Recognition and classification of noise signals by dolphins under conditions of noise interference and spatial uncertainty of their simultaneous presentation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The ability of dolphin`s auditory system to recognize and classify noise signals according to certain invariant features under the influence of noise interference and spatial uncertainty of their simultaneous presentation was studied. The bottlenose dolphins trained to differentiate such signals had to solve this problem under conditions simulating real marine ones, when the perception of a useful signal occurs against the background of similar signals and noise interference. First, the noise signals were sequentially presented to the animal against the background of white masking noise. Further the dolphin had to identify a signal of a positive class from several simultaneously sounding sound sources. The efficiency of the animal was evaluated at several given levels of noise interference. In this case, the actual noise interference was both white noise and simultaneously sounding negative signals. It`s shown that the efficiency and noise immunity of dolphin`s auditory system depend on the degree of alternativeness of the spatial uncertainty of the simultaneous presentation of signals.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. V. Akhi

Federal State Budgetary Institution of Science Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry named after. THEM. Sechenov RAS

Author for correspondence.
Email: andrey.akhi@gmail.com
Russian Federation, M. Torez Ave. 44, St. Petersburg, 194223

References

  1. Au W.W.L. The Sonar of Dolphins. New York: Springer-Verlag, 1993. 227 p.
  2. Белькович В.М., Дубровский Н.А. Сенсорные основы ориентации китообразных. Л.: Наука, 1976. 203 с.
  3. Дубровский Н.А. Эхолокационный анализатор черноморской афалины // Черноморская афалина Tursiops truncatus ponticus. Морфология. Физиология. Акустика. Гидродинамика. Под ред. Соколова В.Е., Романенко Е.В. М., 1997. 672 с.
  4. Романенко Е.В. Акустика дельфинов и рыб (обзор) // Акуст. журн. 2019. Т. 65. № 1. С. 82−92.
  5. Попов В.В., Супин А.Я. Слух китов и дельфинов. KMK Scientific Press, 2013. 220 с.
  6. Попов В.В., Клишин В.О., Нечаев Д.И., Плетенко М.Г., Рожнов В.В., Супин В.Я., Сысуева Е.В., Тараконов М.Б. Влияние шума на слуховые пороги кита белухи // Докл. Акад. наук. 2011. Т. 440. № 4. С. 332−334.
  7. Попов В.В., Супин А.Я., Рожнов В.В., Сысуева Е.В., Клишин В.О., Нечаев Д.И., Плетенко М.Г., Тараканов М.Г. Влияние интенсивных шумовых сигналов на слуховую чувствительность белухи (Delphinapterus leucas) // Морские млекопитающие Голарктики. 2012. Т. 2. С. 191−195.
  8. Лямин О.И., Корнева С.М., Рожнов В.В., Мухамедов Л.М. Китообразные и акустический шум; от наблюдений за поведением животных к регистрации физиологических реакций // Морские млекопитающие Голарктики. 2012. Т. 2. С. 41−46.
  9. Southall B.L., Bowies A.E., Ellison W.T., Finneran J.J., Gentry R.Z., Greence C.R., Kasta K.D., Ketlen D.R., Miller J.H., Nachtigal P.E., Richardson W.J., Tomas J.A., Tyack P.L. Marine Mammal Noise Exposure Criteria: Initial Scientific Recommendations // Aquatic Mammals. 2007. V. 33. № 4. P. 1−521.
  10. Бабкин В.П., Дубровский Н.А. О дальности действия и помехоустойчивости эхолокационного аппарата дельфина-афалины при обнаружении различных мишеней // Тр. Акуст. института. 1971. Вып. 17. С. 29−42.
  11. Абрамов А.П., Голубков А.Г., Королев В.И., Фрад-кин В.Б. О помехозащищенности гидролокатора дельфина // Тр. Акуст. института. 1971. Вып. 17. С. 24−28.
