回聲定位：人人都有的隱藏技能

研究發現，盲人和視力正常的人都可以通過訓練輕鬆掌握回聲定位法。

來源 The Atlantic

撰文 VERONIQUE GREENWOOD

翻譯 陸妍婷

審校 韓宇

寬吻海豚因為它們的回聲定位能力而廣為人知。

圖片來源：Mike Blake / Reuters

人類經過訓練後會非常擅長模式識別，這可能與在漫長歷史中人類祖先能在斑駁的草叢中發現捕食者有關。而在今天，這種能力使各種各樣的事情成為可能。舉例來說，先天或後天失明的人可以學習回聲定位，通過他們周圍反射的聲音來認知世界。

科學家對這一特殊技能保持著持久的關注，他們好奇大腦在空間上如何解釋聲音所攜帶的信息。來自路德維希-馬克西米利安-慕尼黑大學的團隊近期發表了一個小型研究結果（論文信息見文末）。實驗中，他們訓練1個盲人和11個視力正常的人通過聲音推斷房間的大小，並同時掃描他們的大腦。

研究選擇位於德國格雷費爾芬格具有高反射表面的小禮拜堂進行，因其混響時間（即聲源停止發聲後，聲壓級減少60dB所需要的時間）足夠長而不會受到直接聲音的干擾。

圖片來源：論文原文

在這個實驗中，該團隊創建了附近教堂的數字化版本。當躺在核磁共振成像儀中的受試者哼出聲音或用舌頭髮出咔嗒聲或發出其他聲音時，他們會通過頭戴式耳機聽到模擬出的教堂對那個聲音產生的回聲。

首先，研究者在一個本身幾乎沒有迴音的房間里訓練受試者通過房間產生的聲音區分出兩個計算機生成的房間哪個更大，受試者可以發出任何聲音來產生回聲。然後在主實驗中，研究者讓受試者在不同的數字教堂中進行同樣的測試，通過數字縮小或放大空間，測試受試者在無法繼續識別房間之間的區別前能夠判斷出相差多大的空間。

人腦的適應力令人驚嘆不已

結果出乎意料。該研究第一作者，神經科學家 Virginia Flanagin 說道：「我們原以為，視力正常的人應該未曾學習做這樣的事，因此很可能會在這件事情上表現的很糟糕。」但是視力正常的受試者在識別空間相對大小時幾乎沒有遇到困難。最熟練的人可以識別出空間大小相差僅僅百分之四的房間，甚至稍差的人通常也可以識別出相差百分之六到八的房間，最糟糕的也能夠識別出百分之十六的差別。總體上來看，該實驗測得的敏銳度（差異識別能力）實際上和一些視力測試中得到的結果在同一水平上。

此外，大腦掃描結果顯示出一些奇怪的現象：迴音激活了視力正常受試者的運動皮層（大腦中控制運動的部分）。研究者讓受試者用舌頭髮出回聲定位的咔嗒聲，但不再對他們播放相應回聲，然後將相應的掃描結果從聽到回聲時產生的大腦掃描結果中減掉，以消除來自舌頭運動所導致的運動皮層活動。但即使移除舌頭運動的影響後，運動皮層仍然處於活躍狀態。事實上，大教堂比小教堂更能令大腦的這個區域活躍。Flanagin 認為運動皮層以某種方式參與到了感覺信號的處理中。然而在盲人受試者身上，回聲則引起視覺皮層的活動。

這些結果為未來工作打下了基礎，可藉此研究視力正常的人經過訓練後是否可以通過回聲定位能力完成更多複雜的事，例如穿越一個實際的門廊。Flanagin說，這個想法的目的是了解一些盲人一開始所能做到而正常人無法企及的事情的複雜程度，以及盲人大腦為幫助他們完成那些事而可能發生的變化。總之，大腦的適應力以及在環境所需時迅速學習新技能的能力令人驚嘆不已。

援引每天通過自己的回聲定位能力到處行走的盲人領袖 DanielKish 的事例，Flanagin 論述道，「視力正常的人無法做到盲人能做到的事的唯一原因是他們不需要去做。」

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