stringtranslate.com

Эхолокация человека

Человеческая эхолокация — это способность людей обнаруживать объекты в окружающей их среде, воспринимая эхо от этих объектов, активно создавая звуки: например, постукивая тростью , слегка топая ногой, щелкая пальцами или издавая щелкающие звуки ртом. Люди, обученные ориентироваться с помощью эхолокации, могут интерпретировать звуковые волны, отраженные близлежащими объектами, точно определяя их местоположение и размер.

Фон

Термин «эхолокация» был придуман зоологом Дональдом Гриффином в 1944 году. Но об этом явлении было известно и раньше, например, Дени Дидро сообщил в 1749 году, что слепые люди могут определять местонахождение молчаливых объектов. [1] Эхолокация человека известна и официально изучается, по крайней мере, с 1950-х годов. [2] Раньше эхолокацию человека иногда описывали как «видение лица» или «чувство препятствий», поскольку считалось, что близость близлежащих объектов вызывает изменения давления на кожу. [3] [4] [5] Только в 1940-х годах серия экспериментов, проведенных в Психологической лаборатории Корнелла, показала, что звук и слух, а не изменения давления на кожу, были механизмами, управляющими этой способностью. [1] Область эхолокации человека и животных была рассмотрена в виде книги еще в 1959 году [6] (см. также White и др. (1970) [7] ).

Многие слепые люди пассивно используют естественное эхо окружающей среды, чтобы почувствовать детали окружающей среды; однако другие активно щелкают ртом и могут получать информацию об окружающей среде, используя эхо от этих щелчков. [8] Как пассивная, так и активная эхолокация помогают слепым людям чувствовать окружающую среду.

Те, кто может видеть окружающую среду, часто с трудом воспринимают эхо от близлежащих объектов из-за явления эхоподавления, вызванного эффектом предшествования . Однако при обучении зрячие люди с нормальным слухом могут научиться избегать препятствий, используя только звук, что показывает, что эхолокация является общей человеческой способностью. [9]

Лор Талер руководила исследователями из Даремского университета, чтобы определить, смогут ли они научить людей эхолокации. В течение десяти недель они обучали этому 12 слепых и 14 не слепых людей. [10]

Механика

Зрение и слух схожи в том, что каждый интерпретирует обнаружение отраженных волн энергии. Зрение обрабатывает световые волны, которые распространяются от источника, отражаются от поверхностей в окружающей среде и попадают в глаза. Аналогичным образом слуховая система обрабатывает звуковые волны, когда они распространяются от источника, отражаются от поверхностей и попадают в уши. Обе нервные системы могут извлекать большой объем информации об окружающей среде, интерпретируя сложные закономерности отраженной энергии, которую получают их органы чувств. В случае звука эти волны отраженной энергии называются эхом .

Эхо и другие звуки могут передавать пространственные данные, во многих отношениях сравнимые с теми, которые передаются светом. [11] Слепой путешественник, использующий эхо, может воспринимать очень сложные, подробные и специфические особенности мира с расстояний, далеко не досягаемых самой длинной тростью или рукой. Эхо предоставляет информацию о характере и расположении объектов и особенностях окружающей среды, таких как свесы, стены, дверные проемы и ниши, столбы, бордюры и ступеньки, ящики для цветов, пешеходы, пожарные гидранты, припаркованные или движущиеся транспортные средства, деревья и другая листва, а также гораздо более. Эхо может дать подробную информацию о местоположении (где находятся объекты), размерах (насколько они велики и их общая форма) и плотности (насколько они прочны). Местоположение обычно разбивается на расстояние от наблюдателя и направление (слева/справа, спереди/сзади, высоко/низко). Размер относится к высоте объекта (высокий или низкий) и ширине (широкий или узкий).

