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Umbral absoluto de audición

El umbral absoluto de audición ( ATH ), también conocido como umbral auditivo absoluto o umbral auditivo , es el nivel mínimo de sonido de un tono puro que un oído humano promedio con audición normal puede oír sin ningún otro sonido presente. El umbral absoluto se refiere al sonido que el organismo puede oír. [1] [2] El umbral absoluto no es un punto discreto y, por lo tanto, se clasifica como el punto en el que un sonido provoca una respuesta en un porcentaje específico del tiempo. [1]

El umbral de audición se expresa generalmente en referencia a la presión sonora RMS de 20 micropascales , es decir, 0 dB SPL, correspondiente a una intensidad sonora de 0,98 pW/m 2 a 1 atmósfera y 25 °C. [3] Es aproximadamente el sonido más silencioso que un humano joven con una audición intacta puede detectar a 1  kHz . [4] El umbral de audición depende de la frecuencia y se ha demostrado que la sensibilidad del oído es mejor en frecuencias entre 2 kHz y 5 kHz, [5] donde el umbral alcanza tan solo −9 dB SPL. [6] [7] [8]

Los umbrales de audición promedio en decibelios  (SPL) (la unidad de 'dB(HL)' que se muestra en el eje vertical es incorrecta) se trazan de 125 a 8000 Hz para adultos más jóvenes (entre 18 y 30 años, círculos rojos) y mayores (60 -67 años, diamantes negros). Se ha demostrado que la audición de los adultos mayores es significativamente menos sensible que la de los adultos más jóvenes en las frecuencias de 4000 y 8000 Hz, que corresponden aproximadamente a las teclas del piano y los tonos de b′′′′ (B7) y b′′′′′ ( B8), respectivamente. B8 está cerca del extremo superior del rango de frecuencia del piano.

Métodos psicofísicos para medir umbrales.

La medición del umbral auditivo absoluto proporciona información básica sobre nuestro sistema auditivo . [4] Las herramientas utilizadas para recopilar dicha información se denominan métodos psicofísicos. A través de estos se mide la percepción de un estímulo físico (sonido) y nuestra respuesta psicológica al sonido. [9]

Varios métodos psicofísicos pueden medir el umbral absoluto. Estos varían, pero ciertos aspectos son idénticos. En primer lugar, la prueba define el estímulo y especifica la manera en que el sujeto debe responder. La prueba presenta el sonido al oyente y manipula el nivel de estímulo en un patrón predeterminado. El umbral absoluto se define estadísticamente, a menudo como un promedio de todos los umbrales de audición obtenidos. [4]

Algunos procedimientos utilizan una serie de ensayos, y en cada ensayo se utiliza el "paradigma de intervalo único "sí"/"no". Esto significa que el sonido puede estar presente o ausente en un único intervalo, y el oyente tiene que decir si pensaba que el estímulo estaba allí. Cuando el intervalo no contiene un estímulo, se denomina "prueba de captura". [4]

Métodos clásicos

Los métodos clásicos se remontan al siglo XIX y fueron descritos por primera vez por Gustav Theodor Fechner en su obra Elementos de psicofísica . [9] Tradicionalmente se utilizan tres métodos para probar la percepción de un estímulo por parte de un sujeto: el método de límites, el método de estímulos constantes y el método de ajuste. [4]