  12. Дубровский Н.А., Зориков Т.В., Квижинадзе О.Ш., Кураташвили М.М. Признаковое описание сигналов и принципы его организации в слуховой системе афалины // Акуст. журн. 1991. Т. 37. № 5. С. 933−937.
  13. Зайцева К.А., Королев В.И., Ахи А.В. Распознавание дельфинами Tursiops truncatus классов шумоподобных сигналов // Журн. эвол. биохим. и физиол. 2008. Т. 44. № 2. С. 194−199.
  14. Зайцева К.А., Королев В.И., Ахи А.В. Устойчивость пассивного слуха дельфина Tursiops truncatus к деформации спектра низкочастотного шума // Журн. эвол. биохим. и физиол. 2012. Т. 48. № 6. С. 573−578.
  15. Зайцева К.А., Королев В.И., Ахи А.В. Чувствительность слуха дельфина Tursiops truncatus к полосовой фильтрации спектра низкочастотного шума // Журн. эвол. биохим. и физиол. 2015. Т. 51. № 2. С. 130−136.
  16. Зайцева К.А., Королев В.И., Ахи А.В., Бутырский Е.Ю. Восприятие дельфином Tursiops truncatus шумов с нестабильной во времени частотной модуляцией их тональных компонент // Журн. эвол. биохим и физиол. 2017. Т. 53. № 3. С. 215−217.
  17. Ахи А.В. Эффективность идентификации дельфинами (Tursiops truncatus) классов сложных шумоподобных сигналов в условиях пространственной неопределенности их одновременного предъявления // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2023. Т. 16. № 1. С. 90−97.
  18. Рябов В.А. Роль асимметрии левого и правого наружного уха дельфина афалина (Tursiops truncatus) в пространственной локализации звука // Акуст. журн. 2023. Т. 69. № 1. С. 101−114.
  19. Альтман Я.А. Пространственный слух. СПб.: Институт физиологии им. И.П. Павлова, 2011. 312 с.
  20. Grinnell A.D. Mechanisms of overcoming interference in echolocating animals // Animal sonar system. Biology and bionics. 1967. V. 1. Ed. Busnel R.G. JNRA-CNRZ. P. 451−481.
  21. Дьяченко С.М., Королев Л.Д., Резвов Р.Н., Чемоданов Б.К. Исследования способности дельфина-афалины определять направление на источник шумового сигнала // Тр. Акуст. института. 1971. Вып. 17. С. 43−46.
  22. Зайцева К.А., Акопиан А.И., Морозов В.П. Помехоустойчивость слухового анализатора дельфина как функция угла определения помехи // Биофизика. 1975. Вып. 3. С. 519−521.
  23. Мамакин Ю.М. Характеристики бинаурального анализатора слуховой системы человека в свободном звуковом поле // Биофизика. 1974. Т. 19. Вып. 6. С. 1−69−1076.
  24. Айрапетьянц Э.Ш., Константинов А.И. Эхолокация в природе. Л.: Наука, 1974. 512 с.
  25. Лапшин Д.Н. Функционирование слуховой системы комаров (Diptera Culicidae) в условиях имитации полета // Сенсорные системы. 2014. Т. 28. № 3. С. 52−67.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Temporal and spectral structures of signals. (a) — Temporal structure of signals. T — period of repetition of a group of pulses in a sequence. T₁ = 736 μs, T₂ = 4480 μs, T₃ = 2080 μs. τ — minimum duration of one pulse in each operating mode: τ₁ = 92 μs, τ₂ = 560 μs, τ₃ = 260 μs (T = 8τ). (b) — Spectral structure of signals. The abscissa axis is the frequency, the ordinate axis is the amplitude of the spectral components.

Download (926KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Experimental setup. (a) — Alternative (out of two) spatial selection of a positive class signal. No. 1 and No. 2 — signal hydrophones (black dots) and noise interference hydrophones (white circles). The white circle at the bottom is the starting position manipulator. (b) — Multi-alternative (out of three) spatial selection of a positive class signal. No. 1, 2, 3 — hydrophones similar to Fig. 2a.

Download (219KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences