7、神经信息处理的感官机制解析

神经信息处理的感官机制解析

1. 听觉信息传输的特殊机制

在听觉信息处理方面，有研究发现即使特定的听觉传导通路完全被阻断，声音信息仍可能通过一些“非特异性”通路传递到听觉中枢。例如，语音信号频谱通常低于5kHz，大部分成分低于3kHz。研究人员采用频率高于5kHz的纯音作为载波，通过调频或调幅的方式用语音信号对其进行调制。调制后的声音频谱中不存在语音信号的低频成分，只有载波的高频成分以及这些成分与语音信号频率成分或其谐波之间的差值，这些成分仍远高于语音信号中的最高频率成分。

按照位置理论，这些信号只能通过高频通道传输，听众应该无法理解语音内容，但实际情况是听众仍能理解“调制语音”中的内容。为排除听觉系统非线性产生语音频谱中某些频率成分并通过“正常”低频通道传输的可能性，研究人员使用中心成分聚焦于语音频谱的窄带噪声来掩蔽语音信号，此时调制语音仍可被理解；而当噪声中心成分聚焦于载波频率时，听众则无法理解任何内容。这表明低频语音信息确实可以通过“高频通道”传输。

基于此，有人提出了“多机制协调”的概念，并指出这一原理可应用于实际通信。比如，在噪声频谱接近语音频谱的嘈杂环境中，发送叠加了“调制语音”的语音信号，有助于接收者理解内容，因为此时环境噪声只能掩蔽语音信号，而无法掩盖调制语音中的信息。

2. 嗅觉系统的工作原理

2.1 嗅觉感受器与信号传导

嗅觉系统是较为简单的感官系统之一，对其研究可为其他感官系统提供基本原理。嗅觉感受器是真正的双极神经元，位于鼻腔深处的一层薄嗅觉上皮中。其轴突构成嗅神经（颅神经I），即初级嗅神经（PON），通过筛骨板进入嗅球。嗅觉感受器的树突只有一个球状末端，上面有许多毛发，这些毛发嵌入每10