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Caffey
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ZEBOV
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1496 Messaggi

Inserito il - 01 settembre 2010 : 21:40:49  Mostra Profilo  Visita l'Homepage di Caffey Invia a Caffey un Messaggio Privato  Rispondi Quotando
Ciao ragazzi. Mi scuso in anticipo per la lunghezza del post ma ho bisogno di descrivere un po' la cosa.

Sto studiando l'apparato uditivo e quando il testo spiega come viene codificata la frequenza e l'intensità di un suono, mi parla di phase locking ma io non capisco la spiegazione. Ho provato a vedere anche da altre fonti ma non mi risolvono il problema. Cito qui la porzione dei testi che ho letto:
Citazione:
da Fisiologia Umana a cura di Fiorenzo Conti
Inoltre, almeno per le basse frequenze, fino a 4000 Hz, l'attività di questi neuroni [quelli del ganglio del Corti] può essere in relazione con la fase dello stimolo acustico. A queste frequenze, infatti, il potenziale di recettore oscilla riproducendo l'andamento dell'onda sonora. Dato che la liberazione del neurotrasmettitore avviene più probabilmente durante le fasi di depolarizzazione, i neuroni del ganglio di Corti saranno più facilmente attivati durante questo periodo del ciclo e la distribuzione temporale dei potenziali d'azione sarà correlata con la fase dell'onda sonora (phase locking)

[quote]da Principi di Neuroscienze di E.R. Kandel
In secondo luogo, secondo un codice di frequenza: ogni fibra scarica con una frequenza che è correlata con quella dello stimolo. La codificazione in frequenza riveste particolare importanza quando i suoni sono tanto forti da saturare la frequenza di scarica dei neuroni. Anche se a tali stimoli rispondono fibre aventi frequenze caratteristiche diverse, l'andamento temporale della loro frequenza di scarica fornirà informazioni circa la frequenza dello stimolo.[quote].

Già ho dubbi che i due paragrafi parlino della stessa cosa, ma credo che phase locking e codice di frequenza rappresentino lo stesso concetto.

Da quanto penso di aver capito, significa che fino a 4000 Hz, la frequenza dell'oscillazione della memabrana basilare, quindi del suono, è proporzionale alla frequenza di scarica del neurone. Ma non riesco a capire che cosa c'entra la fase (phase). Io so che la differenza di fase è coinvolta nella localizzazione del suono.

Questa presunta proporzionalità che informazioni aggiuntive fornirebbe? Per codificare la frequenza abbiamo già una distinzione di quali recettori sono attivati lungo la coclea, dal momento che ogni porzione della membrana basilare ha un massimo di oscillazione per una sua frequenza caratteristica.
Per l'intensità il fatto che maggiore è l'intensità e maggiore è la frequenza di scarica del neurone. Viene però rilevata una oscillazione massima di 40 dB, poi è necessario integrare l'informazione di più neuroni attivati dallo stesso recettore che hanno soglie di attivazione diverse (il cosiddetto codice di popolazione).
Non è per caso che questo Phase Locking è la stessa cosa? Cioè che fino a 4000 Hz la frequenza di scarica del neurone è proporzionale alla frequenza dello stimolo, come ho detto prima?

Magari sarà una banalità ma la cosa non mi è per nulla chiara.
Grazie per l'attenzione e mi scuso ancora per la lunghezza del post.

[...] Hunc igitur terrorem animi tenebrasque necessest
non radii solis neque lucida tela diei
discutiant, sed naturae species ratioque. [...]

Titus Lucretius Carus

chick80
Moderatore

DNA

Città: Edinburgh


11491 Messaggi

Inserito il - 01 settembre 2010 : 23:31:12  Mostra Profilo  Visita l'Homepage di chick80 Invia a chick80 un Messaggio Privato  Rispondi Quotando
Premetto che non conosco la fisiologia dell'orecchio, quindi non ti so rispondere dettagliatamente, tuttavia posso spiegarti i concetti di fase e frequenza.

Citazione:
Già ho dubbi che i due paragrafi parlino della stessa cosa, ma credo che phase locking e codice di frequenza rappresentino lo stesso concetto.

Sì e no. Sono concetti strettamente correlati ma non sono lo stesso concetto.

Allora, innanzitutto consideriamo il caso più semplice, cioè quello di un segnale periodico. Gli stessi concetti sono matematicamente applicabili a segnali non periodici e anche a segnali discreti (=non continui), anche se in questi ultimi due casi il significato "fisico" può non essere evidente.