Método de límites
En el método de los límites, el evaluador controla el nivel de los estímulos. Se utiliza el paradigma de intervalo único sí/no , pero no hay ensayos de captura.
La prueba utiliza varias series de carreras descendentes y ascendentes.
La prueba comienza con la carrera descendente, donde se presenta un estímulo a un nivel muy por encima del umbral esperado. Cuando el sujeto responde correctamente al estímulo, el nivel de intensidad del sonido se reduce en una cantidad específica y se presenta nuevamente. Se repite el mismo patrón hasta que el sujeto deja de responder a los estímulos, momento en el que finaliza la carrera descendente.
En la carrera ascendente, que viene después, el estímulo se presenta primero muy por debajo del umbral y luego se aumenta gradualmente en pasos de dos decibeles (dB) hasta que el sujeto responde.
Serie de carreras descendentes y ascendentes en Método de Límites
Como no hay márgenes claros para "escuchar" y "no oír", el umbral para cada ejecución se determina como el punto medio entre el último nivel audible y el primer nivel inaudible.
El umbral de audición absoluto del sujeto se calcula como la media de todos los umbrales obtenidos tanto en carrera ascendente como descendente.
Hay varias cuestiones relacionadas con el método de los límites. Primero está la anticipación, que es causada por la conciencia del sujeto de que los puntos de inflexión determinan un cambio en la respuesta. La anticipación produce mejores umbrales ascendentes y peores umbrales descendentes.
La habituación crea un efecto completamente opuesto y ocurre cuando el sujeto se acostumbra a responder "sí" en las carreras descendentes y/o "no" en las carreras ascendentes. Por este motivo, los umbrales se elevan en tramos ascendentes y se mejoran en tramos descendentes.
Otro problema puede estar relacionado con el tamaño del paso. Un paso demasiado grande compromete la precisión de la medición, ya que el umbral real puede estar justo entre dos niveles de estímulo.
Finalmente, como el tono siempre está presente, "sí" es siempre la respuesta correcta. [4]
Método de estímulos constantes.
En el método de estímulos constantes, el evaluador establece el nivel de estímulos y los presenta en un orden completamente aleatorio.
El sujeto responde "sí"/"no" después de cada presentación
Por tanto, no hay pruebas ascendentes ni descendentes.
El sujeto responde "sí"/"no" después de cada presentación.
Los estímulos se presentan muchas veces en cada nivel y el umbral se define como el nivel de estímulo en el que el sujeto obtuvo un 50% de acierto. En este método se pueden incluir ensayos de "captura".
El método de estímulos constantes tiene varias ventajas sobre el método de límites. En primer lugar, el orden aleatorio de los estímulos significa que el oyente no puede predecir la respuesta correcta. En segundo lugar, como el tono puede estar ausente (prueba de captura), "sí" no siempre es la respuesta correcta. Finalmente, las pruebas de captura ayudan a detectar la cantidad de conjeturas del oyente.
La principal desventaja radica en la gran cantidad de ensayos necesarios para obtener los datos y, por tanto, el tiempo necesario para completar la prueba. [4]
Método de ajuste
El método de ajuste comparte algunas características con el método de límites, pero difiere en otras. Hay carreras descendentes y ascendentes y el oyente sabe que el estímulo está siempre presente.
El sujeto reduce o aumenta el nivel del tono.
Sin embargo, a diferencia del método de los límites, aquí el estímulo es controlado por el oyente. El sujeto reduce el nivel del tono hasta que ya no se puede detectar, o aumenta hasta que se puede escuchar nuevamente.
El nivel de estímulo se varía continuamente mediante un dial y el evaluador mide el nivel de estímulo al final. El umbral es la media de los niveles apenas audible y apenas inaudible.
Además, este método puede producir varios sesgos. Para evitar dar pistas sobre el nivel de estímulo real, el dial no debe estar etiquetado. Además de la anticipación y habituación ya mencionadas, la persistencia (conservación) del estímulo podría influir en el resultado del método de ajuste.
En las carreras descendentes, el sujeto puede continuar reduciendo el nivel del sonido como si el sonido todavía fuera audible, aunque el estímulo ya esté muy por debajo del umbral auditivo real.
Por el contrario, en las carreras ascendentes, el sujeto puede tener persistencia de la ausencia del estímulo hasta superar cierta cantidad del umbral auditivo. [10]

Métodos clásicos modificados.

Métodos de elección forzada

Se presentan al oyente dos intervalos, uno con tono y otro sin tono. El oyente debe decidir qué intervalo tenía el tono. El número de intervalos se puede aumentar, pero esto puede causar problemas al oyente que tiene que recordar qué intervalo contenía el tono. [4] [11]

Métodos adaptativos

A diferencia de los métodos clásicos, donde el patrón para cambiar los estímulos está preestablecido, en los métodos adaptativos la respuesta del sujeto a los estímulos anteriores determina el nivel en el que se presenta un estímulo posterior. [12]

Métodos de escalera (arriba-abajo)

Serie de pruebas descendentes y ascendentes y puntos de inflexión.

El método simple 1-abajo-1-arriba consiste en una serie de carreras de prueba descendentes y ascendentes y puntos de inflexión (reversiones). El nivel de estímulo aumenta si el sujeto no responde y disminuye cuando se produce una respuesta. De manera similar al método de los límites, los estímulos se ajustan en pasos predeterminados. Luego de obtener de seis a ocho reversiones, se descarta la primera y se define el umbral como el promedio de los puntos medios de las carreras restantes. Los experimentos han demostrado que este método proporciona sólo un 50% de precisión. [12] Para producir resultados más precisos, este método simple se puede modificar aún más aumentando el tamaño de los pasos en las carreras descendentes, por ejemplo, método 2-abajo-1-arriba , métodos 3-abajo-1-arriba . [4]

El método de seguimiento de Bekesy

El umbral que sigue el oyente.

