L与R不等周期脉冲序列的处理机理

在现实环境中，海豚等动物发出的声音并非是单纯音，因此还需研究声音频率随时间变化时的相位差测量，这需要采用广义圆映射。脉冲序列周期随时间变化，两者关系式为

设两序列的相位差定义为

为了不失一般性，采用如图8.12所示的频率曲线。图8.12表示不同tp对应的脉冲频率随时间变化的规律曲线。考虑到神经元本身的特点，脉冲频率增加到1000Hz 后都保持1000Hz 的频率。分别以图8.12中三种信号作为图8.11中的R 和L 信号，且输入波形最大幅值Im=3.0μA 时，经计算机仿真计算，得到类似于表8.4和表8.5中所示的结果，见表8.6、表8.7、表8.8（tp分别对应-0.01ms、-0.02ms、-0.03ms）。

图8.11　计算两脉冲序列相位差回路，L、R、C 均为神经脉冲序列

图8.12　不同tp 下的脉冲序列频率曲线，频率增加到1000Hz 后就保持为1000Hz

表8.6　输入信号相位差与输出脉冲序列时间长短的关系（第15 个输出脉冲发生时刻）(www.xing528.com)

表8.7　输入信号相位差与输出脉冲序列时间长短的关系（第16 个输出脉冲发生时刻）

表8.8　输入信号相位差与输出脉冲序列时间长短的关系（第17 个输出脉冲发生时刻）

从表8.6至表8.8可以看出，随着相位差α 增加，输出同样的脉冲数所需时间就增加，在表中相位差α 最大只取0．25。根据计算机实验数据可看出，若α 再增加，线性度会很差，甚至减少，为什么会这样？其实这不稀奇，因为α=0 和α=1 是一样的，只有中间的α 变小，所以在（0，1）范围内α 不是单调变化的。不管外界声音如何变，脉冲序列中总是保持在几百赫兹的频率。海豚的两耳之间距离一般不超过0.5m，假设水中声速是1450m／s，0.5m 的距离差只能引起0.5ms 以下的时间差。则如果脉冲序列频率是500Hz，最大相位差α 也小于0.25。对于蝙蝠，这一最大相位差的值还将更小。因此，表中的计算范围已基本符合生物系统的情况。

关于利用双耳听到的幅值差确定声源方向研究的文献较少。这可能是因为时间差测量属于定性方法，关于此有Jefferess 的ITD 模型；但是比较信号强弱属于定量研究，神经信息研究中，定量研究还没有很好地展开，目前没有比较信号强弱的模型。

其实信号的幅值变化可以变为脉冲序列的频率变化，两个不同频率的差测量就代表了两耳幅值差定向的机理（在这方面我们也初步做了一些工作），这就是第6 章讨论的两神经脉冲序列之间的差值，只要借助一个抑制性细胞就可实现。