Понимая взаимосвязь этих качеств, можно многое понять о природе объекта или нескольких объектов. Например, высокий и узкий объект можно быстро распознать как столб. Объект, высокий и узкий внизу и широкий вверху, будет деревом. Что-то высокое и очень широкое воспринимается как стена или здание. Что-то широкое и высокое посередине и короче с обоих концов может быть идентифицировано как припаркованная машина. Низкий и широкий объект может быть цветочным горшком, подпорной стенкой или бордюром. И, наконец, то, что начинается близко и очень низко, но уходит вдаль по мере того, как поднимается выше, — это набор ступенек. Плотность относится к твердости объекта (твердый/разреженный, твердый/мягкий). Осознание плотности добавляет богатство и сложность имеющейся информации. Например, низкий и твердый предмет можно распознать как стол, а что-то низкое и редкое звучит как куст; но объект высокий, широкий и очень редкий, вероятно, является забором. [12]

Области мозга, связанные с эхолокацией

Слева показана эхо-связанная активность в мозгу человека, рано ослепшего и обученного эхолокатору. В мозгу зрячего человека, не столь тренированного (показано справа), слушающего одно и то же эхо, не наблюдается никакой активности.

Некоторые слепые люди умеют эхолокировать безмолвные объекты, просто щелкая ртом и слушая возвращающееся эхо. Хотя было проведено мало исследований на нейронной основе эхолокации человека, в этих исследованиях сообщается об активации первичной зрительной коры во время эхолокации у слепых экспертов-эхолокаторов. [1] [13] [14] Движущий механизм этого феномена переназначения областей мозга известен как нейропластичность .

В исследовании 2014 года Талера и его коллег [15] исследователи сначала сделали записи щелчков и их очень слабых эхо, используя крошечные микрофоны, помещенные в уши слепых эхолокаторов, когда они стояли снаружи и пытались идентифицировать различные объекты, такие как автомобиль. , флагшток и дерево. Затем исследователи проигрывали записанные звуки обратно на эхолокаторы, пока активность их мозга измерялась с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии . Примечательно, что когда слепым экспертам воспроизводились записи эхолокации, они не только воспринимали объекты на основе эха, но и проявляли активность в тех областях мозга, которые у зрячих людей обычно обрабатывают зрительную информацию, в первую очередь в первичной зрительной. кора или V1. Этот результат удивителен, поскольку зрительные области обычно активны только во время зрительных задач. Области мозга, обрабатывающие слуховую информацию, не активировались звукозаписями сцен на открытом воздухе, содержащими эхо, так же, как звукозаписями сцен на открытом воздухе с удаленным эхом. Важно отметить, что когда тот же эксперимент проводился со зрячими людьми, которые не обладали эхолокацией, эти люди не могли воспринимать объекты, и нигде в мозге не было никакой активности, связанной с эхом. Это говорит о том, что кора слепых эхолокаторов пластична и реорганизуется таким образом, что в вычислении задач эхолокации участвует первичная зрительная кора, а не какая-либо слуховая область.

Несмотря на эти данные, степень, в которой активация зрительной коры у слепых эхолокаторов способствует развитию эхолокационных способностей, неясна. [9] Как упоминалось ранее, зрячие люди обладают способностью эхолокации; однако они не демонстрируют сопоставимой активации в зрительной коре. Это позволяет предположить, что зрячие люди используют для эхолокации области за пределами зрительной коры.

Известные случаи

Дэниел Киш

Эхолокация получила дальнейшее развитие Дэниела Киша, который работает со слепыми через некоммерческую организацию World Access for the Blind . [16] Он ведет слепых подростков в походы и катание на горных велосипедах по дикой местности и учит их безопасному перемещению в новых местах с помощью техники, которую он называет «FlashSonar». [17] Кишу удалили глаза в возрасте 13 месяцев из-за рака сетчатки . Он научился щелкать языком по небу, когда был еще ребенком, и теперь обучает других слепых людей использованию эхолокации и тому, что он называет «перцептивной подвижностью». [18] Хотя поначалу Киш сопротивлялся использованию трости для передвижения, рассматривая ее как «инвалидное» устройство и считая себя «вообще не инвалидом», он разработал технику, используя свою белую трость в сочетании с эхолокацией для дальнейшего расширения своей мобильности. [18]

Киш сообщает: «Ощущение образности очень богато для опытного пользователя. Можно получить ощущение красоты, резкости или чего-то еще — как по звуку, так и по эху». [17] Он способен отличить металлический забор от деревянного по информации, возвращаемой эхом о расположении конструкций забора; в очень тихих условиях он также может услышать более теплое и глухое эхо от дерева по сравнению с металлом. [17]

