动听的音符【人耳如何分辨动听音符】

　　一个生物学研究小组采用了一个数学模型，解释了人类耳内神经是如何分辨出“和谐”音符的。和谐的音符能激发耳内神经元的规律运动，不和谐的噪音则让神经元的活动趋于紊乱。 　　在钢琴键盘上同时摁下C和E两个键，大三度和弦的和谐动听声音便会传入耳中。这种“和谐动听”的感觉，源自于C音和E音的振动频率相符。听起来非常和谐的协和音程，两个音的振动频率能够约分形成数字较小的比例，例如两个八度音振动频率是2：1，大五度为3：2，大三度为5：4。到底人的耳朵和大脑是如何精确地分辨这样的比例、并感受到“和谐”和“不和谐”的？意大利帕勒莫大学的生物物理学家伯纳多兹帕尼奥洛以及他的研究伙伴们，用一个简单的神经学模型解释了这一原理。
　　人的耳膜跟随声波振动，并带动内耳里一个螺旋形的基底膜（我们称之为耳蜗）一起振动。基底膜受振动的位置与声波的频率高低一致――高频的声波能让基底膜更尖端的部位振动。然后，振动频率的信息通过神经元传递到大脑中。
　　兹帕尼奥洛等人发现，神经元之间的简单回路对声音的辨别有作用。它们用一个简单的三神经元数学模型来模拟声波在“基底膜-神经元-大脑”之间的传递。基底膜上的两个神经元被设置为“感应器”，它们分别感应到不同频率的声音，把信号传递给第三个“中间神经元”，这个“中间神经元”再将两个信号合二为一。三个神经元的工作模式完全模拟真正的神经元，即刺激神经元让其电压越来越高，直到神经元释放一个冲动、电压恢复、休息并准备进入下一个循环。
　　研究人员分析了这个模型输出的信号，并得出了简明而清晰的结论：当神经元接受协和音程（例如钢琴上的大三度）时，中间神经元传递出的合并信号显示出的波形是清晰、圆滑的；而接受非协和音程时，中间神经元传导出的信号则比较模糊。在经过大量的取样分析之后，研究人员得出结论，非和谐音程的信号输出表现得更加不规则，也就是说，中间神经元输出信号的规律程度能够很好地反映音符的和谐与否。
　　（摘自果壳网）