El método de Bekesy contiene algunos aspectos de los métodos clásicos y de los métodos en escalera. El nivel del estímulo varía automáticamente a un ritmo fijo. Se pide al sujeto que presione un botón cuando el estímulo sea detectable. Una vez que se presiona el botón, el atenuador motorizado disminuye automáticamente el nivel y aumenta cuando no se presiona el botón. De este modo, los oyentes rastrean el umbral y lo calculan como la media de los puntos medios de las carreras registradas por el autómata. [4]

efecto de histéresis

La histéresis se puede definir aproximadamente como "el retraso de un efecto con respecto a su causa". Al medir los umbrales auditivos, siempre es más fácil para el sujeto seguir un tono audible y de amplitud decreciente que detectar un tono que antes era inaudible.

Esto se debe a que las influencias "de arriba hacia abajo" significan que el sujeto espera escuchar el sonido y, por lo tanto, está más motivado con niveles más altos de concentración.

La teoría "de abajo hacia arriba" explica que el ruido externo (del entorno) e interno (por ejemplo, los latidos del corazón) no deseado hace que el sujeto sólo responda al sonido si la relación señal-ruido está por encima de cierto punto.

En la práctica, esto significa que cuando se mide el umbral con sonidos que disminuyen en amplitud, el punto en el que el sonido se vuelve inaudible es siempre más bajo que el punto en el que vuelve a ser audible. Este fenómeno se conoce como "efecto histéresis".

Las carreras descendentes proporcionan mejores umbrales auditivos que las carreras ascendentes

Función psicométrica del umbral auditivo absoluto.

La función psicométrica "representa la probabilidad de la respuesta de un determinado oyente en función de la magnitud de la característica del sonido particular que se estudia". [13]

Por ejemplo, esta podría ser la curva de probabilidad de que el sujeto detecte un sonido que se presenta en función del nivel de sonido. Cuando el estímulo se presenta al oyente, uno esperaría que el sonido fuera audible o inaudible, lo que resultaría en una función de "puerta". En realidad existe un área gris donde el oyente no está seguro de si realmente ha escuchado el sonido o no, por lo que sus respuestas son inconsistentes, lo que resulta en una función psicométrica .

La función psicométrica es una función sigmoidea que se caracteriza por tener forma de 's' en su representación gráfica.

Campo audible mínimo versus presión audible mínima

Se pueden utilizar dos métodos para medir el estímulo audible mínimo [2] y, por tanto, el umbral absoluto de audición. El campo audible mínimo implica que el sujeto se siente en un campo sonoro y el estímulo se presenta a través de un altavoz. [2] [14] Luego, el nivel de sonido se mide en la posición de la cabeza del sujeto, con el sujeto fuera del campo de sonido. [2] La presión audible mínima implica presentar estímulos a través de auriculares [2] o audífonos [1] [14] y medir la presión del sonido en el canal auditivo del sujeto usando un micrófono de sonda muy pequeño. [2] Los dos métodos diferentes producen umbrales diferentes [1] [2] y los umbrales mínimos de campo audible suelen ser de 6 a 10 dB mejores que los umbrales mínimos de presión audible. [2] Se piensa que esta diferencia se debe a:

Un campo audible mínimo y una presión audible mínima son importantes al considerar cuestiones de calibración y también ilustran que la audición humana es más sensible en el rango de 2 a 5 kHz. [2]

Suma temporal

La suma temporal es la relación entre la duración y la intensidad del estímulo cuando el tiempo de presentación es inferior a 1 segundo. La sensibilidad auditiva cambia cuando la duración de un sonido es inferior a 1 segundo. La intensidad del umbral disminuye aproximadamente 10 dB cuando la duración de una ráfaga de tono aumenta de 20 a 200 ms.

Por ejemplo, supongamos que el sonido más bajo que un sujeto puede oír es de 16 dB SPL si el sonido se presenta con una duración de 200 ms. Si luego se presenta el mismo sonido durante una duración de sólo 20 ms, el sonido más bajo que ahora puede escuchar el sujeto alcanza los 26 dB SPL. En otras palabras, si una señal se acorta en un factor de 10, entonces el nivel de esa señal debe aumentarse hasta en 10 dB para que el sujeto la escuche.

