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Umbral absoluto de audición

El umbral absoluto de audición ( ATH ), también conocido como umbral absoluto de audición 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 relaciona con el 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 un porcentaje específico del tiempo. [1]

El umbral de audición generalmente se informa en referencia a la presión sonora RMS de 20 micropascales , es decir, 0 dB SPL, correspondiente a una intensidad de sonido de 0,98 pW/m 2 a 1 atmósfera y 25 °C. [3] Es aproximadamente el sonido más silencioso que un humano joven con 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 llega tan bajo como −9 dB SPL. [6] [7] [8]

Los umbrales de audición promedio en decibeles  (SPL) (la unidad de 'dB(HL)' que se muestra en el eje vertical es incorrecta) se representan gráficamente de 125 a 8000 Hz para adultos más jóvenes (18-30 años, círculos rojos) y adultos mayores (60-67 años, diamantes negros). Se muestra que la audición de los adultos mayores es significativamente menos sensible que la de los adultos más jóvenes en frecuencias de 4000 y 8000 Hz, que corresponden aproximadamente a las teclas y tonos de piano 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 cierta información básica sobre nuestro sistema auditivo . [4] Las herramientas que se utilizan para recoger dicha información se denominan métodos psicofísicos. A través de ellos se mide la percepción de un estímulo físico (sonido) y nuestra respuesta psicológica al sonido. [9]

Existen varios métodos psicofísicos que 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 del estímulo según un patrón predeterminado. El umbral absoluto se define estadísticamente, a menudo como un promedio de todos los umbrales auditivos obtenidos. [4]

Algunos procedimientos utilizan una serie de ensayos, en los que cada uno de ellos utiliza el «paradigma de intervalo único «sí»/«no»». Esto significa que el sonido puede estar presente o ausente en el intervalo único, y el oyente tiene que decir si cree que el estímulo está allí. Cuando el intervalo no contiene un estímulo, se denomina «ensayo 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]

Serie de recorridos descendentes y ascendentes en el método de límites
Método de límites
En el método de límites, el examinador controla el nivel de los estímulos. Se utiliza el paradigma de intervalo único de sí/no , pero no hay ensayos de captura.
La prueba utiliza varias series de recorridos descendentes y ascendentes.
La prueba comienza con el recorrido descendente, en el que se presenta un estímulo a un nivel muy superior al umbral esperado. Cuando el sujeto responde correctamente al estímulo, se reduce el nivel de intensidad del sonido en una cantidad específica y se presenta nuevamente. El mismo patrón se repite hasta que el sujeto deja de responder a los estímulos, momento en el que finaliza el recorrido descendente.
En la fase ascendente, que viene después, el estímulo se presenta primero muy por debajo del umbral y luego se aumenta gradualmente en pasos de dos decibelios (dB) hasta que el sujeto responde. Como no hay márgenes claros entre "oír" y "no oír", el umbral para cada fase se determina como el punto medio entre el último nivel audible y el primer nivel inaudible.
El umbral auditivo absoluto del sujeto se calcula como la media de todos los umbrales obtenidos tanto en la carrera ascendente como en la descendente.
Existen varios problemas relacionados con el método de los límites. En primer lugar, está la anticipación, que se produce cuando el sujeto es consciente de que los puntos de inflexión determinan un cambio en la respuesta. La anticipación produce mejores umbrales ascendentes y peores umbrales descendentes.
La habituación produce un efecto completamente opuesto y se produce cuando el sujeto se acostumbra a responder "sí" en las carreras descendentes y/o "no" en las ascendentes. Por este motivo, los umbrales se elevan en las carreras ascendentes y mejoran en las 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 está siempre presente, “sí” es siempre la respuesta correcta. [4]
Método de estímulos constantes
En el método de estímulos constantes, el probador establece el nivel de estímulos y los presenta en un orden completamente aleatorio.
Sujeto que responde "sí"/"no" después de cada presentación
Por lo 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 respuestas correctas. 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 (ensayo de captura), "sí" no siempre es la respuesta correcta. Por último, los ensayos de captura ayudan a detectar el grado de conjeturas del oyente.
La principal desventaja radica en el gran número 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 recorridos 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 límites, aquí el estímulo lo controla el oyente, que reduce el nivel del tono hasta que ya no lo puede percibir o lo aumenta hasta que lo puede escuchar de nuevo.
El nivel de estimulación varía de forma continua mediante un dial y el comprobador lo mide en el extremo. El umbral es la media de los niveles apenas audibles y apenas inaudibles.
Además, este método puede producir varios sesgos. Para evitar dar pistas sobre el nivel real del estímulo, el dial debe estar sin etiquetar. Además de la anticipación y la habituación ya mencionadas, la persistencia (preservación) 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 éste 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 que se supera el umbral auditivo en cierta cantidad. [10]

