Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Человеческая эхолокация - это способность людей обнаруживать объекты в своей среде, улавливая 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 [ править ]

Термин «эхолокация» был введен зоологом Дональдом Гриффином в 1944 году; однако сообщения о том, что слепые люди могут определять местонахождение безмолвных объектов, относятся к 1749 году. [1] Человеческая эхолокация известна и официально изучается, по крайней мере, с 1950-х годов. [2] Раньше человеческая эхолокация иногда описывалась как «зрение лица» или «чувство препятствия», 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]Сфера эхолокации человека и животных была изучена в виде книги еще в 1959 году. [6] См. Также White, et al. (1970) [7]

Многие слепые люди пассивно используют естественное эхо окружающей среды, чтобы улавливать детали своего окружения; однако другие активно производят щелчки ртом и могут оценивать информацию об окружающей их среде, используя эхо от этих щелчков. [8] И пассивная, и активная эхолокация помогают слепым людям узнавать об окружающей их среде.

Поскольку зрячие люди узнают об окружающей их среде с помощью зрения, они часто не воспринимают эхо от близлежащих объектов. Это происходит из-за явления подавления эха, вызванного эффектом приоритета . Однако при обучении зрячие люди с нормальным слухом могут научиться избегать препятствий, используя только звук, что показывает, что эхолокация - это общая человеческая способность. [9]

Механика [ править ]

Зрение и слух тесно связаны в том, что они могут обрабатывать отраженные волны энергии. Зрение обрабатывает световые волны, когда они исходят от источника, отражаются от поверхностей в окружающей среде и попадают в глаза. Точно так же слуховая система обрабатывает звуковые волны, когда они движутся от источника, отражаются от поверхностей и попадают в уши. Обе системы могут извлекать большой объем информации об окружающей среде, интерпретируя сложные модели отраженной энергии, которую они получают. В случае звука эти волны отраженной энергии называются « эхом ».

Эхо и другие звуки могут передавать пространственную информацию, во многих отношениях сравнимую с той, которую передает свет. [10]С помощью эха слепой путешественник может воспринимать очень сложную, подробную и конкретную информацию с расстояний, далеко за пределами досягаемости самой длинной трости или руки. Эхо предоставляет информацию о характере и расположении объектов и об особенностях окружающей среды, таких как выступы, стены, дверные проемы и ниши, столбы, восходящие бордюры и ступеньки, ящики для растений, пешеходов, пожарные гидранты, припаркованные или движущиеся транспортные средства, деревья и другая листва, а также гораздо больше. Эхо может дать подробную информацию о местоположении (где находятся объекты), размере (насколько они велики и их общая форма) и плотности (насколько они твердые). Расположение обычно разбивается на расстояние от наблюдателя и направление (влево / вправо, спереди / сзади, вверх / вниз). Размер относится к высоте (высокий или короткий) и ширине (широкий или узкий) объекта.

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, но короче с обоих концов, может быть идентифицировано как припаркованный автомобиль. Объект, который является низким и широким может быть сеялкой, подпорная стенка, или бордюр. И, наконец, то, что начинается близко и очень низко, но удаляется вдаль по мере того, как становится выше, - это набор шагов. Плотность относится к твердости объекта (твердый / разреженный, твердый / мягкий). Осведомленность о плотности добавляет богатство и сложность доступной информации.Например, низкий и твердый предмет можно распознать как стол, а какой-то низкий и редкий предмет звучит как куст; но объект, высокий, широкий и очень редкий, вероятно, является забором.[11]

Области мозга, связанные с эхолокацией [ править ]

Слева показана связанная с эхом активность в головном мозге раннего слепого эхолокатора. Нет очевидной активности в мозгу зрячего человека (показано справа), слушающего те же эхо.

Некоторые слепые люди умеют эхолотировать безмолвные объекты, просто производя щелчки ртом и слушая возвращающееся эхо, например Бен Андервуд. Хотя на нейронной основе эхолокации человека было проведено мало исследований, в этих исследованиях сообщается об активации первичной зрительной коры во время эхолокации у слепых эхолокационных специалистов. [1] [12] [13] Движущий механизм этого явления переназначения областей мозга известен как нейропластичность .

