Эхолокация: люди способны "видеть" с помощью звука

Для кого-то это может показаться очень и очень странным, однако эхолокация есть не только у летучих мышей и дельфинов (и некоторых других животных), но и у людей. И имеются в виду здесь не специальные приборы, а собственная способность человека ориентироваться в пространстве, улавливая отраженное эхо.

Есть целый ряд свидетельств того, что слепые люди пользуются эхолокацией, чтобы найти какой-то предмет или не наткнуться на какое-то препятствие на пути – они, подобно китам, сильно щелкают языком, чтобы по эху понять, что в комнате стоит стул, и не надо ли слегка пригнуться, чтобы не удариться от слишком низкий дверной проем.


Дэниел Киш - человек который видит благодаря эхолокации

С одной стороны, чего-то подобного можно было ожидать: мозг пытается скомпенсировать отсутствие зрительной информации, обостряя слух насколько можно. Конечно, до летучих мышей человеку все равно далеко, но у тех, у кого есть сильные проблемы со зрением, способность к эхолокации значительно усиливается. Тем не менее, подробно эхолокационные способности у человека почти не изучали, и было не очень понятно, до какой степени их можно развить.

Исследователи из Даремского университета вместе с коллегами из Технического университета Эйндховена и Университета Бирмингема решили узнать, насколько эхолокационные способности позволяют слепым людям «видеть» предметы вокруг себя. В эксперименте участвовали восемь человек, давно потерявшие зрение и успевшие достичь впечатляющих успехов в эхолокации.

Их заводили в комнату, где не было ничего, кроме диска диаметром 17,5 см, сидевшего на шесте, и как раз расположение этого диска нужно было угадать. К добровольцам прикрепляли микрофоны, чтобы точно знать, какие звуки они издают сами и какие звуки к ним возвращаются обратно; сама же комната была полностью звукоизолированной, то есть ничто снаружи помешать эксперименту не могло. Слепые стояли неподвижно, а вот расположение диска менялось: он был по отношению к ним то под одним, то под другим углом.

В статье в Proceedings of the Royal Society B говорится, что участники эксперимента щелкали языком по-разному – пытаясь определить местоположение предмета, они меняли громкость и частоту звуков.

Выяснилось, что лучше всего предмет был «виден» для них, когда он находился прямо перед ними. Также они хорошо его слышали, если он был под углом в 45° и даже в 90° (то есть уже совсем сбоку). Но и когда предмет оказывался за спиной, добровольцы все равно могли определить его местонахождение с помощью эхолокации, правда, уже с меньшей точностью. Например, если угол был 135° – то есть диск ставили сзади и сбоку – то вероятность того, что человек точно определит его местоположение, составляла 80%. Наконец, когда диск ставили прямо за спиной, вероятность того, что его точно прощупают эхолокацией, падала до 50%.

С другой стороны, все равно удивительно, что невидящий человек может с такой точностью узнать, что у него за спиной что-то есть, просто прислушиваясь к эху от собственных щелчков языком. Самое же любопытное было в том, что добровольцы слышали такое слабое эхо, которое, как считается, человеческое ухо слышать уже не может. И это лишний раз демонстрирует, насколько пластичен наш мозг и насколько он способен приспособиться к таким условиям, к которым, казалось бы, приспособиться просто невозможно.

В новой статье, опубликованной в Proceedings of the Royal Society B, Тейлер и её коллега Лайам Норман (Liam J. Norman) пишут о том, как мозг слепых, поднаторевших в эхолокации, воспринимает окружающий мир.

Для сигналов от органов чувств в мозге есть специальные области коры.



Первичная зрительная кора

Например, информация от глаз в первую очередь приходит в первичную зрительную кору в затылочной части мозга. Известно, что в первичной зрительной коре появляется что-то вроде карты местности, то есть когда мы видим два близко расположенных предмета, то и на сетчатке на эти два предмета отреагируют участки, расположенные рядом друг с другом – и когда сигнал от сетчатки пойдёт в мозг, то и в зрительной коре тоже активируются две соседних зоны.

Оказалось, что у людей с эхолотом зрительная кора реагирует точно так же, но на звуки. Авторы работы поставили эксперимент со зрячими людьми, со слепыми, которые не пользовались собственным эхолотом, и со слепыми, которые уже очень хорошо умели ориентироваться по отражённым звукам. Им давали послушать звуки, которые исходили из разных мест в комнате, и одновременно следили за активностью их мозга с помощью магнитно-резонансной томографии.

У тех, кто был профи в эхолокации, звуки активировали зрительную кору, причём так, что в коре появлялась карта местности – как если бы зрительная кора действительно видела окружающее пространство. А вот у зрячих и у тех незрячих, кто эхолокацией не пользовался, никакой звуковой карты в зрительной коре не появлялось.

Кирилл Стасевич