Томас Тахо

Томас Таджо родился в отдаленной гималайской деревне Чаянтаджо в штате Аруначал-Прадеш на северо-востоке Индии. Он ослеп в возрасте 7 или 8 лет из-за атрофии зрительного нерва и научился эхолокации. Сегодня он живет в Бельгии и работает с Visioneers или World Access, чтобы привить навыки самостоятельной навигации слепым людям по всему миру. Тахо также является независимым исследователем. Он исследует культурную и биологическую историю эволюции чувств и представляет свои открытия на научных конференциях по всему миру. [19]

Бен Андервуд

Бен Андервуд

Бен Андервуд был слепым американцем, родившимся 26 января 1992 года в Риверсайде, штат Калифорния . В возрасте двух лет у него диагностировали рак сетчатки , а в три года ему удалили глаза. [20]

Он научился эхолокации в возрасте пяти лет и научился определять местоположение объектов, издавая частые щелкающие звуки языком. Этот случай был объяснен в книге «20/20: Медицинские тайны» . [21] Он использовал его для таких подвигов, как бег, игра в баскетбол, езда на велосипеде, катание на роликах, игра в футбол и катание на скейтборде. [22] [23] Детский глазной врач Андервуда утверждал, что Андервуд был одним из самых опытных эхолокаторов человека.

Он вдохновил других слепых последовать его примеру. Он скончался в 2009 году от рака.

Лоуренс Скэдден

Лоуренс Скэдден в детстве потерял зрение из-за болезни, но научился использовать эхолокацию достаточно хорошо, чтобы ездить на велосипеде в пробке. (Его родители думали, что у него еще осталось зрение.) [24] В 1998 году он дал интервью в Лаборатории слуховой нейроэтологии Университета Мэриленда о своем опыте работы с эхолокацией. [7] Исследователи знали о феномене Wiederorientierung , описанном Гриффином [6] , когда летучие мыши, несмотря на то, что продолжают издавать эхолокационные сигналы, используют интеграцию путей в знакомом акустическом пространстве. Скадден сказал, что сделал то же самое, поскольку эхолокация требовала дополнительных усилий.

В его честь Национальная ассоциация учителей естественных наук учредила «Премию года выдающемуся учителю года Лоуренса А. Скэддена для учащихся с ограниченными возможностями». [25]

Лукас Мюррей

Лукас Мюррей из Пула, Дорсет , родился слепым и является одним из первых британцев, научившихся человеческой эхолокации, научившись этому у Дэниела Киша . [26] Родители Лукаса видели документальный фильм о том, как Дэниел Киш обучал эхолокации Бена Андервуда. [27] [28] Несколько месяцев спустя они узнали, что Дэниел будет посещать шотландскую благотворительную организацию Visibility [29] и связались с ним. Киш в течение четырех дней учил пятилетнего Лукаса основам эхолокации. К семи годам Лукас уже достаточно умел не только точно определять расстояние до предметов, но и материал, из которого они состоят, и мог играть с другими детьми в такие виды спорта, как скалолазание и баскетбол. [30] [31] В 2019 году он проработал неделю на Юго-Западной железной дороге . [32]

Кевин Уорвик

Ученый Кевин Уорвик экспериментировал с подачей ультразвуковых импульсов в мозг (посредством электрической стимуляции нейронного имплантата) в качестве дополнительного сенсорного сигнала. В ходе тестов он смог точно определить расстояние до объектов и обнаружить небольшие движения этих объектов. [33]

Хуан Руис

Слепой от рождения Хуан Руис живет в Лос-Анджелесе, Калифорния. Он появился в первом эпизоде ​​сериала Стэна Ли «Сверхлюди » под названием «Электрочеловек». Эпизод показал, что он способен ездить на велосипеде, избегать припаркованных автомобилей и других препятствий, а также распознавать близлежащие объекты. Он входил и выходил из пещеры, где определял ее длину и другие особенности. [ нужна цитата ]