В исследовании 2014 года, проведенном Талером и его коллегами [14], исследователи впервые записали щелчки и их очень слабое 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 воспроизводили записанные звуки обратно на эхолокаторов, в то время как их мозговая активность измерялась с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии . Примечательно, что при воспроизведении записей эхолокации слепым экспертам они не только воспринимали объекты на основе эхо-сигналов, но также проявляли активность в тех областях своего мозга, которые обычно обрабатывают визуальную информацию у зрячих людей, в первую очередь первичной зрительной коры.или V1. Этот результат удивителен, поскольку визуальные области, как следует из их названия, активны только во время визуальных задач. Области мозга, обрабатывающие слуховую информацию, активировались звукозаписями сцен на открытом воздухе, содержащими эхо, не больше, чем звукозаписями сцен на открытом воздухе с удаленными эхами. Важно отметить, что когда тот же эксперимент проводился со зрячими людьми, у которых не было эхолокации, эти люди не могли воспринимать объекты, и нигде в мозгу не было активности, связанной с эхом. Это говорит о том, что кора слепых эхолокаторов пластична и реорганизуется таким образом, что первичная зрительная кора, а не какая-либо слуховая область, участвует в вычислении эхолокационных задач.

Несмотря на эти данные, неясно, в какой степени активация зрительной коры у слепых эхолокаторов способствует эхолокационным способностям. [9] Как упоминалось ранее, зрячие люди обладают способностью к эхолокации; однако они не показывают сопоставимой активации в зрительной коре. Это предполагает, что зрячие люди используют для эхолокации области за пределами зрительной коры.

Известные случаи человеческой эхолокации [ править ]

Даниэль Киш [ править ]

Основная статья: Дэниел Киш

Эхолокация получила дальнейшее развитие Дэниел Киш, который работает со слепыми через некоммерческую организацию World Access for the Blind . [15] Он ведет слепых подростков в пешие походы и ездит на горных велосипедах по пустыне и учит их, как безопасно перемещаться в новых местах, с помощью техники, которую он называет «FlashSonar». [16] Киш удалили глаза в возрасте 13 месяцев из-за рака сетчатки . Он научился делать небные щелчки языком, когда был еще ребенком, а теперь обучает других слепых людей использованию эхолокации и тому, что он называет «перцепционной подвижностью». [17] Хотя поначалу он не мог использовать трость для мобильности, считая ее устройством "для инвалидов" и считая себя "совсем не инвалидом", Киш разработал технику, используя свою белую трость в сочетании с эхолокацией, чтобы еще больше расширить свою мобильность. [17]

Киш сообщает: «Чувство образов очень богато для опытного пользователя. Можно почувствовать красоту, яркость или что-то еще - от звука, а также от эха». [16] Он может отличить металлический забор от деревянного по информации, возвращаемой эхом о расположении конструкций ограды; в чрезвычайно тихих условиях он также может слышать более теплые и глухие эхо от дерева по сравнению с металлом. [16]

Томас Тахо [ править ]

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

Бен Андервуд [ править ]

Бен Андервуд

Бен Андервуд был слепым американцем, который родился 26 января 1992 года в Риверсайде, штат Калифорния. В двухлетнем возрасте у него диагностировали рак сетчатки, а в трехлетнем возрасте ему удалили глаза. [18]

Он научился эхолокации в возрасте пяти лет, став способным определять местоположение объектов, издавая частые щелкающие звуки языком. Этот случай был объяснен в 20/20: Medical Mysteries . [19] Он использовал его, чтобы совершать такие подвиги, как бег, баскетбол, катание на велосипеде, роликах, футбол и скейтбординг. [20] [21] Он учился в средней школе Эдварда Харриса младшего. Детский глазной врач Андервуда утверждал, что Андервуд был одним из самых опытных эхолокаторов человека.

