سمعک و شنوایی سنجی

حرکات چشم هنگامی که شرکت کنندگان جملات ارایه شده را یکی پس از دیگری بر روی صفحه کامپیوتر می خواندند، و دیگری، خواندن از کجا سمعک بخرم زمانها برای جملاتی که یک کلمه در یک زمان ارائه میشد (تکنیکی که self-paced reading نامیده شد).

Garnsey و همکارانش نشان دادند که افعال با بایاس مستقیم مثل understand                                 (mary understood the question han no solution) دیده نمیشود.

استفاده تجزیه گر از اطلاعات بایاس فعل یا آزمایشات ERP نیز مورد بررسی قرار گرفته است. همانگونه که در فصل 2 گفته شد انواع مختلفی از پاسخهای ERP با آنومالیهای نحوی (که منجر به تولی P600 میشود) و آنومالیهای معنایی (که منجر به تولید N400 میشود) وجود دارد.

Osterhout در سال 1994 پاسخهای ERP به جملات با بیمه سمعک مکملهای سببی نظیر مثالهای ذیل را اندازه گیری کرد:

                                             

سه فعل استفاده شده در این جملات از همدیگر متفاوت میباشند:

Hope زیر گروهی است فقط برای یک مکمل جمله ای (نمیتواند مفعول مستقیم بگیرد)

Believe میتواند مفعول مستقیم و یا یک مکمل جمله ای بگیرد اما به سمت یک مفعول مستقیم بایاس دارد.

Charge میتواند مفعول مستقیم و یا یک مکمل جمله ای بگیرد اما به سمت یک مکمل جمله ای بایاس دارد.

Osterhout در جمله 31b یک موج P600 مشاهده کرد (نشاندهنده اینست که شرکت کنندگان یک آنومالی نحوی را تجربه کرده اند). بایاس مفعول مستقیم فعل باعث شد شرکت کنندگان the patient را بعنوان مفعول مستقیم آنالیز نمایند. جملات با افعال hoped  و charged موج P600 را تولید نکردند که احتمالا به این خاطر میباشدکه the patient ابتداً بعنوان یک مفعول مستقیم پردازش نگردید.

تجربیاتی نظیر اینها نشان میدهد که اطلاعات بایاس فعل بوسیله تجزیه گرسمعک oticon مورد استفاده قرار میگیرد تا تصمیم گیری نماید چه ساختاری را ایجاد نماید. در فصل 2 گفته شد که یک ورودی واژگانی برای یک فعل، محدودیت های انتخابی نیز برای آن فعل دارد.

کلینیک سمعک و شناخت آن

اطلاعات واژگانی  (Lexical Information)

  ورودی مستقیم به تجزیه گر شامل مجموعه ای از کلمات میباشد که سمعک بصورت خطی قرار گرفته اند (یکی پس از دیگری). وظیفه تجزیه گر اینست که معین نماید این کلمات از لحاظ سلسله مراتب چگونه بهم مربوط میشوند. متریال واژگانی با حجم بالایی از اطلاعات نه تنها معنایی بلکه Morphosyntactic به سمت تجزیه گر می آیند.

ورودی های واژگانی حاوی اطلاعاتی هستند که هم درباره فریم های زیرگروهای افعال میباشد (یعنی مباحثی که یک فعل میتواند داشته باشد) و هم درباره اینکه چگونه افعال خاص اغلب بوسیله انواع خاصی از مباحث دنبال میشوند. ساختار جمله 7b اینجا تکرار میشود اما با از کجا سمعک بخرم محتوای نحوی متفاوت:

                                 

جمله حاوی یک ابهام ساختاری لوکال میباشد:

The problem میتواند مفعول مستقیم understood باشد و یا فاعل یک جمله واره جدید. با استفاده از minimal attachment ، تفسیر مفعول مستقیم بطور اولیه ترجیح داده میشود اما این مسئله وقتی که به کلمه had میرسیم منجر به garden path  میشود.

ابهام لوکال در جمله 30 ، بناچار ناشی از این واقعیت میباشد که فریم زیرگروه برای understood اجازه یک مفعول مستقیم همچنین یک مکمل جمله ای را میدهد. افعال دیگر مثل think متفاوت میباشند و به مکملهای جمله ای اجازه میدهند (Mary thinks she know the truth) اما اجازه مفعول های مستقیم را نمیدهند (Mary thinks the truth).

علاوه بر این محدودیت های فریم زیرگروه، ورودی واژگانی برای یک فعل حاوی اطلاعاتی درباره اینست که مباحث احتمالی فعل بیشتر چه مواردی است. بعنوان مثال ، هم understand و هم  admit مفعول مستقیم یا مکملهای جمله ای میگیرند اما مفعول مستقیم برای understand مرسوم تر است در حالیکه مکمل جمله ای برای admit مرسوم تر است.

Garnsey و همکارانش در سال 1997 داده های کلینیک سمعک وسیعی از افعال را تحت عنوان Verb’s argument Bias توسعه دادند که حاوی اطلاعاتی درباره اینکه کدام مباحث فعل مرسوم تر هستند. آزمایشات در این مطالعه از دو تکنیک مختلف برای اندازه گیری دشواری استفاده کردند:

سمعک نامرئی و فواید آن

 سپس بحث میکنیم که چطور مطالعه ابهامات ساختاری باعث روشن شدن چگونگی اعمال تجزیه گر میشود و در نهایت، انواع مختلفی از اطلاعات را در نظر میگیریم که تجزیه گر میتواند سمعک استخوانی برای تعیین روابط نحوی بین کلمات بکار برد.

 

واقعیت سایکولوژیکی ساختار نحوی

پردازش جمله شامل بازیافت ساختارهای ذهنی انتزاعی بر مبنای فقط دانش زبانی شنونده میباشد چراکه سیگنال بخودی خود شامل هیچ نوع اطلاعاتی درباره نحو نمیباشد. در نوشتار، کاما و نقطه گذاری ها مشخص میکنند که عبارات کی شروع میشوند و کی تمام میشوند، در گفتار، عروض (Prosody) گاهی اوقات اطلاعاتی را درمورد انواع خاصی از سازه های نحوی دربردارد (درباره این موضوع بعدا بحث خواهد شد). اما برای اغلب موارد، واحدهای نحوی بیمه سمعک ( از subject NPs تا Predicate VPs و هرچیزی که بین ایندو قرار میگیرد) همانند آنچه که در سیگنال هستند، نامگذاری نمیشوند. ما هنوز هم فکر میکنیم که شنونده (و خواننده) بطور سیستماتیک هنگام پردازش جملات، ساختار نحوی را محاسبه مینمایند. اما چطور ما همچین چیزی را میدانیم؟

آزمایشات اولیه ای که بر روی درک خدمات سمعک جمله مطالعه میکردند ارزیابی کردند که چطور پردازش جملات، عملکرد در کارهای شناختی دیگری همچون حافظه و درک را متاثر مینماید. در این نوع آزمایشات از فرد خواسته میشدکه لیستی از کلمات را حفظ نماید و یا به لیستی از کلمات که در نویز ارائه میشوند گوش کنند و محققین بررسی میکردند که تحت شرایط متفاوت چه مقدار از عملکرد آسیب می دید. در یک آزمایش در سال 1950 (Miller & Selfridge) مقایسه کردند که چطور مردم لیست کلمات شبیه مثال ذیل را حفظ می نمایند:

یافته سیستماتیک در آزمایشاتی نظیر مثال فوق، این بود که یادآوری مجموعه کلمات غیرساختاری همانند 50 کلمه مثال اول به مراتب سخت تر از مجموعه کلمات ساختاری همانند50 کلمه مثال دوم بود. درصد بیشتری از کلمات ساختاری نسبت به کلمات غیرساختاری فراخوانده شدند.

