PRAG SLUHA I TONALNA AUDIOMETRIJA
APSOLUTNI PRAG SLUHA
Apsolutna osjetljivost uha određena je minimalnim zvučnim tlakom, dovoljnim da pobudi osjet sluha u tihoj okolini. Ne može se čuti svaki zvuk. Ne može se čuti zvuk premalog intenziteta i zvuk previsoke ili preniske frekvencije. Neki ljudi ne mogu čuti zvukove koje drugi ljudi mogu čuti. Ako se želi odrediti fizičke osobine zvuka koji je čujan normalnim osobama, mjeri se apsolutni prag sluha. U drugom slučaju, s obzirom na to da su poznata svojstva zvukova čujnih normalnim osobama, možemo mjeriti za koliko neki pojedinci odstupaju od tog takozvanog normalnog praga sluha i na taj način određujemo relativni prag sluha.
Najjednostavniji stimulusi za mjerenje sluha su čisti tonovi jer ih je relativno jednostavno definirati samo s dvije dimenzije - intenzitetom i frekvencijom. Određujući prag sluha opisujemo osjetljivosti slušnog mehanizma. Prag sluha i osjetljivost recipročne su veličine – niži prag sluha znači veću osjetljivost.
Mjeri se zvučni tlak. Izvor zvuka je zvučnik (kad se mjeri u slobodnom polju) ili slušalice. Ako je izvor zvuka zvučnik, mjeri se takozvano minimalno čujno polje (MAF - minimum audible field). Na mjestu na kojem je bila glava ispitanika kojem se određuje prag sluha, postavlja se mjerni mikrofon. Ako su izvor zvuka slušalice, mjeri se minimalni čujni pritisak (MAP - minimum audible pressure). U tom slučaju mjerni mikrofon postavlja se istovremeno sa slušalicama kojima se određuje prag slušanja i to unutar slušalice, unutar slušnog kanala ili sasvim kod bubnjića. Rezultati koji se dobivaju ovakvim različitim mjerenjima međusobno se razlikuju. Kod mjerenja minimalnog čujnog zvučnog tlaka (MAP), same slušalice, njihov tip i način postavljanja značajno djeluju na rezultat mjerenja. S druge strane, kod mjerenja minimalnog čujnog polja (MAF), značajan faktor koji djeluje na rezultate jest kut (azimut) pod kojim zvuk dolazi do slušatelja, odnosno položaj glave.
Najmanji zvučni tlak koji se može čuti iznosi približno 0.00002 Pa. Zapravo, u frekvencijskoj zoni u kojoj je ljudsko uho najosjetljivije, između 1000 i 5000 Hz neki “dobro čujući” ljudi mogu čuti zvučni tlak i manji od referentnoga. Podataka o apsolutnom pragu sluha ima toliko koliko ima različitih mjerenja. Razlike u rezultatima pojedinih mjerenja imaju različite uzroke. Veliku raznolikost unosi način mjerenja zvučnog tlaka. Mjerenje zvučnog tlaka može se izvršiti na raznim mjestima: unutar slušalice, na početku slušnog kanala, unutar slušnog kanala ili kod bubnjića. Drugačijim postavljanjem mjernog mikrofona dobivaju se različiti rezultati. Na sljedećem dijagramu prikazani su rezultati ispitivanja praga sluha grupe od 198 ispitanika, s tim da je za rezultat prikazan punom linijom mjerni mikrofon bio postavljen 3mm unutar slušnog kanala, a za rezultate prikazane isprekidanom linijom 7 mm izvan slušnog kanala.
(Fig. 2.1, iz Moore, 1994, str. 48.)