В популярных СМИ

В видеоигре « Восприятие » 2017 года игрок играет роль слепой женщины, которая должна использовать эхолокацию, чтобы ориентироваться в окружающей среде. [34]

В фильме 2012 года «Представь» главный герой обучает эхолокации студентов клиники для слабовидящих. Этот нетрадиционный метод вызывает споры, но помогает студентам познавать мир. [35]

В детском фантастическом романе 2007 года «Грегор и Кодекс когтей» главный герой Грегор учится эхолокации. Этот навык оказывается полезным для сражений в Подземье, подземной цивилизации, которая является основным местом действия книги. [36]

Персонаж Marvel Сорвиголова — супергерой, который использует свои обостренные чувства в сочетании с эхолокацией, чтобы воспринимать мир в невероятных деталях. [37]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abc Коларик, Эндрю Дж.; Кирстя, Сильвия; Пардхан, Шахина; Мур, Брайан Си Джей (01 апреля 2014 г.). «Краткий обзор исследований по изучению эхолокационных способностей слепых и зрячих людей». Исследование слуха . 310 : 60–68. дои : 10.1016/j.heares.2014.01.010. PMID  24524865. S2CID  21785505.
  2. ^ Ричард Л. Уэлш, Брюс Б. Блаш, Интернет-основы ориентации и мобильности , Американский фонд для слепых, 1997; в котором цитируются С. О. Майерс и К. Г. Джонс, «Неудобные эксперименты: второй отчет», Учитель для слепых 46, 47–62, 1958.
  3. ^ Раймонд Дж. Корсини, Психологический словарь , Psychology Press (Великобритания), 1999, ISBN 1-58391-028-X . 
  4. ^ М. Супа, М. Котцин и К. М. Далленбах. «Лицевое зрение» — Восприятие препятствий слепыми. Американский журнал психологии, апрель 1944 г.
  5. ^ Котцин и Далленбах. «Лицевое зрение»: роль высоты звука и громкости в расположении препятствий слепыми. Американский журнал психологии, октябрь 1950 г.
  6. ^ аб Гриффин, Дональд Р., Эхо летучих мышей и людей, Anchor Press, 1959 (серия «Наука и исследования», «Видение со звуковыми волнами»)
  7. ^ Аб Уайт, Дж. К., Сондерс, Ф. А., Скэдден, Л., Бах-и-Рита, П., и Коллинз, CC (1970). Видеть кожей. Восприятие и психофизика, 7, 23–27.
  8. ^ Талер, Лор (25 ноября 2015 г.). «Использование звука для передвижения - Ассоциация психологических наук». Апс наблюдатель . 28 (10) . Проверено 22 апреля 2016 г.
  9. ^ аб Валлмайер, Людвиг; Гесселе, Никодим; Вигребе, Лутц (22 октября 2013 г.). «Эхолокация против эхоподавления у людей». Труды Лондонского королевского общества B: Биологические науки . 280 (1769): 20131428. doi :10.1098/rspb.2013.1428. ISSN  0962-8452. ПМЦ 3768302 . ПМИД  23986105. 
  10. ↑ Мачемер, Тереза ​​(4 июня 2021 г.). «Люди могут научиться эхолокации за десять недель». Смитсоновский журнал . Проверено 6 июня 2023 г.
  11. ^ Розенблюм Л.Д., Гордон М.С., Жаркин Л. (2000). «Эхолокация расстояния движущимися и неподвижными слушателями». Экол. Психол . 12 (3): 181–206. CiteSeerX 10.1.1.540.5965 . дои : 10.1207/S15326969ECO1203_1. S2CID  30936808. 
  12. ^ Киш Д. (1982). Оценка программы обучения эхомобильности для слепых молодых людей: магистерская диссертация, Университет Южной Калифорнии (диссертация).