El oído funciona como un detector de energía que toma muestras de la cantidad de energía presente en un período de tiempo determinado. Se necesita una cierta cantidad de energía dentro de un período de tiempo para alcanzar el umbral. Esto se puede hacer usando una intensidad más alta durante menos tiempo o usando una intensidad más baja durante más tiempo. La sensibilidad al sonido mejora a medida que la duración de la señal aumenta hasta aproximadamente 200 a 300 ms, después de eso el umbral permanece constante. [2]

Los timbales del oído funcionan más como un sensor de presión sonora. Además, un micrófono funciona de la misma manera y no es sensible a la intensidad del sonido.

Ver también

Referencias

  1. ^ abcde Durrant J D., Lovrinic J H. 1984. Bases de las ciencias de la audición . Segunda edicion. Estados Unidos de América: Williams & Wilkins
  2. ^ abcdefghijk Gelfand S A., 2004. Audición: Introducción a la acústica psicológica y fisiológica . Cuarta edición. Estados Unidos de América: Marcel Dekker
  3. ^ La presión sonora RMS se puede convertir en intensidad de sonido de onda plana usando , donde ρ es la densidad del aire y es la velocidad del sonido.
  4. ^ abcdefghij Gelfand, S A., 1990. Audición: una introducción a la acústica psicológica y fisiológica . 2da edición. Nueva York y Basilea: Marcel Dekker, Inc.
  5. ^ Johnson, Keith (2015). Fonética acústica y auditiva (tercera ed.). Wiley-Blackwell.
  6. ^ Jones, Pete R (20 de noviembre de 2014). "¿Cuál es el sonido más bajo que un humano puede oír?" (PDF) . University College de Londres. Archivado desde el original (PDF) el 24 de marzo de 2016 . Consultado el 16 de marzo de 2016 . Por otro lado, también puede ver en la Figura 1 que nuestra audición es ligeramente más sensible a frecuencias justo por encima de 1 kHz, donde los umbrales pueden ser tan bajos como −9 dBSPL.
  7. ^ Campo, Charles. "Conferencia 007 Audiencia II". Colegio de Teoría Auditiva de Santa Fe . Archivado desde el original el 7 de mayo de 2016 . Consultado el 17 de marzo de 2016 . Las sensibilidades máximas que se muestran en esta figura equivalen a una amplitud de presión sonora en la onda sonora de 10 μPa o: aproximadamente -6 dB(SPL). Tenga en cuenta que esto es para escuchar monoauralmente un sonido presentado frente al oyente. Para los sonidos presentados en el lado de escucha de la cabeza, hay un aumento en la sensibilidad máxima de aproximadamente 6 dB [−12 dB SPL] debido al aumento de la presión causado por la reflexión de la cabeza.
  8. ^ Montgomery, Cristóbal. "Descargas de música 24/192 ... y por qué no tienen sentido". xiph.org . Archivado desde el original el 14 de marzo de 2016 . Consultado el 17 de marzo de 2016 . El sonido perceptible más bajo es de aproximadamente -8 dBSPL.
  9. ^ ab Hirsh I J., 1952. "La medida de la audición". Estados Unidos de América: McGraw-Hill.
  10. ^ Hirsh I J., Watson C S., 1996. Psicofísica y percepción auditiva. Año. Rev. Psicólogo. 47: 461–84. Disponible para descargar desde: http://arjournals.annualreviews.org/doi/pdf/10.1146/annurev.psych.47.1.461. Consultado el 1 de marzo de 2007.
  11. ^ Miller et al., 2002. "Relaciones no paramétricas entre tareas de elección forzada de intervalo único y de dos intervalos en la teoría de la detectabilidad de señales". Archivo de la Revista de Psicología Matemática. 46:4;383–417. Disponible en: http://portal.acm.org/citation.cfm?id=634580. Consultado el 1 de marzo de 2007.
  12. ^ ab Levitt H. (1971). "Métodos transformados de arriba a abajo en psicoacústica". J. acústico. Soc. Soy . 49 (2): 467–477. doi :10.1121/1.1912375. PMID  5541744 . Consultado el 1 de marzo de 2007 .
  13. ^ Arlinger, S. 1991. Manual de audiometría práctica: volumen 2 (aspectos prácticos de audiología) . Chichester: Editores Whurr.
  14. ^ ab Kidd G. 2002. Psicoacústica IN Manual de audiología clínica . Quinta edición.

enlaces externos