听觉系统侧抑制原理-理论神经信息学初探

在视觉系统中存在侧抑制现象，后来人们把侧抑制原理用在图像处理上，使图像轮廓清晰，效果很好［30］。在听觉系统中也存在类似的侧抑制现象，有的文献称它为双音抑制（two-tone suppression）［2］现象，也有些文献直接称它为听觉侧抑制现象。

越来越多的实验表明，侧抑制存在于各种感觉系统中。为了证明侧抑制在听觉系统中的重要性，Georg von Békésy（对听觉系统的研究，使他成为1961年诺贝尔生理学或医学奖的获得者）设计了一个简单的实验［31］，如图8.14所示。等间隔放置一排20～40 个相同型号的扩音器，所有扩音器用同一电源供电，且确保每个喇叭声音强度是相同的，但是每个扩音器发出不同频率的声音。当观察者从这排扩音器前走过时，听到的不是所有扩音器声音的组合，而是单个扩音器的声音，即最靠近观察者的扩音器的声音，其他扩音器的声音则被抑制了。

图8.14　Békésy 听觉侧抑制实验示意

Kral 和Majernlk 提出了一种计算机仿真模型，用来模拟听觉系统中的侧抑制神经网络，该模型的结构如图8.15所示。它是一个多层无反馈的神经网络模型，第k 层的每个处理单元连接到第k+1 层的处理单元。假设第k 层中第x 个处理单元的输出为φk（x），则第k+1 层的处理单元的输出为

图8.15　计算机仿真模型［32］(www.xing528.com)

式中，w（x）为抑制权值，只有当x=i 时才是兴奋权值，其余为抑制权值；M 为抑制作用的范围；θ 为神经元的阈值；f 是一个线性阈值函数

这个听觉侧抑制模型的仿真结果表明，侧抑制具有锐化输入刺激波形，增强对比度，抑制随机噪声、边缘效应等作用。

更多关于侧抑制的内容可参见第10 章。