  13. ^ Талер Л., Арнотт С.Р., Гудейл Массачусетс (2011). «Нейронные корреляты естественной эхолокации человека у ранних и поздних слепых экспертов по эхолокации». ПЛОС ОДИН . 6 (5): e20162. Бибкод : 2011PLoSO...620162T. дои : 10.1371/journal.pone.0020162 . ПМК 3102086 . ПМИД  21633496. 
  14. ↑ Bat Man, Reader's Digest, июнь 2012 г., архивировано из оригинала 15 марта 2014 г. , получено 14 марта 2014 г.
  15. ^ Талер Л., Милн Дж.Л., Арнотт С.Р., Киш Д. и Гудейл Массачусетс (2014). Нейронные корреляты обработки движения посредством эхолокации, исходного слуха и зрения у слепых экспертов по эхолокации и зрячих новичков в эхолокации. Журнал нейрофизиологии, 111(1), 112-127.
  16. ^ "Доступ к миру онлайн" .
  17. ^ abc Кремер, Уильям (12 сентября 2012 г.). «Человеческая эхолокация: использование щелчков языка для навигации по миру». Би-би-си . Проверено 12 сентября 2012 г.
  18. ^ аб Киш, Дэниел (1995), Оценка программы эхо-мобильности для молодых слепых людей, магистерская диссертация, Сан-Бернардино, Калифорния: Факультет психологии, Калифорнийский государственный университет, стр. 277, заархивировано из оригинала 2 февраля 2002 г.
  19. ^ "Томас Тахо". Visioneers.org . 20 ноября 2017 г. Проверено 22 января 2023 г.
  20. ^ Морган Исделл Алекс Петцова даже белый Томас «Люди с удивительными чувствами» — ABC News.
  21. ↑ Мурхед, Джоанна (27 января 2007 г.). «Видение звуком». Хранитель . Лондон.
  22. ^ «Как слепой подросток« видит »с помощью звука» . Новости CBS . 19 июля 2006 г.
  23. ^ Мальчик, который видит звуком - журнал People
  24. ^ Превзойдя ожидания: Жизнь без зрения Скэдден, Лоуренс]
  25. ^ «Признание выдающихся достижений — премия Лоуренса Скэддена «Учитель года» | NSTA» . www.nsta.org . Проверено 21 сентября 2023 г.
  26. ^ «Лукас учится технике эха, чтобы« видеть »» . Ежедневное Эхо. 7 октября 2009 года . Проверено 8 октября 2009 г.
  27. ^ «Бен Андервуд | Слепой мальчик, который мог видеть» .
  28. ^ «Слепой мальчик использует свои уши, чтобы «видеть»» . Новости BBC . 5 октября 2009 года . Проверено 8 октября 2009 г.
  29. ^ «Видимость Шотландии - Слушаем и отвечаем людям, потерявшим зрение по всей Шотландии» . Видимость Шотландии .
  30. ↑ Ирвин, Крис (5 октября 2009 г.). «Семилетний слепой мальчик использует эхо, чтобы видеть». «Дейли телеграф» . Лондон . Проверено 8 октября 2009 г.
  31. ^ «Действие для слепых объединилось с RNIB» . РНИБ — Смотри по-другому . 23 марта 2017 г.
  32. ↑ Картлидж, Сара (19 мая 2019 г.). ««Лучший опыт работы»: слепой подросток наслаждается «феноменальным» трудоустройством». Борнмут Эхо . Проверено 28 мая 2020 г.
  33. ^ Уорвик К., Хатт Б., Гассон М. и Гудхью И. «Попытка расширить сенсорные возможности человека с помощью технологии имплантатов». Учеб. Международная конференция IEEE по системам, Man. и кибернетика - Гавайи, октябрь 2005 г., стр. 1663-1668.
  34. ↑ Скребельс, Джо (25 мая 2017 г.). «Обзор восприятия». ИГН . Проверено 25 мая 2017 г.
  35. ^ Грирсон, Тим. "Представлять себе". ЭкранДейли . Проверено 21 июня 2017 г.
  36. ^ Коллинз, Сюзанна (2007). Грегор и Кодекс Когтя (1-е изд.). Нью-Йорк. ISBN 978-0-439-79143-4. ОСЛК  74568049.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  37. ^ «Сорвиголова (Мэтт Мердок) об экранных силах, врагах, истории | Marvel» . www.marvel.com . Проверено 18 апреля 2024 г.

Внешние ссылки