Андервуд умер 19 января 2009 года в возрасте 16 лет от того же рака, что и его зрение. [22]

Том Де Витте [ править ]

Том Де Витте родился в 1979 году в Бельгии с двусторонней врожденной глаукомой . Казалось, что он станет успешным флейтистом, пока ему не пришлось бросить музыку в 2005 году. Де Витте полностью ослеп с 2009 года из-за дополнительных проблем с глазами. Его обучал эхолокации Дэниел Киш, и в прессе он получил прозвище «Бэтмен из Бельгии». [ необходима цитата ] [23]

Доктор Лоуренс Скэдден [ править ]

Скадден написал о своем опыте слепоты. [24] Он не родился слепым, но потерял зрение из-за болезни. В детстве он научился использовать эхолокацию достаточно хорошо, чтобы ездить на велосипеде в пробке. (Его родители думали, что у него еще осталось зрение.) Позже он участвовал в экспериментах с лицевым зрением. [7] Примерно в 1998 году он посетил лабораторию слуховой нейроэтологии в Университете Мэриленда и дал интервью о своем опыте работы со зрением лица. Исследователи в лаборатории изучают эхолокацию летучих мышей и были осведомлены о феномене Wiederorientierung, описанном Гриффином (1959), [6], когда летучие мыши, несмотря на то, что продолжают издавать эхолокационные сигналы, используют интеграцию путей.в привычном акустическом пространстве. Скадден указал, что он обнаружил, что эхолокация требует дополнительных усилий и не будет использовать ее для навигации в знакомых местах, если он не будет предупрежден о препятствиях, что дает представление о поведении летучей мыши.

Региональный альянс науки, инженерии и математики для студентов с ограниченными возможностями (RASEM) и Научное образование для студентов с ограниченными возможностями (SESD), Специальная группа по интересам Национальной ассоциации учителей естественных наук (NSTA), создали программу выдающихся учителей Лоуренса А. Скэддена. Премия года для студентов-инвалидов в его честь. [ необходима цитата ]

Лукас Мюррей [ править ]

Лукас Мюррей (родился около 2002 г.) из Пула, Дорсет , родился слепым, но он один из первых британцев, изучивших эхолокацию человека. По эхо, вызванному щелчком языка по нёбу, Мюррей может определить, насколько близко находятся объекты и из чего они сделаны. Этой технике его обучал Даниэль Киш . Мюррей родился в Пуле, графство Дорсет, и у него были сложные медицинские проблемы, в том числе септооптическая дисплазия . Он был слепым от рождения, но это не подтвердилось, пока ему не исполнилось пять месяцев. На этом этапе его родители, Сара и Иэн, полагали, что его слепота вызовет у него проблемы. [25] Однако Сара и Иэн посмотрели документальный фильм о молодом американце по имени Бен Андервуд, [26]мальчик, который использовал эхо-локацию, которому он научился на очень высоком уровне. В документальном фильме Дэниел Киш, основатель благотворительной организации World Access for the Blind [27] [28], говорил не только о эхолокации, но и о важности длинной трости . Через много месяцев после просмотра документального фильма по телевидению [25] Сара обнаружила, что Дэниел будет посещать шотландскую благотворительную организацию Visibility, [29] поэтому связалась с ним и спросила, может ли он навестить Лукаса. [30]Дэниел Киш, 41-летний слепой из Калифорнии, вместе с Брайаном Бушуэем из World Access for the Blind, в течение четырех дней в 2007 году преподавал Лукасу основы эхолокации и важность подходящей длинной трости. [31 ] Сара говорит, что эхо-локация и «Безграничный подход» подарили Лукасу «фантастическое будущее». Его родители основали благотворительную организацию под названием «Здравый смысл», целью которой является оказание поддержки родителям и опекунам детей с нарушениями зрения. Они также предлагают детям в Великобритании длинные белые трости через банк Common Sense Children's Cane Bank.

