双耳听觉与声源定位

双耳听觉使听者能够在空间中定位声音，并将目标说话者的声音从竞争性声音中分离出来。双耳听觉利用两耳信号之间的微小差异，主要是到达时间和声级上的差异，以及头部和外耳造成的频谱塑形。本主题涵盖了声音方向的线索、比较两耳信号的机制，以及双耳聆听在噪声环境中听觉的益处。

Definition

双耳听觉是指两耳协同处理声音，而声源定位是听者根据声学线索，主要是到达每只耳朵的信号之间的差异，来确定声源的方向和距离。

Scope

本主题涵盖了耳间时间差和声级差、用于判断高低和前后方向的频谱（耳廓）线索、定位敏锐度、结合两耳信息的双耳处理，以及双耳听觉在噪声环境中理解言语的优势。它是关于空间听觉的参考和教育材料，而非临床指导。

Core questions

• 哪些声学线索能告诉听者声音来自何方？
• 听觉系统如何比较两耳的时间和声级？
• 什么解决了诸如前后或高低等模糊性？
• 双耳聆听如何在嘈杂环境中提供帮助？

Key concepts

• 耳间时间差
• 耳间声级差
• 双重理论
• 头部相关传递函数和耳廓线索
• 最小可闻角
• 混淆锥和前后模糊性
• 双耳抑制和空间掩蔽释放
• 鸡尾酒会问题

Key theories

定位的双重理论

水平定位依赖于两个互补的线索：耳间时间差在低频时占主导地位，此时头部产生的声影很小；耳间声级差在高频时占主导地位，此时头部会遮蔽远侧耳朵。

耳间时间的巧合检测（位置）模型

Jeffress提出，耳间时间差由沿着延迟线作为巧合检测器工作的神经元编码，因此最大神经反应的位置代表特定的耳间延迟，从而代表一个方向。

Mechanisms

偏向一侧的声音会稍早到达较近的耳朵，并且在高频时强度更高，从而产生脑干比较的耳间时间差和声级差；内侧上橄榄对耳间时间敏感，外侧上橄榄对耳间声级敏感。耳廓的褶皱以方向依赖的方式过滤声音，增加了频谱线索，解决了仅凭耳间线索无法解决的高低和前后模糊性。通过比较两耳信号，听觉系统还能提高在噪声中对目标的检测和可懂度，这种益处被称为空间掩蔽释放。

Clinical relevance

不对称或单侧听力损失会损害定位和从噪声中分离言语所需的耳间线索，这也是为什么即使一只耳朵听力良好，有此类损失的听者在嘈杂环境中仍会报告困难的原因。恢复两耳平衡输入是许多康复方法的目标。本材料描述了双耳功能，并非个体诊断或设备推荐的依据。

Evidence & guidelines

定位敏锐度由Mills（1958）通过最小可闻角进行量化，耳间时间的神经基础由Jeffress（1948）提出。双耳听觉在从竞争性声音中分离言语方面的作用由Cherry（1953）在其对“鸡尾酒会问题”的描述中强调，该领域的研究在Blauert（1997）的著作中得到了综合。

History

20世纪之交，瑞利勋爵的双重理论提出，时间差和声级差服务于不同的频率范围。Jeffress在1948年提出的巧合检测模型对耳间时间差如何进行神经编码提供了有影响力的解释，Mills在1958年的测量确立了人类定位的精确性。Cherry关于选择性注意力的工作引入了“鸡尾酒会问题”，后来的研究详细阐述了头部相关传递函数和双耳去掩蔽。

Debates

人类的耳间时间是否通过Jeffress式的空间图进行编码？

巧合检测模型与某些物种吻合良好，但哺乳动物的证据表明，耳间时间差可能部分通过半球之间的速率差异而非精细的空间图进行编码，人类的机制仍存在争议。

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

什么是耳间时间差和声级差？

它们是两耳信号之间的差异。耳间时间差是偏向一侧的声音到达时间上的微小差异，而耳间声级差是由于头部遮蔽远侧耳朵而引起的强度差异。它们共同构成了主要的水平定位线索。

为什么单耳在噪声中听力比双耳更困难？

双耳使听觉系统能够比较信号并利用目标与背景之间的空间分离，这种优势被称为空间掩蔽释放。如果只有一只耳朵可用，这些双耳线索就会丧失，从而使从竞争性声音中分离言语变得更加困难。