Consideriamo un segnale periodico es. un'onda sinusoidale.
Esso è caratterizzato da una frequenza = numero di oscillazioni/unità di tempo e da una fase, che è un valore compreso fra 0 e 2π che indica a che punto del ciclo di oscillazione il segnale è al tempo 0.

Matematicamente un segnale del genere può essere rappresentato (nella sua forma più "di base") come:


Dove f è la frequenza e θ è la fase.

Ad es. queste due onde, hanno diversa frequenza (la seconda ha più oscillazioni/unità di tempo) e diversa fase (iniziano in punti diversi del ciclo):


Nell'esempio di sopra le due onde hanno una differenza di fase (di π/4) che sarà costante nel corso del tempo: ovvero, per qualsiasi tempo t, θ2(t)-θ1(t) sarà sempre π/4 (modulo 2π).

Ora complichiamo un po' le cose e consideriamo un segnale che cambia la sua frequenza o la sua fase nel corso del tempo, ad es. il classico esempio di un "chirp lineare":



E' chiaro che per questo segnale non possiamo definire UNA frequenza ed UNA fase. Dobbiamo dunque ricorrere alla definizione di un frequenza (o una fase) istantanea, cioè definita per ogni punto del segnale. Non entro nei dettagli di come farlo, perchè richiede concetti matematici piuttosto complessi (pun intended ).
(nota che questi concetti sono ovviamente applicabili anche al caso dei segnali regolari di cui sopra)

E finalmente arriviamo al concetto di phase locked signal: due segnali sono phase locked in una certa finestra di tempo se, ad ogni istante di tempo in quella finestra, la fase dei due segnali è la stessa. I due segnali possono partire con una fase diversa ed in seguito riallinearsi per avere la stessa fase (es. in seguito ad uno stimolo sonoro nell'esempio dell'orecchio). Questo tipo di phase locking è detto 1:1 phase locking, ovvero per ogni ciclo del segnale 1 ci sarà un ciclo del segnale 2. E' possibile avere phase locking di ordine maggiore es. 2:1 (2 cicli di un segnale durante 1 ciclo dell'altro) o anche più complessi, es 5:3. Puoi trovare molta letteratura a riguardo ad es. cercando dei papers sulle interazioni fra ECG e attività respiratoria.

E' chiaro che per avere un phase locking 1:1 i due segnali devono avere la stessa frequenza, mentre ad es. per un locking 2:1 uno deve avere frequenza doppia dell'altro.

Nota inoltre che benchè molti di questi concetti sembrino "banali" quando applicati a segnali periodici e con frequenze costanti, la cosa diventa molto più complessa quando si passa a segnali non periodici o segnali discreti.

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Caffey
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ZEBOV

Città: Perugia


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Inserito il - 02 settembre 2010 : 09:09:30  Mostra Profilo  Visita l'Homepage di Caffey Invia a Caffey un Messaggio Privato  Rispondi Quotando
La differenza tra fase e frequenza la conoscevo già, grazie. Dopotutto ho fatto il liceo scientifico.
Mi riferivo ai due paragrafi come se dicessero la stessa cosa perché non avevo idea di cosa fosse questo phase locking. Mi sembrava infatti strano che lo fossero proprio perché parlava di "phase" che c'entra poco con la frequenza...
Adesso ho capito perfettamente cosa sia il phase locking e i conti cominciano a tornare. In sostanza la frequenza del suono, se inferiore a 4000 Hz, è phase locked con la frequenza di scarica del neurone (anche se questa frequenza non è necessariamente la stessa). Continuo a non capire che maggiori informazioni possa fornire, visto che c'è già la specificità di posizione, però magari aumenta ulteriormente la discriminazione del suono che non fa mai male.

Grazie 1000 Chick.

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Titus Lucretius Carus
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chick80
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Inserito il - 02 settembre 2010 : 14:38:35  Mostra Profilo  Visita l'Homepage di chick80 Invia a chick80 un Messaggio Privato  Rispondi Quotando
Come dicevo, non sono esattamente un esperto dell'apparato uditivo... quindi purtroppo non ti so dare più info, sorry! magari qualcun altro saprà darci più info.

Non sono in Francia al momento, ma in ufficio ho un sacco di letteratura a riguardo del phase locking, quando torno se vuoi ti scrivo un po' di referenze (fra un paio di settimane)

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