任何人只需 10 周即可學會回聲定位——並且它會重塑你的大腦

人類回聲定位會將大腦視覺皮層的部分功能用於聲音,即使是對視力正常的人也是如此

Abstract illustration of person using echolocation

托馬斯·福克斯

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人類回聲定位有時使人們即使從小就完全失明,也能夠騎腳踏車或打籃球。這些回聲定位者通常透過用舌頭髮出尖銳的咔噠聲並傾聽物體反射聲音的差異來感知周圍環境。

腦成像研究表明,專家級回聲定位者的大腦初級視覺區域對聲音有反應,研究人員推測,長期感官剝奪可能導致視覺區域被重新利用。“一直以來有一種強烈的傳統觀念認為盲人的大腦是不同的,認為必須經歷過感官喪失才能擁有這種神經可塑性,”英國杜倫大學的神經科學家洛爾·泰勒說。

泰勒與他人共同領導了 2021 年的一項研究,該研究表明,盲人和視力正常的人都可以在短短 10 周的訓練中學會回聲定位。在她和同事們發表在大腦皮層》雜誌上的最新研究中,他們檢查了這些能力背後的腦部變化。訓練後,盲人和視力正常的人都在視覺皮層中表現出對回聲的反應,這一發現挑戰了初級感覺區域完全是感覺特異性的觀點。


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研究人員對 14 名視力正常的人和 12 名盲人進行了為期 10 周、每週兩次、每次兩到三小時的訓練。他們首先教參與者發出嘴巴咔噠聲,然後對他們進行三項任務的訓練。前兩項任務涉及判斷物體的大小或方向。第三項任務涉及導航虛擬迷宮,參與者在模擬的咔噠聲加回聲聲音的幫助下在迷宮中移動,這些聲音與他們的位置相關聯。

兩組人在所有任務中都取得了進步。“這項研究為越來越多的證據做出了重要貢獻,證明這是一項可訓練的、非奇異的技能,盲人和視力正常的人都可以掌握,”舊金山史密斯-凱特威爾眼科研究所研究回聲定位和盲文的心理學家桑塔尼·滕說。

在訓練前後進行腦部掃描期間,參與者還執行了一項涉及識別迷宮的任務,包括有咔噠回聲和沒有咔噠回聲兩種情況。訓練後,兩組人在總體上對聲音的聽覺皮層啟用增加,聽覺區域的灰質密度也更高。

最令人驚訝的是,訓練後,盲人和視力正常的參與者都表現出視覺皮層對可聽見的回聲的啟用。“我們不確定我們是否會在視力正常的人身上得到這個結果,所以看到這個結果真的很有成就感,”泰勒說。她懷疑,這個大腦區域不僅僅處理視覺資料,還會接收來自不同感官的資訊,這些資訊有助於空間理解。

在 2021 年的研究三個月後,一項後續調查發現,83% 學習了回聲定位的盲人參與者報告說,他們的獨立性和幸福感有所提高。泰勒說,研究人員正在努力更廣泛地傳播這項培訓:“對於有視力障礙的人來說,這是一種強大的感官工具。”

西蒙·梅金是一位居住在英國的自由科學記者。他的作品曾發表在《新科學家》、《經濟學人》、《大眾科學》和《自然》等刊物上。他報道生命科學,專攻神經科學、心理學和精神健康。在 X(前身為 Twitter)上關注梅金 @SimonMakin

更多作者:西蒙·梅金
大眾科學雜誌 第 331 卷 第 5 期本文最初以“回聲室”為標題發表於《大眾科學》雜誌 第 331 卷 第 5 期 (), 第 13 頁
doi:10.1038/scientificamerican122024-3z3JkFl6oUirl2g5CDWBiA
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