imported>Chenspec: הוספת קטגוריה:עיבוד אותות באמצעות HotCat

2026-01-07T07:18:10Z

הוספת קטגוריה:עיבוד אותות באמצעות HotCat

דף חדש

[[קובץ:Double_well.png|ממוזער|שמאל]]
'''תהודה אקראית''' (SR - Stochastic Resonance) היא תופעה של שיפור [[אות (תקשורת)|אותות]] בעקבות [[רעש (פיזיקה)|רעש]] על יד הגדלת [[יחס אות לרעש|היחס בין האות לרעש]]{{הערה|שם=Söderlund2010|Söderlund, G.,B.W., Sikström, S., Loftesnes, J. M., & Sonuga-Barke, E. (2010). The effects of background white noise on memory performance in inattentive school children. Behavioral and Brain Functions, 6, 55. }}.
הרעש יכול להיות [[אקראיות|אקראי]] או [[פרקטל]]י והוא יכול להתקיים בתוך ה[[מערכת]] או להתווסף אליה ממקור חיצוני כלשהו{{הערה|שם=BinderE2009|Binder, M. D., Hirokawa, N., Windhorst, U., & Hirsch, M. C. (2009). Encyclopedia of Neuroscience. Springer.}}.

תהודה אקראית מתרחשת בכל [[מערכת תקשורת]] מבוססת-סף, המחייבת מעבר של סף מסוים לצורך [[קליטה|קליטת]] האות{{הערה|שם=Söderlund2010}}.
בהתאם לכך, במערכות לא ליניאריות מסוימות כמו [[מעגל חשמלי|מעגלים חשמליים]] ו[[מערכות חישה]] [[ביולוגיה|ביולוגיות]] הנוכחות של רעש יכולה להעצים את היכולת לאתר אותות חלשים{{הערה|שם=Wiesenfeld1995|Wiesenfeld, K., & Moss, F. (1995). Stochastic resonance and the benefits of noise: from ice ages to crayfish and SQUIDs. Nature, 373(6509), 33-36.}}.

ניתן למצוא תהודה אקראית ב[[טבע]] בכל מערכת דינמית שאינה ליניארית, אשר אינה עובדת ברמה האופטימלית שלה{{הערה|שם=Söderlund2010}}.

==תהודת סף אקראית==
תהודת סף אקראית (threshold stochastic resonance (tSR, היא מצב שבו אות תת-סיפי שאינו ניתן לאיתור ורעש שעובר את הסף באופן אקראי ואינו מספק מידע אודות האות מתקיימים ביחס אופטימלי. במצב זה ההסתברות של הרעש לעבור את הסף מושפעת מאפנון האמפליטודה של האות ובכך מספק מידע אודותיו{{הערה|שם=Ward2006}}.

==מנגנונים פיזיולוגיים ועצביים==
על פי רוב, הרעש נתפס כמזיק לתפקוד [[הכרה|הקוגניטיבי]]{{הערה|שם=Söderlund2007|Söderlund, G., Sikström, S., & Smart, A. (2007). Listen to the noise: noise is beneficial for cognitive performance in ADHD. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 48(8), 840-847.}}.
עם זאת, התופעה של תהודה אקראית נמצאת גם ב[[מערכת העצבים]]{{הערה|שם=Söderlund2010}}, כך שכמות מסוימת של רעש יכולה דווקא להיטיב עם התפקוד הקוגניטיבי{{הערה|שם=Söderlund2007}}.
תהודה אקראית יכולה להעצים את התפקוד הקוגניטיבי משום שהיעדר מוחלט של רעש הוא לא המצב המיטבי עבור יכולת האיתור של אותו חלשים במערכות לא ליניאריות, כמו מערכת ה[[תפיסה]] של יצורים חיים. למעשה, קיימת רמת רעש אידיאלית שבה יכולת הקליטה של אותות חלשים מוגברת{{הערה|שם=Ward2006}}. היחס בין התפקוד הקוגניטיבי לרמת הרעש הוא בצורת '∩', כך שהביצוע המיטבי מתרחש ברמות רעש מתונות{{הערה|שם=Söderlund2010}}.
כתוצאה מכך הוספת כמות קטנה של רעש למעגל עצבי יכולה להגביר את הסנכרון בין רכיביו. לעומת זאת הוספה של כמות גדולה עלולה לשבש פעילות סינכרונית{{הערה|שם=Ward2006|Ward, L. M., Doesburg, S. M., Kitajo, K., MacLean, S. E., & Roggeveen, A. B. (2006). Neural synchrony in stochastic resonance, attention, and consciousness. Canadian Journal of Experimental Psychology/Revue canadienne de psychologie expérimentale, 60(4), 319.}}.
דוגמה פשוטה ליתרון של תהודה אקראית היא באיתור של אותות [[חוש]]יים{{הערה|שם=Söderlund2010}}.
כאשר מוצג [[קול|צליל]] חלש הנמצא מתחת לסף ה[[שמיעה]], ניתן לגלות אותו לאחר שרעש אקראי או [[רעש לבן]] מתווסף לאות{{הערה|שם=Söderlund2010}}.

