Для изучения человеческой эхолокации сделают искусственный рот

Ученые исследовали трех слепых людей, получающих информацию о местоположении окружающих предметов посредством эхолокации, то есть издавая особые звуки и прислушиваясь к отраженном эху. В результате удалось с рекордной точностью изучить особенности производимых ими звуков, что ляжет в основу виртуальных или реальных симуляторов биосонаров человека. Работа опубликована в журнале PLOS Computational Biology.

Многие летучие мыши и морские млекопитающие используют эхолокацию для ориентации в окружающем пространстве. Некоторые люди также овладевают этим навыком: издают особые щелкающие звуки и слушают отраженное от поверхности предметов эхо, что позволяет им избегать препятствий и даже ездить на велосипеде. Эта способность у людей хорошо задокументирована, но особенности звуков и звукоизвлечения оставались невыясненными.

В новой работе трех слепых взрослых, которые пользуются эхолокацией как минимум с 15 лет, просили издавать особые звуки. Авторы статьи записали и проанализировали несколько тысяч щелчков, чтобы узнать их акустические свойства, а также выяснить траекторию звуковой волны в специальной комнате.

В результате выяснилось, что издаваемые участниками звуки обладают особенными свойствами и распространяются иначе, чем обычная речь. В конусе с углом раствора около 60° с вершиной у рта человека уровень передаваемого сигнала оставался почти постоянным, но вне него падал быстрее, чем для речи. Характерная продолжительность щелчков составляла около трех миллисекунд, частоты наиболее мощных гармоник варьировались от 2 до 4 килогерц, а в некоторых случаях составляли примерно 10 килогерц. Угловое разрешение, которого достигали испытуемые, сильно различалось для различных людей и тестов, но обычно составляло от одного с небольшим до нескольких градусов.

Авторы возспользовались этими данными для создания математической модели, которую можно использовать для того, чтобы синтезировать издаваемые человеком щелчки для дальнейших исследований. В планах коллектива изучить, как эти звуки помогают определять физические особенности объектов. Для подобной задачи необходимо настолько большое количество измерений, что использование добровольцев становится непрактичным. Компьютерные модели и устройства, имитирующие человеческое звукоизвлечение, позволят заменить реальных людей и детально разобраться в особенностях эхолокации.