Minimalna čujna razina zvuka predstavljena kao funkcija frekvencije za dva položaja pri ulasku u slušni kanal (meatus). Puna linija označava razine zvuka izmjerenu 0,3 cm po ulasku u meatus, a isprekidana linija označava razine zvuka 0,7 cm prije ulaska u slušni kanal. (prenešeno iz Moore, 1994, str. 48)
Uzimajući u obzir rezultate mnogih istraživanja, Inernacionalna Standardizacijska Organizacija (ISO) preporuča 1963. godine za pojedine audiometrijske frekvencije razine intenziteta koje se mogu smatrati normalnim sluhom.
|
frekvencija (Hz) |
razina intenziteta (dB) |
|
125 |
46 |
|
250 |
25 |
|
500 |
11 |
|
1000 |
6,5 |
|
1500 |
6,5 |
|
2000 |
8,5 |
|
3000 |
7,5 |
|
4000 |
9,5 |
|
6000 |
8 |
|
8000 |
9,5 |
PSIHOFIZIČKI POSTUPAK TRAŽENJA PRAGA SLUŠANJA
Mjerenje osjetljivosti jedne konkretne osobe na akustički stimulus nije sasvim jednostavno jer osjetljivost varira s vremenom. Jedan dan može se naći da je neki intetzitet zvuka dovoljan da izazove osjet, a drugog dana da taj intenzitet nije dovoljan da izazove osjet. Isto tako za vrijeme iste seanse mjerenja stimulus neke određene jačine u jednom trenutku izazove osjet, a u drugom ne. Zbog toga mjerenje i izražavanje osjetljivosti mora uključiti statističku obradu. To znači da treba izračunati srednju vrijednost mnogih vremenski razmaknutih mjerenja. Postavlja se konkretno pitanje: ako neke jačine stimulusa povremeno izazovu osjet ali ne uvijek, koja se onda veličina stimulusa može smatrati pragom – ona veličina koju ispitanik zamijeti samo u najpovoljnijim okolnostima ili ona koja je dovoljno velika da uvijek potakne ostjet? U psihofizici postoji dogovor je da se pragom smatra ona veličina stimulusa koja u 50 % prezentacija evocira osjet.
Opis odgovora ispitanika
Eksperimentator nikad sa sigurnošću ne zna da li ispitanik zaista čuje ili ne čuje. Oslanja se na svjestan odgovor ispitanika koji je apriori subjektivan. Ima pokušaja objektivnih metoda mjerenja sluha pomoću neke nehotične reakcije (sužavanje - širenje zjenica) ali kod toga nismo sigurni da li mjerimo stvarno slušanje. U klasičnoj tonalnoj audiometriji ispitanik samo daje znak da li čuje ili ne čuje signal. On mora reagirati (na pr. dizanjem ruke) odmah čim začuje signal i objaviti (spuštanjem ruke) kad je signal prestao. Kad se smanjivanjem intenziteta približi jedva čujnom području, smanjuje se sigurnost ispitanika u signaliziranju početka i završetka emitiranja stimulusa. Ispitanici ne reagiraju čim je počeo signal i premda siginal traje, objavlju da je prestao. Oni na tako malim zvučnim razinama ne mogu više razlučiti što je stvarni signal, a što slušna halucinacija.
Metoda ugađanja
Ispitanik sam ugađa pomoću atenuatora intenzitet zvuka kojeg smatra jedva čujnim i upisuje se rezultat. Kod toga važna je uputa ispitaniku. On treba tako ugoditi intenzitet zvuka da bude "jedva čujan". Možemo ispitaniku reći da počne s jasno čujnim intenzitetom da bi se upoznao sa zvukom kojeg treba čuti pa da postepeno smanjuje intenzitet do trenutka da nestane zvuka. Tada ga ponovo može pojačati do trenutka kad postane čujan. Kod toga brzina pojačavanja i stišavanja kao i veličina skokova ovise sasvim o ispitaniku. Ton kojim ispitanik manipulira može biti konstantan ili isprekidan. Uz kontinuirani ton prag sluha je viši, naročito na visokim frekvencijama.
