你也可以成為蝙蝠俠：人類回聲定位

小友說：聽說最近大家都沉迷於一個魔性聲控遊戲。但是你知道嗎？當你在用聲音控制小黑豆前進跳躍的時候，有的人卻可以利用自己發出聲音的回聲，不依賴視覺也能走路騎車打球，暢通無阻。不僅如此，科學家說，這種「神力」是可以訓練的。

很多動物可以通過回聲定位來「看見」周圍的環境，如我們的好朋友蝙蝠和海豚。在自然選擇的幫助下，這些物種的視覺和聽覺相輔相成，通過回聲定位，它們甚至可以「看」見障礙物背後的物體。

殊不知，通過訓練，人類也可以通過回聲定位來輔助視覺，譬如一些先天失明的人，便可藉助嘴裡發出的「嗒嗒」聲來感覺身邊的環境，有些人甚至可以完成騎自行車和打籃球等在大多數人看來必須藉助視覺來完成的活動。

觀看視頻感受一下盲人回聲定位的神奇

（抱歉沒有字幕，但聽不懂其實也不影響）

在自然界，回聲定位即通過聲音和回聲來判斷物體方位、大小等信息的能力。在人類中，這種能力便體現為通過主動發出聲音，譬如用嘴發出「嗒嗒」聲或是用手杖敲擊表面，並根據回聲來獲得方位等信息的能力。這種能力不同程度地體現在一些失明群體中，而視覺正常的個體也可以通過訓練來增強回聲定位來習得這一能力。

在人類回聲定位被發現之前，科學家便注意到了盲人不可思議的空間感和對環境中障礙物的敏感。這一早期的理論認為，一些盲人可以通過感受空氣在面部的輕微震動而對環境做出判斷，所以將此稱為「facial vision（面部視覺）」。到了上世紀四五十年代，康奈爾大學的心理學家們開展的一系列實驗清晰地顯示被試判斷障礙物的方位依賴的是聽覺，而非面部壓力(Supa, Cotzin, & Dallenbach, 1944)。

被試們在面部被遮蓋的條件下依然可以毫無障礙地感受到障礙物的位置（是的，曾經有一個心理學家也穿白大褂的年代）。

然而，當被試的聽覺受限時，所有的被試都無法感知障礙物的位置，並在 50 次嘗試中無一例外地迎頭撞了上去（….）。

在另一組實驗中，被試可以根據實驗員的腳步聲判斷其距離障礙物的位置並告知其何時停止（如果是我，在撞了 50 次之後，一定會故意失敗來讓實驗員也撞幾次….）。

總的來說，先天失明群體的回聲定位能力往往優於後天失明群體，而後者則往往優於視覺正常的個體。大部分回聲定位者都可以通過聲音獲得相對準確的關於物體距離、水平位置，和大小的信息。

我們知道，大腦皮層是可塑性極強的組織，對於盲人來說，即便沒有直接的視覺刺激，傳統意義上的「視覺」皮層依然活躍著。譬如，盲人在閱讀盲文時（觸覺刺激），視覺皮層便會被激活來處理這些文字信息。

同樣，Thaler, Arnott 和 Goodale (沒錯就是你也許在心理學課上聽說的那個Goodale，2011)發現，先天性失明的盲人在聽到回聲時，傳統意義上的視覺皮層活躍程度有顯著增加，而主聽覺區域則沒有改變。在普通人群中，聽到回聲並不會帶來特定大腦皮層區域活躍程度的改變。

如圖，我們看到的是回聲定位者（左側）和控制組（右側）在聽到回聲時大腦皮層活躍程度的變化。什麼？圖片不像大腦？這是因為我們看到的是大腦皮層的 inflated view(充氣視角)。在處理 fMRI 數據時，由於大腦皮層充滿褶皺，區域與區域之間的空間聯繫不甚明顯，科學家便像充氣球一樣將大腦皮層吹成一個平面，以幫助我們更清晰地檢驗區域與區域之間的位置關係。

在左上我們看到，處於我們大腦後側的視覺區域的活躍程度在回聲定位者中會在受到回聲刺激時提升，而左下圓圈內的聽覺區域則不受影響。控制組大腦皮層的活躍程度似乎並不受回聲刺激影響。

小思考：視覺區域處理的一定是視覺信息嗎？又或者，這一區域擅長處理的是某一類型的信息，而在視覺正常的群體中這一類型的信息更多地由視覺刺激提供？

好吧，蝙蝠俠並不需要回聲定位，但在 Marvel 的 Daredevil（夜魔俠）中，主人公 Matt Murdock 便是被設定為可以通過回聲獲得對身邊環境極強的洞察力的盲人。術士記得 Goodale 曾經這樣描述一位受回聲定位訓練的個體的感覺：「那就像一種 360 度的全景視覺。」那麼，視覺正常的人，如何通過訓練來提升回聲定位的能力呢？

在 Teng 和 Whitney 2011年的研究中，視覺正常的被試在隔音室中被蒙住雙眼，坐在一個距離自己 33 厘米的架子前。架子一上一下擺放著兩個碟子，被試的任務就是判斷尺寸較大的碟子在上邊還是下邊。因為沒有視覺信息，被試需通過用嘴發出「嗒嗒」聲來產生在物體表面的回聲。

每個被試完成了四組訓練，每組包括 100 個判斷碟子大小的任務練習，每組練習持續一到兩個小時。在每一次判斷之後，被試並不會獲得自己判斷正確與否的反饋。結果發現，大部分被試可以在四組訓練後達到略高於 80％ 的準確度（注意基線是 50%）。

這一實驗顯示，在較短的時間內，通過訓練，視覺正常的被試便可以習得通過回聲來獲得信息的能力。然而我們需要注意的是，這一實驗是在隔音室條件下進行的，在日常生活中聲音源複雜而多變，想要在日常生活中利用回聲定位來觀察環境恐怕需要長時間的訓練。

多樣的視覺

今天術士介紹的回聲定位只是盲人觀察世界的諸多方式的一種，其它方式還有blind sight（盲視覺），以及藉助科技的各種感官替代視覺（譬如用舌頭來「看」見世界）。如果大家對這些多樣的視覺體驗感興趣的話，歡迎在後台留言。

-end-

審核 | 婉君

排版配圖 | 東移

參考文獻

Thaler, L., & Goodale, M. A. (2016). Echolocation in humans: an overview. Wiley Interdisciplinary Reviews: Cognitive Science, 7(6), 382-393.

Thaler, L., Arnott, S. R., & Goodale, M. A. (2011). Neural correlates of natural human echolocation in early and late blind echolocation experts. PLoS One, 6(5), e20162.

Supa, M., Cotzin, M., & Dallenbach, K. M. (1944). " Facial vision": The perception of obstacles by the blind. The American Journal of Psychology, 57(2), 133-183.

Santani Teng, D. W. (2011). The acuity of echolocation: spatial resolution in the sighted compared to expert performance. Journal of visual impairment & blindness, 105(1), 20.

「一日一小變」

「閉著眼走路」

你有嘗試過閉著眼睛走一段路嗎？

選一個安全的地方

閉上眼去感受一下盲人的世界吧！

picture from 攝圖網

本文由友心人出品，轉載前請《點這裡閱讀轉載須知》，如需加入白名單，請提供微信公眾號ID。