В 2019 году он имел недельный опыт работы на Юго-Западной железной дороге . [32]

Использование эхолокации [ править ]

Мать Лукаса Сара сказала, что в семь лет его независимость улучшалась почти каждый день, и он мог играть с другими детьми в такие виды спорта, как скалолазание и баскетбол. [31] [33] Лукас определяет расстояние до объектов, рассчитывая время, которое требуется эхо от его щелчка, чтобы вернуться, и по звуку, который отражается обратно, он также может определить плотность и форму, [28] [30] Лукас является первый британский школьник, получивший комплексную программу по продвинутой эхолокации. [31] [34] похоже на эхолокацию и использование сонара для изображения окружающей среды, используемой летучими мышами. [35] Киш, как сообщается, сказал, что Лукас «потрясающая мобильность», и что он «лучший для своего возраста в Великобритании».[28] Однако Киш написал родителям Лукаса и другим неопубликованным репортерам, что он фактически сказал: «Мобильность Лукаса - одна из лучших в Великобритании для его возраста, по моему опыту». Лукас говорит, что ему очень нравится система. [31] Лукас также использует длинную белую трость, чтобы находить предметы у своих ног. Он использует телескопическую трость AmbuTech, потому что она легкая и имеет керамический наконечник. При правильной длине он подходит к его носу в вертикальном положении. [25]

Кевин Уорвик [ править ]

Ученый Кевин Уорвик экспериментировал с подачей ультразвуковых импульсов в мозг (посредством электрической стимуляции от нервного имплантата) в качестве дополнительного сенсорного ввода. В ходе испытаний он смог точно определять расстояние до объектов и обнаруживать небольшие движения этих объектов. [36]

Хуан Руис [ править ]

Слепой от рождения Хуан Руис живет в Лос-Анджелесе, штат Калифорния. Он появился в первом эпизоде ​​сериала Стэна Ли «Сверхчеловеки» под названием «Электромэн». Эпизод показал, что он способен ездить на велосипеде, избегать припаркованных автомобилей и других препятствий, а также определять близлежащие объекты. Он вошел в пещеру и вышел из нее, определив ее длину и другие характеристики. [ необходима цитата ]

В популярных СМИ [ править ]

Тоф Бейфонг [ править ]

Тоф - вымышленная девушка из мультсериала « Аватар: последний маг воздуха», которая использует высокоразвитую форму эхолокации, которая стала возможной благодаря технике под названием «магия земли» ( телекинетическое манипулирование элементарной землей). Рожденная слепотой, она разработала сверхчувствительные механорецепторы и способна достаточно хорошо чувствовать мелкие вибрации, чтобы создать точную картину своего окружения, так что она является компетентным бойцом, хотя и уязвима, когда ее противники находятся в воздухе. Позже она использует эту гиперчувствительность, чтобы развить искусство изгиба металла, обучая Аватара Аанга.изгибаться. Используя свои чрезвычайно тонкие способности, она также может ощущать колебания частоты сердечных сокращений и дыхания человека, фактически становясь человеком на полиграфе .

Восприятие [ править ]

Восприятие видеоигры 2017 года помещает игрока в роль слепой женщины, которая должна использовать эхолокацию, чтобы ориентироваться в окружающей среде. [37]

Последний из нас [ править ]

В игре The Last of Us для PlayStation 3 от Naughty Dog 2013 года инфицированные люди, называемые «кликерами», используют эхолокацию.

Представьте себе [ править ]

В фильме 2012 года « Представь» главный герой обучает эхолокации студентов клиники для слабовидящих. Этот нетрадиционный метод вызывает споры, но помогает студентам исследовать мир. [38]

Сорвиголова [ править ]

Мэтью Мердок - защитник днем и борец с преступностью ночью, по прозвищу Сорвиголова , из Marvel Comics . В детстве он попал в аварию, когда его глаза соприкоснулись с радиоактивными химическими веществами, которые фактически ослепили его, хотя и усилили его другие чувства (обоняние, слух и осязание) до сверхчеловеческого уровня. Если он достаточно сильно сконцентрируется, он сможет услышать крик человека о помощи за квартал. Как и Тоф Бейфонг, он может использовать свой сверхслух, чтобы определять сердцебиение человека, а также мельчайшие изменения его частоты дыхания и тона голоса, тем самым становясь человеческим детектором лжи. Также как и Тоф, он использует свои способности в бою.