Métodos clásicos modificados

Métodos de elección forzada

Se presentan dos intervalos al oyente, uno con un tono y otro sin tono. El oyente debe decidir en qué intervalo se encuentra el tono. Se puede aumentar el número de intervalos, pero esto puede causar problemas al oyente, que debe recordar cuál intervalo contiene 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 (subida-bajada)

Serie de pruebas de descenso y ascenso y puntos de giro

El método simple 1-down-1-up consiste en una serie de corridas de prueba descendentes y ascendentes y puntos de giro (reversiones). El nivel de estímulo se incrementa si el sujeto no responde y se disminuye cuando se produce una respuesta. De manera similar al método de límites, los estímulos se ajustan en pasos predeterminados. Después de obtener de seis a ocho reversiones, se descarta la primera y el umbral se define como el promedio de los puntos medios de las corridas restantes. Los experimentos han demostrado que este método proporciona solo 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 corridas descendentes, por ejemplo, método 2-down-1-up , métodos 3-down-1-up . [4]

El método de seguimiento de Bekesy

El umbral que está siendo rastreado por el oyente

El método de Bekesy contiene algunos aspectos de los métodos clásicos y de los métodos de escalera. El nivel del estímulo se varía automáticamente a una velocidad fija. Se le pide al sujeto que presione un botón cuando el estímulo sea detectable. Una vez que se presiona el botón, el atenuador accionado por motor 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 ejecuciones registradas por el autómata. [4]

Efecto de histéresis

Los recorridos descendentes proporcionan mejores umbrales auditivos que los recorridos ascendentes.

La histéresis puede definirse 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 que es audible y disminuye en amplitud 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 no deseado (del entorno) e interno (por ejemplo, los latidos del corazón) hace que el sujeto solo responda al sonido si la relación señal-ruido está por encima de un cierto punto.

En la práctica, esto significa que, al medir el umbral con sonidos cuya amplitud disminuye, el punto en el que el sonido se vuelve inaudible siempre es inferior al punto en el que vuelve a ser audible. Este fenómeno se conoce como "efecto de histéresis".

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 particular del sonido que se está estudiando'. [13]

Por ejemplo, podría tratarse de la curva de probabilidad de que el sujeto detecte un sonido en función del nivel de sonido. Cuando se presenta el estímulo al oyente, se esperaría que el sonido fuera audible o inaudible, lo que daría lugar a una función de "escalón de entrada". En realidad, existe una zona gris en la que el oyente no está seguro de si ha oído realmente el sonido o no, por lo que sus respuestas son inconsistentes, lo que da lugar a 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 vs presión audible mínima

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

El campo audible mínimo y la 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 se vuelve inferior a 1 segundo. La intensidad del umbral disminuye unos 10 dB cuando la duración de una ráfaga de tonos 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 el mismo sonido se presenta luego con una duración de solo 20 ms, el sonido más bajo que puede oír el sujeto asciende a 26 dB SPL. En otras palabras, si una señal se acorta por un factor de 10, entonces el nivel de esa señal debe aumentarse hasta en 10 dB para que el sujeto la oiga.

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

El tímpano del oído funciona más como un sensor de presión sonora. Un micrófono también funciona de la misma manera y no es sensible a la intensidad del sonido.

Véase también

Referencias

  1. ^ abcde Durrant J D., Lovrinic J H. 1984. Bases de las ciencias auditivas . Segunda edición. Estados Unidos de América: Williams & Wilkins
  2. ^ abcdefghijk Gelfand S A., 2004. Hearing: 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 . 2.ª edición. Nueva York y Basilea: Marcel Dekker, Inc.
  5. ^ Johnson, Keith (2015). Fonética acústica y auditiva (tercera edición). Wiley-Blackwell.
  6. ^ Jones, Pete R (20 de noviembre de 2014). "¿Cuál es el sonido más silencioso que puede oír un ser humano?" (PDF) . University College London. Archivado desde el original (PDF) el 24 de marzo de 2016. Consultado el 16 de marzo de 2016. Por otro lado, también se 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. ^ Feilding, Charles. "Conferencia 007 Audición II". Teoría auditiva del Colegio 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 son equivalentes 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 la escucha monoaural de un sonido presentado en la parte frontal del 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, Christopher. "24/192 Music Downloads...and why they make no sense" (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 medición de la audición". Estados Unidos de América: McGraw-Hill.
  10. ^ Hirsh I J., Watson C S., 1996. Auditory Psychophysics and Perception. Annu. Rev. Psychol. 47: 461–84. Disponible para descargar en: 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 Journal of Mathematical Psychology. 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 arriba-abajo en psicoacústica". J. Acoust. Soc. Am . 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 la audiología) . Chichester: Whurr Publishers.
  14. ^ ab Kidd G. 2002. Psicoacústica EN Manual de Audiología Clínica . Quinta edición.

Enlaces externos