רעש שנמצא ב[[סביבה (פסיכולוגיה)|סביבה]] החיצונית של ה[[אדם]] ו[[קלט|נקלט]] על ידי [[מערכות חישה|החושים]] שלו, מכניס רעש למערכת העצבית באמצעות תהליכי ה[[תפיסה]]{{הערה|שם=Söderlund2007}}. בנוסף, גם תאי עצב יכולים ליצור כמות משמעותית של רעש פנימי{{הערה|שם=Wiesenfeld1995|Wiesenfeld, K., & Moss, F. (1995). Stochastic resonance and the benefits of noise: from ice ages to crayfish and SQUIDs. Nature, 373(6509), 33-36.}}. הרעש הפנימי של מערכת העצבים מקושר לרמות הרקע (tone) של המוליך העצבי דופמין{{הערה|שם=Söderlund2010}} והוא מאפשר לשפר את התפקוד של מערכת העצבים גם בסביבות [[שקט]]ות שבהן לא קיים רעש חיצוני{{הערה|שם=Wiesenfeld1995}}.
מכאן שהדופמין תורם לעיבוד אותות מיטבי של מערכת העצבים על ידי שיפור [[יחס אות לרעש]]{{הערה|שם=Kroener2009|1=Kroener, S., Chandler, L., Phillips, P. M., & Seamans, J. K. (2009). [http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0006507#pone-0006507-g008 Dopamine Modulates Persistent Synaptic Activity and Enhances the Signal-to-Noise Ratio in the Prefrontal Cortex.] Plos ONE, 4(8), 1-14.}}{{הערה|שם=Bertolino2008|Bertolino, A., Di Giorgio, A., Blasi, G., Sambataro, F., Caforio, G., Sinibaldi, L., ... & Dallapiccola, B. (2008). Epistasis between dopamine regulating genes identifies a nonlinear response of the human hippocampus during memory tasks. Biological psychiatry, 64(3), 226-234.}}.
לא רק זאת, אלא שהשיא של עקומת התהודה האקראית של מערכת העצבים תלוי ברמת [[מוליך עצבי|המוליך העצבי]] [[דופמין]]{{הערה|שם=Söderlund2007}}.
בהתאם לכך, הקשר בין הדופמין לתפקודים קוגניטיביים אינו ליניארי אלא בעל צורה של U הפוכה, כך שעודף או חוסר של דופמין יכולים להוביל לפגיעה בתפקוד{{הערה|שם=Cools2011|Cools, R., & D'Esposito, M. (2011). Inverted-U–Shaped Dopamine actions on human working memory and cognitive control. Biological psychiatry, 69(12), e113-e125.}}{{הערה|שם=Arnsten2011|Arnsten, A. F. (2011). [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3145207/ Catecholamine influences on dorsolateral prefrontal cortical networks]. Biological psychiatry, 69(12), e89-e99.}}.

נמצא שרעש יכול לשפר את התפקוד הקוגניטיבי של אנשים עם [[הפרעת קשב, ריכוז והיפראקטיביות|הפרעת קשב]], אך לפגוע בתפקוד של אנשים ללא הפרעת קשב{{הערה|שם=Söderlund2007}}.
כדי ליצור אופטימיזציה של התהודה האקראית עבור אנשים עם הפרעת קשב באמצעות רעש חיצוני, הרעש צריך להיות מתמשך באופן שאינו [[הסחת דעת|מסיח]] את תשומת הלב וברמת אנרגיה גבוה בכל התדירויות, כמו למשל: [[רעש לבן]] ו{{אנ|Pink noise|רעש ורוד}}{{הערה|שם=Söderlund2007}}.

==ראו גם==
* [[תהליך סטוכסטי]]

==קישורים חיצוניים==
{{ויקישיתוף בשורה}}
* {{MathWorld}}

==הערות שוליים==
{{הערות שוליים|יישור=שמאל}}

[[קטגוריה:גלים]]
[[קטגוריה:תהליכים סטוכסטיים]]
[[קטגוריה:רעש]]
[[קטגוריה:עיבוד אותות]]

תהודה אקראית - היסטוריית גרסאות

imported>Chenspec: הוספת קטגוריה:עיבוד אותות באמצעות HotCat