افت شنوایی

این تکنیک بعضی وعده ها را برای آینده پیشنهاد می دهد به طور خاص مثلا امروزه روش های پیچیده ای برای تغییر فرکانس های سیگنال گفتاری بدون مقابله موثر با کیفیت صدای گفتاری وجود دارد. 
در پایان ظهور سمعک دیجیتال آن را به طور مداوم برای طراحی پیچیده فیلترهای تعدیل پذیری خیلی آسانتر می سازد. روس شماره یک برای کاهش فیدبک می تواند مصرف خوبی از این قبیل فیلترها داشته باشد. روش بعدی همچنین خیلی آسان به وسیله دستکاری دیجیتال بدست می آید پس احتمال این است که در آینده نزدیک یک انفجاری از ابزارهای آنتی فیدبک باشد اطلاعات بیشتر درباره این فبیل ایزار در Agnew ( 1996) می تواند یافت شود. 

انتقال فرکانسی
بیشتر در افراد کم شنوا انواع سمعک ها یک نقص بزرگ در صدای های فرکانس های نسبت به فرکانس پاین دارند برای بعضی از این افراد کم شنوای فرکانس بالا خیلی بزرگ است چون آنها نمی توانند اطلاعات مفید قسمت فرکانس بالا گفتار را استخراج کنند. زیرا نوسان فیدبک همراه است با کم شنوای این موقعیت بدشانسی حتی اگر گفتاربه طور موثری برای شنیدن تقویت شده باشد می تواند اتفاق بیفتد. 
برای بیشتر افراد با کم شنوایی تدریجی و آستانه های فرکانس بالای dBHz70 یا بیشتر ظاهراً  قسمت فرکانس بالای گفتار هیچ کمکی به بدست آوردن اطلاعات  مفید قسمت فرکانس پایین و فرکانس میانی سیگنال را کاهش می دهد. 

برای این گونه  افراد برابرند که هر شانسی داشته باشند که اطلاعاتی که تنها در قسمت فرکانس بالای گفتار سمعک ضد آب وجود دارد دسترس یابند باید به سمت نواحی فرکانس دیگر حرکت کند  دیگر حرکت کند جائیکه شخص بیشتر م تواند صداها را آنالیز کند. این پایه انتقال فرکانسی سمعک است. 
انتقال دو به پایین می تواند از تعدادی قوانین تنظیم سمعک پیرودی کند. یک تکنیک ساده تعریف و تغییر صدا است برای مثال با ( برش  قله) مشخص نتیجه اعوجاج اینترمدولاسیون اتفاقی را در فرکانس های ور که از فرکانس های سیگنال ورودی از بین رفته اند ایجاد می کند اگر چه شیوع ( گستره) فرکانس ها در یک  طریقه غیرقابل کنترل اتفاق میافتد.

علائم کم شنوایی و پیشگیری از آن

 در روش دوم، فیلتر نشان داده شده طور  اتوماتیک به طوری تطبیق می شود تا هر سیگنالی نحوه استفاده از سمعک که در یک فرکانس شخص، برای شیراز یک بازه زمانی مشخص مستعد است، مثل نوسان فیدبک، یا زنگ فیدبک زیرنوسانی به حداقل به داقل برسد. در حالی که این فیلتر تطبیق می شود. ممکن است بخشی از سیگنال های مورد نظر را هم حذف کند. اگر سیگنال مورد نظر گفتار باشد کاهش کیفیت در بازه زماین که طول می کشد تا فیلتر تطبیق شود بدیهی است کم شنوایی یکی دیگر از مشکلات این روش کنترل فیدبک تطبیقی  این است که هدف کننده فیدبک سیگنال های دوره ای تقویت شده دیگر را نیز حذف می کند مثل اینکه شخص به طور مداوم سکونت می کند با این حال به نظر می رسد که مزایای این روش مهم و اساسی باشد یک اندازه گیری آزمایشگاهی نشان داد که dB20 بهم افزوده بدون نوسان وقتی که مدار فعال می شود می تواند بدست آید سمعک های تجاری در دسترس که از این تکنیک استفاده می کنند می توانند بهره حداقل dB10 افزایش دهند. 