Metoda granica
U ovom slučaju eksperimentator regulira intenzitet stimulusa a ispitanik dizanjem ruke daje znak čuje li ili ne čuje. Počinje se s tonom koji je znatno iznad praga. Zatim se postepeno i ravnomjerno smanjuje intenzitet stimulusa do trenutka kad ispitanik spusti ruku označivši time da više ne čuje. Nastavlja se sa stišavanjem još 10 dB od tog trenutka i tek tada se ponovo pojačava dok ispitanik ne da znak da ponovo čuje. I opet pojačavši još 10 dB, postupak se ponavlja desetak puta. Treba imati na umu da brzina promjene signala i veličina pojedinih skokova mogu utjecati na konačni rezultat mjerenja. Na taj se način dobiva skup mjerenja sličan onome dobivenom metodom ugađanja. Pola podataka dobiveno je stišavanjem signala a pola pojačavanjem. S manjim brojem mjerenja sugerira se medijan kao mjera centralne tendencije, no uz dovoljan broj mjerenja aritmetička sredina neće znatno odstupati od medijana.
Pregled parametara koji djeluju na prag sluha
- Postoji veća osjetljivost na promjenljive signale nego na kontinuirane. Ta osjetljivost veća je uz višu frekvenciju signala. Sporo prekidan ton od 4000 Hz ima 15 dB niže prag nego kontinuirani.
- Utjecaj povećanja, odnosno, smanjenja intenziteta: ovisno o postupku ispitivnja dobivaju se dva niza podataka - jedan niz koji se dobije povećavanjem intenziteta stimulusa iz nečujnog područja a drugi stišavanjem intenziteta iz jasno čujnog područja. Opće je mišljenje da je prag dobiven postupkom stišavnja niži. Međutim, takva se pretpostavka potvrđuje samo ako se eksperimentira s isprekidanim tonom. Ako se ispituje kontinuiranim tonom upravo je obrnuto: ispitivanje silaznim nizom intenziteta s kontinuiranim tonom prag je konzistentno viši.
- Prag se snižava što je razina intenziteta od koje počinje stišavanje niža.
- Uputa ispitanicima vrlo je značajan faktor u konačnim rezultatima: može se inzistirati da ispitanik javlja da čuje tek kad ima sasvim jasnu predodžbu tona s definiranom visinom a može se tražiti da reagira čim čuje nešto različito od tišine.
(fig 45. Hirsh (1956) str.122)
Na slici gornja krivulja predstavlja prag prema prvoj, a donja krivulja prag prema drugoj uputi. U okolini 4000 Hz, razlika između krivulja je oko 7 dB. Autori napominju da je varijabilitet (nesigurnost) u oba slučaja podjednak.
Zavisnost veličine praga o trajanju stimulusa
- Veličina praga zavisna je i o trajanju tona kojim se eksperimentira. Za kraće tonove od 500 ms prag raste i to zavisno od frekvencije. Za frekvenciju 500 Hz prag se primjetno diže ako je stimulus kraći od 400 ms. Za frekvencije 2-5 kHz prag se diže ako je trajanje stimulusa kraće od 200 ms i za svako prepolavljanje trajanja signala prag poraste za 3 dB, to jest prag određuje ukupna zvučna energija (Stevens, 1998).
Varijabilitet u mjerenju praga
Poznato je da u slučaju kad se jednoj istoj osobi mjeri prag sluha bilo uzastopno u jednoj seansi bilo drugog dana, rezultati nikada nisu identični. Uzroci takvog varijabiliteta su mnogobrojni i nisu obavezno samo vezani za varijabilitet fiziološkog praga ispitanika.
- Varijabilitet (standardna devijacija) kojem je uzrok konkretno prianjanje slušalice može iznositi do 7 dB.
- U vrlo strogo kontroliranim eksperimentalnim uvjetima, u sukcesivnim mjerenjima s malim vremenskim razmakom, nalazi se varijabilitet od 1 dB.
- U kliničkim mjerenjima varijabilitet pacijenata bez sumnje bit će veći nego u ovim strogo kontroliranim eksperimentima. U standardnom kliničkom postupku među rezultatima uzstopnih mjerenja standardnu devijaciju iznosi do 4 dB. Ovaj varijabilitet pojedinog ispitanika multiplicira se kad se traži prag većih grupa. U tom je slučaju velik utjecaj takozvanih fizičkih faktora, namještanja slušalica, razlike u veličini slušnog kanala i kao posljedica toga, razlika u akustičikm osobinama okoline mjerenja.
