- Koklea (cochlea) memproses suara dengan menerima getaran yang timbul dari perubahan tekanan udara melalui struktur fisik yang memisahkan berdasarkan frekuensi
- Setiap posisi pada membran basilar (basilar membrane) beresonansi pada frekuensi tertentu; frekuensi tinggi merespons di bagian dasar yang kaku, sementara frekuensi rendah merespons di ujung yang lentur
- Dalam proses ini, sel rambut (hair cell) membuka dan menutup saluran ion sesuai getaran lalu mengubahnya menjadi sinyal listrik, dan serabut saraf menyaring informasi waktu dan frekuensi
- Namun filter ini, tidak seperti transformasi Fourier, mempertahankan resolusi waktu, dan pada praktiknya bekerja dalam bentuk di antara wavelet dan Gabor
- Struktur ini merupakan strategi pengodean efisien (efficient coding) yang mengurangi informasi redundan dari suara alami, dan bahasa manusia menempati ruang waktu-frekuensi yang khas
Struktur pemisahan frekuensi pada koklea
- Membran timpani (tympanic membrane) bergetar sesuai perubahan tekanan udara, dan tulang-tulang telinga tengah memperkuatnya lalu meneruskannya ke cairan di koklea
- Getaran bergerak sepanjang membran basilar (basilar membrane), dan beresonansi pada frekuensi tertentu sesuai sifat fisik tiap posisi
- Bagian dasar yang kaku dan ringan merespons frekuensi tinggi, sedangkan ujung yang lentur dan berat merespons frekuensi rendah
- Frekuensi resonansi membran basilar menurun secara logaritmik (logarithmic) dalam ruang
- Ini sesuai dengan karakteristik bahwa persepsi pitch manusia juga berubah secara logaritmik
Transduksi mekanik-elektrik pada sel rambut
- Sel rambut (hair cell) di atas membran basilar bergetar sesuai frekuensi pada posisinya, dan gerakan ini memicu pembukaan dan penutupan saluran ion
- Struktur pegas di ujung sel rambut bekerja seperti “trapdoor”, melepaskan neurotransmiter sesuai frekuensi getaran
- Melalui proses ini, getaran mekanis diubah menjadi sinyal listrik lalu diteruskan ke saraf pendengaran
Filter auditori dan resolusi waktu-frekuensi
- Serabut saraf pendengaran bekerja sebagai filter yang mengekstrak informasi waktu dan frekuensi
- Filter yang terkonsentrasi pada waktu singkat memiliki resolusi waktu tinggi, tetapi distribusi frekuensinya tidak merata
- Filter yang berlangsung dalam waktu lama memiliki resolusi frekuensi tinggi, tetapi informasi waktunya menjadi kabur
- Transformasi Fourier (Fourier transform) tidak memiliki informasi waktu, dan seperti pada gambar di sebelah kanan memiliki distribusi frekuensi yang seragam, tetapi ini berbeda dari filter telinga yang sebenarnya
- Filter pada koklea adalah bentuk peralihan antara filter wavelet dan Gabor, dengan
- wilayah frekuensi tinggi yang meningkatkan resolusi waktu dan
- wilayah frekuensi rendah yang meningkatkan resolusi frekuensi, membentuk struktur saling mengompensasi
Pengodean efisien dan analisis suara alami
- Studi Lewicki (2002) menunjukkan bahwa struktur filter ini adalah strategi untuk mengurangi redundansi suara alami
- Melalui ICA (Independent Component Analysis) untuk memaksimalkan independensi, suara lingkungan, vokalisasi hewan, dan suara manusia dibandingkan
- Suara lingkungan dan suara manusia menghasilkan hasil yang dekat dengan filter berbentuk wavelet, sedangkan vokalisasi hewan lebih dekat ke filter berbentuk Fourier
- Bahasa manusia menempati ruang waktu-frekuensi yang unik, dan
- beberapa peneliti menyebut kemungkinan bahwa bahasa berevolusi untuk mengisi wilayah yang belum ditempati suara alami yang sudah ada
Pengodean ekologis dan pemrosesan sensorik
- Sistem sensorik membentuk metode pengodean yang sesuai dengan lingkungan, dan pendengaran juga diajukan sebagai contohnya
- Representasi yang relevan secara ekologis (ecologically-relevant representation) ini didasarkan pada interaksi antara perilaku dan lingkungan
- Di bagian akhir tulisan, dijelaskan bahwa pada kuliah berikutnya fokus akan berpindah ke perhitungan biofisik pada tingkat neuron
- Secara keseluruhan, telinga bekerja sebagai sistem penyaringan yang efisien dan adaptif, bukan transformasi Fourier
Belum ada komentar.