Audição Binaural e Localização Sonora

A audição com dois ouvidos permite aos ouvintes localizar sons no espaço e separar um locutor-alvo de sons concorrentes. A audição binaural explora as pequenas diferenças entre os sinais nos dois ouvidos, principalmente no tempo de chegada e no nível, juntamente com a modelagem espectral imposta pela cabeça e pelas orelhas externas. Este tópico aborda as pistas para a direção de um som, os mecanismos que comparam os dois ouvidos e os benefícios da audição binaural para ouvir em ambientes ruidosos.

Definition

Audição binaural é o uso dos dois ouvidos em conjunto para processar o som, e localização sonora é a determinação do ouvinte da direção e distância de uma fonte sonora a partir de pistas acústicas, principalmente as diferenças entre os sinais que chegam a cada ouvido.

Scope

O tópico abrange as diferenças interaurais de tempo e nível, as pistas espectrais (pavilhão auricular) para a elevação e resolução frente-trás, a acuidade de localização, o processamento binaural que combina os dois ouvidos e as vantagens da audição binaural para a compreensão da fala no ruído. É material de referência e educacional sobre audição espacial, não orientação clínica.

Core questions

• Quais pistas acústicas informam ao ouvinte de onde vem um som?
• Como o sistema auditivo compara o tempo e o nível nos dois ouvidos?
• O que resolve ambiguidades como frente versus trás ou elevação?
• Como ouvir com dois ouvidos ajuda em ambientes ruidosos?

Key concepts

• Diferença de tempo interaural
• Diferença de nível interaural
• Teoria duplex
• Função de transferência relacionada à cabeça e pistas do pavilhão auricular
• Ângulo audível mínimo
• Cone de confusão e ambiguidade frente-trás
• Atenuação binaural e liberação espacial do mascaramento
• O problema do coquetel

Key theories

Teoria duplex da localização

A localização horizontal baseia-se em duas pistas complementares: as diferenças de tempo interaurais dominam em baixas frequências, onde a cabeça projeta pouca sombra acústica, e as diferenças de nível interaurais dominam em altas frequências, onde a cabeça sombreia o ouvido mais distante.

Modelo de detecção de coincidência (lugar) do tempo interaural

Jeffress propôs que as diferenças de tempo interaurais são codificadas por neurônios que atuam como detectores de coincidência ao longo de linhas de atraso, de modo que o local de resposta neural máxima representa um atraso interaural particular e, portanto, uma direção.

Mechanisms

Um som vindo de um lado atinge o ouvido mais próximo ligeiramente mais cedo e, em altas frequências, com mais intensidade, produzindo diferenças interaurais de tempo e nível que o tronco cerebral compara; a oliva superior medial é sensível ao tempo interaural e a oliva superior lateral ao nível interaural. As dobras do pavilhão auricular filtram o som de forma dependente da direção, adicionando pistas espectrais que resolvem ambiguidades de elevação e frente-trás que as pistas interaurais sozinhas deixam sem solução. Ao comparar os dois ouvidos, o sistema auditivo também melhora a detecção e a inteligibilidade de um alvo no ruído, um benefício conhecido como liberação espacial do mascaramento.

Clinical relevance

A perda auditiva assimétrica ou unilateral degrada as pistas interaurais necessárias para a localização e para a separação da fala do ruído, o que é uma das razões pelas quais ouvintes com tais perdas relatam dificuldade em ambientes ruidosos, mesmo quando um ouvido ouve bem. Restaurar o input equilibrado para os dois ouvidos é um objetivo de muitas abordagens de reabilitação. Este material descreve a função binaural e não é uma base para diagnóstico individual ou recomendações de dispositivos.

Evidence & guidelines

A acuidade de localização foi quantificada por Mills (1958) através do ângulo audível mínimo, e a base neural do tempo interaural foi formulada por Jeffress (1948). O papel da audição binaural na separação da fala do som concorrente foi destacado por Cherry (1953) em sua descrição do problema do coquetel, e o campo é sintetizado em Blauert (1997).

History

A teoria duplex de Lord Rayleigh, na virada do século XX, propôs que as diferenças de tempo e nível servem a diferentes faixas de frequência. O modelo de detecção de coincidência de Jeffress de 1948 forneceu uma explicação influente de como as diferenças de tempo interaurais poderiam ser codificadas neuralmente, e as medições de Mills de 1958 estabeleceram a precisão da localização humana. O trabalho de Cherry sobre atenção seletiva introduziu o problema do coquetel, e pesquisas posteriores detalharam as funções de transferência relacionadas à cabeça e o desmascaramento binaural.

Debates

O tempo interaural é codificado por um mapa de lugar no estilo Jeffress em humanos?

O modelo de detecção de coincidência se encaixa bem em algumas espécies, mas evidências em mamíferos sugerem que as diferenças de tempo interaurais podem ser codificadas em parte por diferenças de taxa entre os hemisférios, em vez de um mapa de lugar fino, e o mecanismo humano permanece em debate.

Key figures

• Lloyd Jeffress
• A. W. Mills
• Colin Cherry
• Jens Blauert
• John William Strutt (Lord Rayleigh)

Seminal works

• jeffress-1948
• mills-1958
• cherry-1953

Frequently asked questions

O que são diferenças de tempo e nível interaurais?

São as diferenças entre os sinais nos dois ouvidos. Uma diferença de tempo interaural é a pequena diferença no tempo de chegada para um som vindo de um lado, e uma diferença de nível interaural é a diferença de intensidade causada pela cabeça sombreando o ouvido mais distante. Juntas, elas são as principais pistas de localização horizontal.

Por que ouvir no ruído é mais difícil com um ouvido do que com dois?

Dois ouvidos permitem que o sistema auditivo compare sinais e explore a separação espacial entre um alvo e o fundo, uma vantagem chamada liberação espacial do mascaramento. Com apenas um ouvido utilizável, essas pistas binaurais são perdidas, tornando mais difícil separar a fala do som concorrente.