3.2.2　声音的定位机制

在日常生活中，对声音的有效定位十分重要。比如，蝙蝠能够通过回声定位来狩猎，人在穿越马路时对汽车喇叭声的准确定位可能会挽救生命。

听觉系统依靠整合双耳信息来实现定位。试想一下这样的情景，当你闭上眼睛并捂住一只耳朵时，一只鸟从头上飞过，此时对鸟的定位与双耳定位时的情况无异。但若通过说话声音对人进行定位，耳的定位能力就会下降。这是由于我们对声音的定位机制在水平平面和垂直平面是不一样的。水平定位需要对到达两只耳朵的声音进行比较，而垂直定位则不需要（图3.2）。

图3.2　两耳强度差作为判定声源位置的依据（摘自Neuroscience：Exploring the Brain［2］）（书后附彩插）

（a）当声音来自右侧时；（b）当声音来自正前方；（c）当声音来自斜向方

当高频声音来自右侧时，声音通过头颅到达左耳会有某种衰减，因此左耳的声音强度低于右耳，说明声音来自右方。当声音来自正前方，则对脑后形成声音屏蔽，但是声音到达两耳的强度是相同的。当声音来自斜向方，将对左耳形成部分屏蔽。

首先我们来介绍下水平平面的声音定位机制。声音到达双耳的时间差称为耳间时差。这个容易理解，如果一个声音突然从你的左面传来，先到达你的左耳，再传入右耳，这中间的时间差就叫作耳间时差。一般频率为20～2 000 Hz范围内的声音能够通过双耳时差进行声音定位。对于2 000～20 000 Hz范围内的声音，由于声波波长小于双耳间距离，利用时间差定位的方法不再有效，此时大脑会通过耳间声音强度的差别（即双耳强度差异）进行定位。由于声音通过头颅时会形成某种衰减，因此如果声音从右边传来，左耳所接收到的声音强度会低于右耳，反之亦然。接着神经元会利用声音强度差对声音进行定位。由于低频声波能够绕过头部，故而低频声波到达双耳的强度大致一样，因此低频声波能够通过双耳时间差进行定位。高频声波通过双耳强度进行判断，大脑根据判断耳间时间和耳间声音强度的差别，实现水平定位。

在垂直平面上，耳间时差和双耳强度差异没有太大变化，因此无法通过双耳时差和双耳强度差异进行垂直定位。那么我们是通过何种机制进行垂直定位呢？前文中，我们已经了解了耳郭具有不规则的褶皱，这些褶皱对输入的声音形成反射。当声源沿着垂直方向移动时，直接通路和反射通路之间的延迟也会发生改变。这种直接和反射声组成的复合声，在来自上方和下方时具有微小的不同。另外，当声源位置较高时，外耳使高频声更有效地进入耳道。若耳郭被覆盖，垂直平面的声音定位将受到严重损害。