7.3.4 کاهش فیدبک به وسیله ی انتقال فرکانسی 
نوسان فیدبک اتفاق می افتد اگر صدا درمان قطعی وزوز گوش در هر بار عبور از حلقه ی فیدبک بزرگتر شود. 
چه اتفاقی خواهد افتاد اگر یک صدایی که بیرون می آید از یک تقویت کننده در یک فاز متفاوتی با صدایی که درون تقویت کننده رفته بودباشد چون سیگنال نشتی بازگشتی به میکروفن در یک فرکانس متفاوتی از سیگنال اصلی خواهد بود دو صورت نمی توانند هم فاز باقی بمانند، و بنابراین نمی توانند بر هم نهی سازنده داشته باشند در نتیجه احتمال فیدبک به طور چشمگیری کاهش خواهد یافت. 
همیشه مشکلات وجود دارد. برای بدست آوردن یک بهره بزرگ بدون نوسان، یک انتقال فرکانسی بزرگ احتیاج داریم این کار کیفیت و/ یا طنین صدای خروجی را تغییر می دهد. این روش برای استفاده در public address سیستم ها توسعه یافته بود و در سمعک ها به طور خلاصه ارزیابی شده است. 

انواع بیماری های داخل گوشی

به نظر می رسد این یک راه حل کامل و بی نقضی است اما همچون راه حل های سمعک چیست دیگر می تواند فقط بهره حداکثر قابل دسترسی را تا محدودی افزایش دهد. برای دستیابی به یک حذف خوب بهره و فاز مسیر غیرعمدی باید با دقت خوبی شناخته شود و تغییرات در این مشخصه ها باید قابل دستیابی باشد دو راه وجود دارد که به این مهم  دستیابیم. 
در روش اول، یک سیگنال آزمایشی (test signal) تزریق می شود یا با یا بدون شکستن زنجیره تقویت اگر این کار هنگامی که شخ کم شنوا سمعک را اتفاده انجام شود سپس در حالی که اندازه گیری انجام می شود شخص یا سیگنال آزمایشی رامی شنود. ( و نه هیچ چند دیگر) و یا سیگنال آزمایشی به عنوان نویز پوششی سطح پایین که در موازایی صدای تقویت شده قرار دارد ظاهر می شود. شدت نمی تواند خیلی پایین باشد یا در غیر این صورت اندازه گیری خیلی دقیق نمی تواند باشد به طور شگفت آوری  بیماری های گوش داخلی این راه حل در ظاهر پیچیده در سمعک های تجاری برای نقص های شدید و عمیق در چندین سال در دسترس قرار گرفته است. مدار اجازه می دهد بهره قبل از شروع  فیدبک تقریبا dB10 افزایش یابد. سمعک از یک نویز مداوم تقریبا 12 دسی بل زیر سطح شدت گفتار به عنوان سیگنال آزمایشی (test signal) استفاده می کند . مشکل بزرگ آن این است که اگر استفاده کننده از سمعک DR خیلی بزرگی داشته باشد سیگنال آزمایشی شنیده می شود یا حتی آزار دهنده می شود. کمتر احتمال دارد که این در افراد  استفاده کننده از سمعک که کم شنوایی شدید عمیق دارند مشکل باشد چون این قبیل افراد معمولا یک DR خیلی محدودی دارند، بنابراین کمتر احتمال دارد که آنها سیگنال آزمایشی را بشنوند. 

