.....Fisiología del Sistema auditivo:
En este capítulo se describen los conceptos y fenómenos relacionados con la percepción del sonido. Para ello, se estudiarán y discutirán en forma cualitativa los resultados de numerosos experimentos psicoacústicos que aparecen en la literatura, y se justificarán (siempre que sea posible) en términos de la estructura y fisiología del aparato auditivo.
No todos los fenómenos perceptuales auditivos están relacionados directamente con un fenómeno físico sino que reflejan un cojunto muy complejo de relaciones que , para poder ser descritos, requieren de calificativos subjetivos de difícil repetibilidad entre observadores. Esto se puede observar en la figura IV.1.
El ser humano es capaz de detectar únicamente aquellos sonidos que se encuentren dentro de un determinado rango de amplitudes y frecuencias. En este sentido, se puede establecer una analogía entre el aparato auditivo y un sistema electrónico de audio: en base al concepto convencional del rango dinámico [1].
Se define el rango dinámico del oído como la relación entre la máxima potencia sonora que éste puede manejar y la mínima potencia necesaria para detectar un sonido. Asimismo, el rango de frecuencias asignado convencionalmente al sistema auditivo va desde los 20 Hz hasta los 20 kHz, aun cuando este rango puede variar de un sujeto a otro o disminuir en función de la edad del sujeto, de trastornos auditivos o de una pérdida de sensibilidad (temporal o permanente) debida a la exposición a sonidos de elevada intensidad [2].
Ahora bien, la sensibilidad del sistema auditivo no es independiente de la frecuencia; por el contrario, dos sonidos de igual presión sonora pueden provocar distintas sensaciones de intensidad o "sonoridad", dependiendo de su contenido espectral [3].
Estos tres parámetros del oído (rango dinámico, respuesta en frecuencia y sensibilidad en función de la frecuencia) se resumen en la siguiente figura, que ilustra el área de audición [2].
El extremo superior del rango dinámico está dado por el umbral de dolor, el cual define las presiones sonoras máximas que puede soportar el oído. Más abajo de este nivel, se encuentra el límite de riesgo de daños, el cual representa un umbral de presión sonora que no debe sobrepasarse por más de un cierto período de tiempo (ocho horas diarias por día laboral), o de lo contrario puede producirse un pérdida de sensibilidad permanente.
El extremo inferior, denominado umbral de audibilidad (UA), representa la sensibilidad del aparato auditivo, es decir, el valor mínimo de presión sonora que debe tener un tono para que éste sea apenas perceptible. De la Fig. IV.2 resulta obvio que esta sensibilidad depende de la frecuencia de la señal sonora; a modo de ejemplo, un tono de 1 kHz y 20 dB SPL será audible (está por encima de la curva), mientras que un tono de 50 Hz e igual nivel será inaudible (está por debajo de la curva).
Como se ve en la Fig. IV.2, el aparato auditivo es capaz de operar sobre un rango de presiones sonoras muy amplio (unos 150 dB). Las presiones sonoras correspondientes al mínimo del umbral de audibilidad (Å 0 dB SPL) equivalen a desplazamientos de la membrana basilar inferiores a 10&endash;10 m, distancia comparable al diámetro de un átomo [4]. Tan extraordinaria sensibilidad se debe a los mecanismos activos y no lineales descritos en la sección III.6.3; es decir, a la acción combinada de varias células ciliares externas sobre cada célula interna [2].
La sensibilidad del aparato auditivo puede variar considerablemente de un sujeto a otro; además, como se verá más adelante, puede cambiar según las condiciones de propagación del sonido. Por esta razón, resulta conveniente definir un umbral de audibilidad promedio, también llamado mínimo campo audible promedio; éste se representa mediante una curva que indica la presión sonora de un tono puro de larga duración (> 200 ms), el cual se propaga en condiciones de campo libre y en ausencia de cualquier otro sonido, y que puede ser detectado por el 50% de una población de sujetos jóvenes (entre 18 y 25 años) y audiológicamente normales [3] [5].
Los valores medios del umbral de audibilidad han sido objeto de un proceso de estandarización, descrito en un documento de la ISO [25].
Dado que el UA así definido representa un promedio, algunos sujetos serán capaces de percibir tonos que se encuentren por debajo de esta curva, como se ve en la Fig. IV.3. Stuart [5] indica que algunos individuos jóvenes pueden detectar tonos que se encuentran 20 dB por debajo del UA promedio. Asimismo, si bien la curva del UA promedio es razonablemente "suave", mediciones cuidadosas revelan que en cada sujeto dicha curva de sensibilidad puede presentar fluctuaciones del orden de 10 dB en intervalos de frecuencia pequeños (de menos de 100 Hz)2.
Por lo tanto, es preciso tener en mente que el umbral de audibilidad promedio no representa un límite absoluto, sino una medida estadística asociada con la probabilidad de detección de un tono de determinada frecuencia y amplitud y que, por ende, debe ser empleado con cautela; por ejemplo, si el UA promedio se utiliza en un sistema que evalúa la calidad del sonido sometido a algún proceso de codificación, puede proporcionar resultados optimistas e inducir a errores [6].
La sensibilidad del sistema auditivo humano disminuye con la edad, especialmente en las altas frecuencias, debido al deterioro de las células ciliares del órgano de Corti; esto se refleja en el aumento del UA que se observa en la Fig. IV.4.
El umbral de audibilidad no sólo es función del sujeto y de los parámetros ya mencionados, sino que además presenta una dependencia con respecto al modo de propagación de las ondas sonoras.
La curva del UA promedio antes definida corresponde a sonidos que se propagan en forma de ondas viajeras planas, y que inciden frontalmente sobre la membrana timpánica (condición de "campo libre").
Ahora bien, el modo de propagación de "campo libre" sólo es posible en ambientes anecoicos o utilizando audífonos cuya respuesta en frecuencia haya sido adecuadamente corregida [2]; sin embargo, en situaciones cotidianas (ambientes reverberantes; aplicación directa del sonido, sin audífonos) las características en frecuencia del lugar en el cual se encuentre el sujeto, por una parte, y la difracción provocada por la cabeza y el pabellón auricular (ver sección III.2.2), por otra, hacen que la propagación del sonido se asemeje a la condición de "campo difuso", en la cual el sonido incide desde todas las direcciones posibles. En esta condición, la sensibilidad del oído varía notablemente, como se observa en la Fig. IV.5.
