听觉系统对噪声信号的非线性效应

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听觉系统是一个复杂的非线性系统，其具有良好的信息处理能力，尤其是对含噪信号的处理。其对含噪信号的非线性处理机制既是重要的科学课题，也是听力康复、语音信号处理等相关应用的关键问题。然而，由于非线性问题的复杂性，其中的许多问题还不清楚。
　　本研究着手于听觉系统的非线性特性的研究，并重点研究噪声在这些非线性机制中的影响。我们首先对具有机械-电转换（Mechanoelectrical transduction）功能的内毛细胞顶部的纤毛进行了研究，通过Sigmoid函数模拟其非线性转换特性。研究结果表明高强度的激励信号导致系统处于饱和工作状态时，加入适当的噪声会对提高其输出性能有帮助。此外，在IF神经元模型的研究中同样发现了相似的现象。这种现象的发现使得我们明白听觉系统内的噪声不只对阈下弱信号有改善作用，也存在对阈上信号有改善作用的可能。
　　听觉系统内的噪声有益性的研究经常把噪声的有益性限定在弱激励信号（阈下）或者强激励信号（饱和）的情况下，而我们对神经元内的噪声协同作用的研究却打破了这种限制。我们把输入信号噪声和非线性系统内部噪声都考虑的情况下，发现阈值噪声可以改善因信号噪声所损害的输出信号的质量。这一研究结果表明听觉系统内部噪声也存在对普通强度的激励信号具有改善作用的可能性。
　　最后，我们通过对听觉外周信号处理过程的几个非线性阶段的简单整合，构造了一个多信道听觉信息处理模型。本文以元音为输入激励信号，并且以最终发放脉冲序列的发放率为衡量手段来判定输出。最终的研究结果表明这种非线性系统对噪声具有一定的抵制作用。
　　我们的研究结果表明听觉系统的抗噪声特性与其本身的非线性有着极大的关系。本研究使得我们对听觉信号处理机制有了新的认知，研究对制定新的编码策略改进电子耳蜗技术，以及探索新的非线性信息处理技术具有借鉴意义。

著录项

作者
赵祥辉;
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作者单位

华中科技大学;

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授予单位华中科技大学;
学科理论物理
授予学位博士
导师姓名龙长才;
年度 2012
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类听觉;
关键词
听觉系统; 噪声信号; 非线性效应; 抵制作用;

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