سمعک چیست و مدارات آن

شاید این سوال برای شما پیش بیاید که سمعک چیست و مدارات آن چطور است. این بخش چندین مدار پیشرفته در سمعک ها را توصیف می کند. مدارها شامل چندین میکروفن هستند که در بزرگترین جزئیات ملاحظه شده اند. چون آنها بیشترین استفاده ثابت شده را دارند، و ظاهرا بزرگترین پتانسیل برای فراهم کردن بیشترین استفاده را ارائه می دهند. تا چند سال آینده این مدارات خوش بختانه به طور افزاینده در سمعک های تجاری مرسوم قرار می گیرند. 

1-7- بیماری های گوش داخلی و استفاده از سمعک های مجهز به میکروفن های دایرکشنال و آرایش های چند میکروفنه 
تنها دو راه ثابت شده در افزایش وضوح بالاوجود دارد.یک راه قراردادن میکروفن سمعک  ( یا چندین میکروفن محوری) نزدیک به منبع است. این افزایش سطح از صدای روبرو در مقایسه با صدای منعکس شده و نویز محیطی،  در بخش 3.5 توضیح داده شده است متاسفانه نزدیک تر به منبع قرار دادن یا قرار دادن یک میکروفن نزدیک به منبع همیشه عملی نیست. 
راه حل دیگر اثبات شده استفاده از بعضی از انواع میکروفن دایرکشنال است. میکروفن های دایرکشنال می توانند تنها از یک  میکروفن با دو دریچه ورودی یا بوسیله ادغام خروجی های الکتریکی دو میکروفن برای تنظیم سمعک یا بیشتر ساخته شده باشد، یک میکروفن یا گروهی از میکروفن ها با بیش از یک دریچه ورودی اغلب به عنوانbeamforming array  یا  microphone array  نامیده می شود. 
آرایش های میکروفنی می تواند  به 2 نوع عریض طبقه بندی شود: آنها یی که ویژگی های دایر کشنالی دارند که از لحظه ای تا لحظه ی دیگر تغییر نمی کند آرایش های ثات (fixed array) و آنهایی که با محیط طوری تطبیق پیدا می کنند که تا حد امکان نویز دریافتی از زوایای خاصی، کاهش یابد آرایش های تطبیقی (adaptivearray)  ( این ها در بخش بعد از این پوشش داده شده است). 

نوسان در سمعک و نوسانات آن

نوسان فیدبک می تواند با استفاده از چندین وسایل الکترونیکی دیگر با احتمال کمتری ایجاد شود یک نکنیک ساده این است که بهره را تنها برای فرکانس ها و شدت های ورودی که نوسان محتمل است کاهش دهیم . تکنیک دوم تغییر فاز پاسخ سمعک است تا اینکه جابجایی فاز که برای نوسان احتیاج بود در هر فرکانسی که بهره کافی برای ایجاد فیدبک وجود دارد اتفاق نیافتد. تکنیک سوم شامل افزودن یک فاز فیدبک درونی کنترل شده ای است که دارای بهره و فاز پاسخ لازم برای کنسل کردن نشت تصادفی حول قالب یا بدنه است .آخرین روش شامل ایجاد فرکانس خروجی متفاوت با فرکانس ورودی است: تکنیک اول و سوم تاکنون در کاربرد سمعک برای افراد کم شنوا های پیشرفته در دسترس هستند. 
برای افراد با کم شنوایی شدید یا عمیق در فرکانس های بالا، روش قابل شنیدن کردن مولفه های فرکانس بالای گفتار این است که این مولفه ها به فرکانس های پایین تر انتقال داده شوند.  در حالی که این چنین انتقال فرکانس می تواند توانایی شنیدن را تضمین کند، لزوماً  وضوح بهتری را تضمین نمی کند، زیرا مولفه های گفتار که به فرکانس پایین تر انتقال داده شده اند، ممکن است با درک مولفه های گفتار اصلی در این محدوده فرکانس پایین تر تداخل پیدا کنند. با وجود این پیشرفت هایی در وضوح گفتار گزارش شده است. 
 بیشتر شکل های پیچیده ی تقویت، که هنوز تجاری مرسوم نیستند شامل افزودن گفتار در مسیرهایی که از یک صدای گفتار به دیگری تغییر می کند، است. این روش ها شامل اغراق ( افزایش زیاد) قله ها و فضاهای بین دو موج در اسپکترام صدای گفتار، طولانی کردن و کوتاه کردن دپرش صداهای خاص، و افزایش میزان تقویت در زمان وقوع یک همخوان است. با اعتبار شواهدی که قبلا بدست آمده بهره حال هیچ کدام از این روش ها افزایش خیلی زیادی در وضوح گفتار در مقایسه با تقویت سمعک ضد آب مرسوم تولید  نخواهد کرد.

