Echolokacja: ludzie są w stanie „widzieć” dźwiękiem

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Niektórym może się to wydawać bardzo, bardzo dziwne, ale echolokacja dotyczy nie tylko nietoperzy i delfinów (i niektórych innych zwierząt), ale także ludzi. I nie mamy tu na myśli specjalnych urządzeń, ale własną zdolność poruszania się w przestrzeni, wychwytywania odbitego echa.

Istnieje wiele dowodów na to, że niewidomi używają echolokacji, aby znaleźć coś lub nie wpadają na jakąś przeszkodę na swojej drodze - jak wieloryby, stukają językiem z trudem, by odbijać się echem w echu, że w pokoju jest krzesło i robią nie musisz się lekko schylać, aby nie uderzyć ze zbyt niskiego wejścia.

Z jednej strony można by się spodziewać czegoś takiego: mózg stara się zrekompensować brak informacji wzrokowych, maksymalnie wyostrzając słuch. Oczywiście ludziom wciąż daleko do nietoperzy, ale ci, którzy mają poważne problemy ze wzrokiem, zdolność do echolokacji znacznie się zwiększa. Niemniej jednak zdolności echolokacyjne u ludzi nie zostały szczegółowo zbadane i nie było jasne, w jakim stopniu można je rozwinąć.

Naukowcy z University of Durham wraz z kolegami z Technical University of Eindhoven i University of Birmingham postanowili dowiedzieć się, w jaki sposób zdolności echolokacyjne pozwalają osobom niewidomym „widzieć” otaczające ich obiekty. W eksperymencie wzięło udział osiem osób, które dawno straciły wzrok i odniosły imponujący sukces w echolokacji.

Zabrano ich do pokoju, w którym na słupie znajdował się tylko krążek o średnicy 17,5 cm i należało tylko odgadnąć położenie tego krążka. Do wolontariuszy podłączono mikrofony, aby dokładnie wiedzieć, jakie dźwięki wydają sami i jakie dźwięki do nich wracają; sam pokój był całkowicie dźwiękoszczelny, to znaczy nic na zewnątrz nie mogło przeszkadzać w eksperymencie. Zasłona stała nieruchomo, ale zmieniło się położenie dysku: było względem nich pod jednym, potem pod innym kątem.

Artykuł w Proceedings of the Royal Society B mówi, że uczestnicy eksperymentu klikali językami na różne sposoby – próbując ustalić położenie obiektu, zmieniali głośność i częstotliwość dźwięków.

Okazało się, że obiekt najlepiej „widoczny” był dla nich, gdy znajdował się bezpośrednio przed nimi. Dobrze też słyszeli, jeśli był pod kątem 45° lub nawet 90° (czyli całkiem z boku). Ale nawet gdy obiekt znajdował się za plecami, ochotnicy nadal mogli określić jego lokalizację za pomocą echolokacji, choć z mniejszą dokładnością. Na przykład, jeśli kąt wynosił 135° – to znaczy, że krążek był umieszczony z tyłu i z boku – to prawdopodobieństwo, że osoba dokładnie określi jego położenie, wynosi 80%. Wreszcie, gdy dysk został umieszczony bezpośrednio za plecami, prawdopodobieństwo dokładnego sondowania przez echolokację spadło do 50%.

Z drugiej strony wciąż zaskakujące jest to, że osoba niewidoma może wiedzieć z taką dokładnością, że ma coś za sobą, po prostu wsłuchując się w echo własnych kliknięć w język. Najciekawsze było to, że ochotnicy słyszeli tak słabe echo, którego, jak się uważa, ludzkie ucho już nie słyszy. I to po raz kolejny pokazuje, jak elastyczny jest nasz mózg i jak bardzo potrafi przystosować się do takich warunków, do których, wydawałoby się, przystosować się po prostu nie da.

W nowym artykule opublikowanym w Proceedings of the Royal Society B Tayler i jej kolega Liam J. Norman piszą o tym, jak mózg osób niewidomych, które są biegły w echolokacji, postrzega otaczający ich świat.

W mózgu znajdują się specjalne obszary kory mózgowej, które odbierają sygnały ze zmysłów.

Na przykład informacje z oczu docierają przede wszystkim do pierwotnej kory wzrokowej w tylnej części mózgu. Wiadomo, że coś w rodzaju mapy obszaru pojawia się w pierwotnej korze wzrokowej, to znaczy, gdy widzimy dwa blisko siebie oddalone obiekty, wówczas obszary znajdujące się obok siebie zareagują na te dwa obiekty na siatkówce – i kiedy sygnał z siatkówki trafia do mózgu, następnie w korze wzrokowej aktywowane są również dwie sąsiednie strefy.

Okazało się, że u osób z echosondą kora wzrokowa reaguje w ten sam sposób, ale na dźwięki. Autorzy pracy przeprowadzili eksperyment z osobami widzącymi, z niewidomymi, którzy nie korzystali z własnej echosondy oraz z niewidomymi, którzy już bardzo dobrze umieli poruszać się w dźwiękach odbitych. Pozwolono im słuchać dźwięków dochodzących z różnych miejsc w pomieszczeniu i jednocześnie monitorować aktywność mózgu za pomocą rezonansu magnetycznego.

Dla tych, którzy byli profesjonalistami w echolokacji, dźwięki aktywowały korę wzrokową i tak, że w korze pojawiła się mapa obszaru - tak jakby kora wzrokowa rzeczywiście widziała otaczającą przestrzeń. Ale dla widzących i niewidomych, którzy nie korzystali z echolokacji, w korze wzrokowej nie pojawiła się żadna karta dźwiękowa.