Ученые объяснили механизм эхолокации, помогающий ориентироваться слепым людям

Эхолокация — процесс, который позволяет определять положение окружающих объектов по скорости, с которой от них отражаются звуковые волны. Анализируя скорость задержки отклика, мозг моделирует обстановку вокруг.

Однако пользоваться эхолокацией способен и человек. Недавняя серия экспериментов показала, что слабовидящие люди хорошо определяют источник эха. С задачей по различению двух одновременных сигналов слабовидящие справились лучше, чем люди без нарушений зрения.

Эксперты считают, что обучение методам эхолокации может оказаться полезным для слепых и слабовидящих людей. Но для того чтобы разрабатывать методики такого обучения, необходимо разобраться, как устроен механизм эхолокации у человека. Важный шаг к этому сделала международная группа ученых, в которую вошли исследователи из Великобритании, США, Китая и Малайзии.

В создании работы принял участие эксперт по эхолокации Дэниел Киш. Он полностью лишился зрения в возрасте 13 месяцев. Киш неоднократно демонстрировал свои способности к ориентированию с помощью самостоятельно издаваемых звуков: ездил на велосипеде, ходил в походы и поднимался на горные вершины. В ходе предыдущих исследований Киш проходил магнитно-резонансную томографию, позволившую узнать, какие зоны мозга активизируются при эхолокации. Также в новом исследовании участвовали еще двое слепых мужчин, использующих эхолокацию более 15 лет.

Каждого из участников поместили в пустую комнату. Мужчины ориентировались привычным для себя путем с помощью щелкающих звуков. Ученые записали эти сигналы и проанализировали особенности их распространения и диапазон частот. Щелчки оказались куда короче, чем считалось ранее: наиболее слышимая фаза занимала около трех миллисекунд. По словам ученых, эти звуки имеют более «точечную» направленность по сравнению с речью. Распространение волн при этом можно сравнить с направленным светом карманного фонарика.

Для дальнейшего изучения процессов эхолокации нужно привлечь больше людей, обладающих этой способностью. Поскольку опытные эхолокаторы сравнительно редки, исследователи синтезировали звук щелчка, используемого при эхолокации. Его будут применять для моделирования различных ситуаций.

Исследование опубликовано в журнале PLOS Computational Biology.