Normalni prag
Ima mnogo teorijskih i praktičnih razloga da se definira što se smatra normalnim pragom sluha. Međutim, unatoč mnogobrojnim laboratorijskim eksperimentima s malim grupama i istraživanjima na velikim grupama ispitanika nije ustanovljena jedinstvena vrijednost (krivulja) koja bi se smatrala pragom normalnog sluha.
Klinički dijagnostičari, unatoč ovako nedefiniraj situaciji nisu sasvim bez oslonca. Važno je da upotrebljavaju istu metodu a proizvođači opreme za audiometriranje već su ugradili standardizirane vrijednosti u uređaje. Ovim vrijednostima dodaje se korekcija za konkretne slušalice ili zvučnik.
Slika 2.3 prikazuje prag sluha mladih zdravih osoba. Najniža crtkana linija odnosi se na 10% najosjetljivijih. To znači da većina neće registrirati zvuk tih razina intenziteta. Puna linija smatra se pragom zato jer 50% ispitanika može registrirati intenzitete koje povezuje ta krivulja. Samo mali dio frekvencijskog spektra može se čuti ispod razine referentnoga zvučnoga intenziteta. Naročita osjetljivost oko 4 kHz tumači se utjecajem rezonancijske frekvencije slušnoga kanala.
Desna strana dijagrama praga slušanja, prema visokim frekvencijama, strmo se penje i jako je zavisna o dobi ispitanika. Za osobe od 20 godina, za frekvenciju od 17 kHz, prag sluha je 50 dB iznad referentnog zvučnog tlaka, a za osobe od 65 godina već je frekvenciji od 8 kHz prag sluha 50 dB iznad referentnog zvučnog tlaka (Stevens, 1998).
Brownovo gibanje molekula zraka kod obične temperature uzrokuje "zvučni tlak" koji je u području 1000 do 6000 Hz samo 10 dB ispod referentnog zvučnog tlaka. To znači da bi veća osjetljivost ljudskog uha bila nekorisna. Zbog toga možemo pretpostaviti da niti životinje u tom frekvencijskom dijapazonu nemaju bolju slušnu osjetljivost.
Prag boli
Ako se intenzitet čujnog zvuka povećava slušatelj (ispitanik) doživljava zvuk kao glasniji ali ako se zvučni intenzitet već vrlo jakog zvuka i dalje povećava, počinje primjećivati neslušni, taktilni osjet. Priroda tog osjeta mnogo ovisi o frekvenciji, a različiti ispitanici imaju različito iskustvo. Na niskim frekvencijama osjeća se lagana vibracija superponirana zvuku. U nekim slučajevima pojavljuje se lagana vrtoglavica zbog pobude polukružnih kanala. Na visokim frekvencijama osjeća se najprije škakljanje, svrbež u srednjem uhu a potom jak bol. Zbog graničnih uvjeta (nehumani eksperimenti) prag boli utvrđen je u eksperimentima u kojima su ispitanici sami pojačavali zvuk dok ne primjete ekstraauditivni osjet. Prag boli iznosi oko 120 fona razine glasnoće (oko 120 dB razine zvučnog tlaka) i predstavlja gornju granicu dinamike slušanja.
REFERENCIJE
Zwicker- Fastl (1999) Psychoacoustics: Facts and Models, Springer-Verlag.
Atkinson, R.C., R.J. Herrnstein, G. Lindzey, R.D. Luce, eds. (1988) Stevens' Handbook of Experimental Psychology, John Wiley & Sons.
Hirsh, I.J. (1952) The Measurement of hearing, Mc Grow-Hill Co. Inc.
Moore, B.C.J. (1994) Psychology of hearing, Academic Press.
Seto, W.W. (1971) Acoustics, McGrow-Hill
Sivian, A.M. & White, S.D. (1933) On minimum audible sound fields, J. Acoust. Soc.Am. 4, 288-321. (prema Moore, 1994)
Stevens, K. N. (1998) Acoustic Phonetics, MIT Press.
Stevens, S.S. & H. Davis (1960) Hearing (Its Psychology and Physiology), John Wiley & Sons, Inc.