См. Также [ править ]

  • Акустическая локация
  • Сенсорная замена
  • Тхандавам , тамильский фильм с участием человеческой эхолокации

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Коларик, Эндрю Дж .; Кирстеа, Сильвия; Пардхан, Шахина; Мур, Брайан CJ (2014-04-01). «Резюме исследования по изучению эхолокационных способностей слепых и зрячих людей» . Слуховые исследования . 310 : 60–68. DOI : 10.1016 / j.heares.2014.01.010 . PMID  24524865 . S2CID  21785505 .
  2. ^ Ричард Л. Уэлш, Брюс Б. Блаш, онлайн-основы ориентации и мобильности , Американский фонд для слепых, 1997; который цитирует С.О. Майерса и CGEG Джонса, «Неустойчивые эксперименты: второй отчет», Teacher for the Blind 46, 47–62, 1958.
  3. ^ Раймонд Дж. Корсини, Словарь психологии , Psychology Press (Великобритания), 1999, ISBN 1-58391-028-X . 
  4. ^ М. Supa, М. Cotzin, К. Dallenbach. «Зрение лица» - восприятие препятствий слепым . Американский журнал психологии, апрель 1944 г.
  5. ^ Котцин и Далленбах. «Зрение лица»: роль высоты звука и громкости при обнаружении препятствий слепым . Американский журнал психологии, октябрь 1950 г.
  6. ^ a b Гриффин, Дональд Р., Эхо летучих мышей и людей, Anchor Press, 1959 (серия "Наука и исследования", "Видение с помощью звуковых волн")
  7. ^ a b White, JC, Saunders, FA, Scadden, L., Bach-y-Rita, P., & Collins, CC (1970). Видеть кожей. Восприятие и психофизика, 7, 23-27.
  8. ^ Талер, Lore (2015-11-25). «Использование звука для передвижения - Ассоциация психологической науки» . Aps Observer . 28 (10) . Проверено 22 апреля 2016 .
  9. ^ a b Валлмайер, Людвиг; Гесселе, Никодемус; Вигребе, Лутц (2013-10-22). «Эхолокация против подавления эха у людей» . Труды Лондонского королевского общества B: биологические науки . 280 (1769): 20131428. DOI : 10.1098 / rspb.2013.1428 . ISSN 0962-8452 . PMC 3768302 . PMID 23986105 .   
  10. ^ Розенблюм Л. Д., Гордон М. С., Харкин L (2000). «Эхолокация расстояния движущимися и неподвижными слушателями». Ecol. Psychol . 12 (3): 181–206. CiteSeerX 10.1.1.540.5965 . DOI : 10.1207 / S15326969ECO1203_1 . S2CID 30936808 .  
  11. ↑ Киш Д. (1982). Оценка программы обучения эхо-мобильности для слепых молодых людей: магистерская работа, Университет Южной Калифорнии (дипломная работа).
  12. Перейти ↑ Thaler L, Arnott SR, Goodale MA (2011). «Нейронные корреляты естественной эхолокации человека у специалистов по ранней и поздней слепой эхолокации» . PLOS ONE . 6 (5): e20162. Bibcode : 2011PLoSO ... 620162T . DOI : 10.1371 / journal.pone.0020162 . PMC 3102086 . PMID 21633496 .  
  13. ↑ Bat Man , Reader's Digest, июнь 2012 г. , получено 14 марта 2014 г.
  14. Перейти ↑ Thaler, L., Milne, JL, Arnott, SR, Kish, D., & Goodale, MA (2014). Нейронные корреляты обработки движений посредством эхолокации, слуха источника и зрения у слепых экспертов по эхолокации и зрячих новичков в области эхолокации. Журнал нейрофизиологии, 111 (1), 112-127.
  15. ^ "World Access Online" .
