orice direcție:

1. Pentru o sursă apropiată de cap, Ds în cm = 8,75 * 2 ϴ
2. Pentru o sursă îndepărtată Ds în cm = 8,75  (ϴ + sin ϴ)

Figura 1. Diferenţa de distanţă binaurală atunci când sursa de sunet este aproape de cap. Pentru a ajunge la urechea mai apropiată sunetul parcurge 90° - ϴ; pentru a ajunge la urechea mai îndepărtată parcurge 90° + ϴ. Astfel diferenţa este de 2 ϴ. Dacă ϴ este 30°, circumferinţa ajunge la 60°, sau 1/3 din semicircumderinţă de la o ureche la alta, de exemplu 1/3 din 27,5 cm sau 9,17 cm.

Acest raționament geometric nu este limitat la planul orizontal, la nivelul urechii. Presupunând că sursa este deasupra nivelului urechii şi figura este rotită pe axa binaurală, astfel încât să fie în calea undelor sonore ambele urechi. Unghiul va rămâne același, în cazul în care capul ar fi o sferă; având în vedere același unghi de direcție cu planul median, diferența de distanța binaurală va fi aceeași. Există un număr infinit de puncte în spațiu-în față, deasupra, în spatele, mai jos-care au același unghi de direcție și prin urmare, aceeași diferență de distanța binaurală. Participantul obține  informaţia că sursa este la dreapta sau la stânga, și cât de departe la dreapta sau la stânga în ceea ce privește unghiul de direcție. Datele binaurale nu îi permit să distingă sursele care au același unghi de direcție. El este de natură să confunde sunetele din față, de mai sus, din spate, de mai jos. Pentru fiecare unghi de direcție corespunde o suprafață conică întreagă în spațiu - un „con de confuzie” care este peste tot în ceea ce privește auzul binaural în cauză.

Figura 2. Diferența de distanța binaurală atunci când sursa de sunet este la mai mult de câțiva metri distanță, astfel încât undele trec în linii practic paralele faţă de urechi . Ds =  r (ϴ +  sin  ϴ). Aici r este raza capului care = 8,75 cm, deoarece semicircumferință este de 27,5 cm. Valoarea lui sin ϴ  se găsește în tabele trigonometrice. De exemplu, sin 30 ° = 0,50. Astfel, pentru un unghi de 30 ° avem formula,  Ds=  8,75 (0,52 + 0,50) = 8,93 cm.

Ce indicii posibile ale direcției sunetului se găsesc în aceste fapte geometrice? Faptul că un sunet trebuie să meargă mai departe la una dintre urechi înseamnă că la respectiva urechea vine sunetul un pic mai târziu, va fi o diferență de timp binaurală. Faptul că undele sonore trebuie să înconjoare capul pentru a ajunge la urechea mai depărtată înseamnă că la acea ureche devine stimularea mai puțin intensă, va exista o diferență de intensitate binaurală.