سمعک داخل گوشی و مدارات پردازش سیگنال پیشرفته

به جز استفاده از سمعک و میکروفن متحرک که نزدیک منبع قرار گرفته، آرایش های دایرکشنال چند میکروفنه (شامل میکروفن های دایرکشنال) راه بسیار موثری برای افزایش وضوح  در محیط نویزی هستند. تا چند وقت اخیر، میکروفن های دایرکشنال استفاده شده در نحوه استفاده از سمعک ها آرایش ها ثابت شده بود, بعنی اینکه آنها الگوی جهتی یکسان ( که با پاسخ متقابل نشان داده شده) در همه موقعیت ها داشتند.  این آرایش های ثابت از پردازش کاهنده  استفاده کرده اند که سیگنال ها از دو میکروفن، یا صداهای وارده به دو ورودی یک میکروفن، تفریق می شود تا سیگنال متفاوتی ساخته شود یک پیشرفت اخیر که تجاری و مرسوم شده است آرایش های ثابت افزایشی است که خروجی های چندین میکروفن که بر روی قفسه سینه قرار گرفته اند، به هم اضافه می شوند پیشرفت مهم ابداع آرایش های تبلیغاتی است این آرایش ها ویژگی های دایرکشنالی دارند که با توجه به محل نویز زمینه نسبت به شخص استفاده کننده از سمعک تغییر می کند.

 آرایش های تطبیقی  به طور خودکارمسیر ادغام سیگنال های انتخاب شده به وسیله 2 یا چندین میکروفن را تغییر می دهد تا اینکه بهترین حساسیت را برای صوات که از جهت منابع نویز غالب نزدیک، می آیند ،داشته باشد. چند میکروفنه ها که سیگنال ورودی را فراهم می کنند می توانند در یک طرف سر یا هر دو طرف سر نصب شده باشند. مثل آرایش های ثابت آرایش های تطبیقی در موقعیت هایی که سطح پایین ای از انعکاس صدا وجود دارد، موثرتر کار می کنند.

 مدارات تک میکروفنه برای کاهش نویز خیلی کم موثرند. این مداران از قبیل

 Spectral subtraction , wiener filtering به طور موثری بهره را در هر فرکانس که نسبت سیگنال به نویر (SNR) نسبتا ضعیف است کاهش می دهد. این دو مدار مشترکاً به ارزیابی های جدایی از اسپکترام سیگنال و اسپکترام نویز احتیاج دارند. آنها در اینکه چطور از این ارزیابی ها استفاده می کنند تفاوت دارند، اما بعضی انواع wiener filtering تاثیرات آکوسنیکی یکسان  با بعضی انواع spectral subtraction دارند. اگر چه آنها می توانند راحتی صدا و SNR کلی را افزایش دهند، این مدارات نیتوانند SNR را در هرباند  فرکانسی باریکی افزایش دهند. در نتیجه، هیچ یک پیشرفت مهمی در وضوح گفتار    کم شنوایی انجام نمی دهند، مگر برای نویزهای زمینه ای غیرمعمول.