  16. ^ a b c Кремер, Уильям (12 сентября 2012 г.). «Человеческая эхолокация: использование щелчков языка для навигации по миру» . BBC . Проверено 12 сентября 2012 года .
  17. ^ a b Киш, Дэниел (1995), Оценка программы эхомобильности для слепых молодых людей , магистерская диссертация, Сан-Бернардино, Калифорния: Департамент психологии Калифорнийского государственного университета, стр. 277, в архиве с оригинала на 2 февраля 2002
  18. ^ морган исделл алекс петцова даже белые люди с удивительными чувствами - ABC News.
  19. ^ Мурхэд, Джоанна (27 января 2007). «Видение звуком» . Хранитель . Лондон.
  20. ^ «Как слепой подросток« видит »со звуком» . CBS News . 19 июля 2006 г.
  21. ↑ Мальчик, который видит со звуком - журнал People
  22. ^ "Бен Андервуд" . Архивировано из оригинала на 2018-04-09 . Проверено 22 января 2009 .
  23. ^ J Vandermosten. "Straf verhaal: Blinde ziet door goed te horen" . Газет ван Антверпен .
  24. ^ Превосходя ожидания: жизнь без зрения Скадден, Лоуренс]
  25. ^ a b c «Лукас учится эхо-технике, чтобы« видеть » » . Ежедневное эхо. 7 октября 2009 . Проверено 8 октября 2009 года .
  26. ^ «Бен Андервуд | Слепой мальчик, который мог видеть» .
  27. ^ "Visioneers.org" . Visioneers.org .
  28. ^ a b c «Слепой мальчик использует свои уши, чтобы« видеть » » . BBC News . 5 октября 2009 . Проверено 8 октября 2009 года .
  29. ^ «Видимость Шотландии - Слушание и реакция на людей, пострадавших от потери зрения по всей Шотландии» . Видимость Шотландия .
  30. ^ Б « ' Batboy Лукас видит его уши» . Ассоциация прессы . Проверено 8 октября 2009 года .
  31. ^ a b c d Ирвин, Крис (5 октября 2009 г.). «Семилетний слепой мальчик использует эхо, чтобы видеть» . Дейли телеграф . Лондон . Проверено 8 октября 2009 года .
  32. ^ Картлиддж, Сара (19 мая 2019). « « Самый лучший опыт работы »: слепой подросток пользуется« феноменальным »положением . Борнмутское эхо . Проверено 28 мая 2020 .
  33. ^ «Действия для слепых слились с RNIB» . RNIB - Смотрите по-другому . 23 марта 2017.
  34. ^ «Слепой 7-летний мальчик видит ушами» . ABC News .
  35. ^ "Слепой семилетний мальчик учится" видеть "ушами" . Daily Mirror . 7 октября 2009 . Проверено 8 октября 2009 года .
  36. ^ Warwick K, Hutt B, Gasson M и Гудхью I. «Попытка расширить сенсорных возможностей человека с помощью имплантата технологии». Proc. Международная конференция по системам IEEE, Man. и кибернетика - Гавайи, октябрь 2005 г., стр. 1663-1668
  37. ^ Skrebels, Джо (25 мая 2017). «Обзор восприятия» . IGN . Проверено 25 мая 2017 года .
  38. ^ Грирсон, Тим. «Представьте себе» . ScreenDaily . Проверено 21 июня 2017 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Как видеть со звуком Статья Дэниела Киша в New Scientist
  • Гарвардское историческое исследование и библиография
  • Бен Андервуд
  • Видеть со звуком
  • Слепой, который научился видеть мужской журнал
  • Читательский дайджест Человек-летучая мышь
  • Эхолокация человека - научитесь видеть ушами - бесплатный аудио-урок для обучения щелчку мышью.
  • Эта американская жизнь: Бэтмен (аудио)