Wanneer een vleermuis door de lucht vliegt, laat deze snel een reeks hoge klikken horen - soms wel 200 per seconde - die veel hoger zijn in toonhoogte dan het menselijk oor kan horen. De vleermuizen horen deze geluiden echter gemakkelijk en analyseren de manier waarop de geluiden van objecten in hun omgeving stuiteren voordat ze naar hun oren terugkeren. Door signalen te volgen in het volume, de richting en de snelheid waarmee deze geluiden terugkeren, kunnen vleermuizen effectief zien in het pikzwarte donker.
gerelateerde inhoud
- De snorharen van deze meerval zijn als ultragevoelige pH-strips
In de afgelopen jaren heeft een groeiende hoeveelheid bewijs bevestigd dat mensen - zowel slechtzienden als slechtzienden - in staat zijn tot iets soortgelijks. In tegenstelling tot vleermuizen (samen met dolfijnen, tandwalvissen en verschillende andere soorten die in staat zijn om te echoloceren), is het vermogen niet aangeboren, maar een aantal experimenten laten zien dat sommige mensen, op zijn minst, zichzelf kunnen leren echoloceren.
Veel van de onderwerpen van deze onderzoeken waren mensen met een visuele beperking, die het vermogen in de loop van de tijd als noodzaak hebben ontwikkeld. De meest bekende is Daniel Kish, die zijn visie verloor toen hij een jaar oud was, maar krantenkoppen heeft gehaald voor het beklimmen van bergen, fietsen en alleen wonen in de wildernis. Kish, die een 'echte Batman' wordt genoemd is in staat om deze taken uit te voeren vanwege zijn griezelige vermogen om te "zien" door echolocatie.
Hoe doet hij het? Gedeeltelijk ingegeven door de spraakmakende berichtgeving van Kish's talent, zijn een aantal laboratoria en onderzoeksgroepen enkele jaren geleden begonnen met het onderzoeken van menselijke echolocatie in het algemeen.
Ze hebben ontdekt dat, hoewel we de gespecialiseerde anatomische structuren missen die specifiek zijn geëvolueerd voor echolocatie bij soorten zoals vleermuizen, de principes grotendeels hetzelfde zijn. Om te beginnen moet een persoon een geluid maken, analoog aan de hoge klik van de vleermuis.
De meeste echolocators, waaronder Kish, klikken door de punt van de tong tegen het dak van de mond te drukken, waardoor tijdelijk een vacuüm ontstaat, wat een scherp knallend geluid maakt wanneer de tong wordt weggetrokken. Een onderzoek uit 2009 door onderzoekers uit Spanje, een van de eersten over menselijke echolocatie, ontdekte dat de idiosyncratische klik van Kish bijzonder geschikt is voor echolocatie: hij trekt zijn tong naar achteren, weg van het gehemelte, in plaats van naar beneden. Na verloop van tijd kan oefenen leiden tot een scherpere, schonere klik, waardoor echolocatie gemakkelijker wordt.
We kunnen de 200 klikken per seconde van vleermuizen en dolfijnen niet evenaren, maar dat is niet echt nodig. Kish maakt bijvoorbeeld gewoon om de paar seconden een klikgeluid, met onderbrekingen van stilte wanneer hij geen nieuwe foto van zijn omgeving nodig heeft.
Van daaruit worden de geluidsgolven die door de klik worden geproduceerd, uitgezonden in onze omgeving met een snelheid van ongeveer 1100 voet per seconde. Uitgeschoten in alle richtingen, stuiteren deze golven van de objecten, structuren en mensen rond de echolocator en komen terug in zijn of haar oren. Het volume van de terugkerende klik is veel stiller dan het origineel, maar degenen met een goede training herkennen gemakkelijk het subtiele geluid. En hoewel het misschien verbazingwekkend lijkt om deze geluidsgolven te kunnen analyseren om een beeld van de omgeving te genereren, zijn enkele van de basisprincipes in het spel concepten waarop u al dagelijks vertrouwt.
Ten eerste is er het feit dat we twee oren hebben, een aan weerszijden van ons hoofd, en dus (behoudens eventuele beperkingen) in stereo kunnen horen, op dezelfde manier waarop ons paar ogen ons in stereo laat zien. In de praktijk betekent dit dat u onbewust het volume van een bepaald geluid in elk van uw oren vergelijkt, en aanneemt dat de luidere kant degene is waar het geluid vandaan kwam. Wanneer iemand bijvoorbeeld uw naam roept, weet u meestal dat u zonder veel nadenken de goede kant op moet.
Op dezelfde manier kunnen echolocators het volume van de terugkerende geluidsgolven analyseren om hun omgeving te "zien". Als de ene kant veel luidere golven ontvangt dan de andere, laat dit zien dat het geluid sneller terugstuiterde en dus een kortere route nam - wat de aanwezigheid van een object of obstakel aan die kant aangeeft.
Bovendien klinkt voor het getrainde oor de terugkerende klik iets anders op basis van het specifieke object waarop het is teruggekaatst. Je hebt waarschijnlijk gemerkt dat je stem in een gemeubileerde kamer met vloerbedekking anders klinkt dan een lege, betegelde. Zoals Kish opmerkt, klinkt een tennisbal die tegen een muur stuitert anders dan wanneer hij van een struik stuitert. Met voldoende oefening kunnen dezelfde subtiele onderscheidingen worden gemaakt over de terugkerende klikgeluiden, waardoor een beeld wordt geschetst van de hele wereld.
Dit doen is misschien gemakkelijker voor mensen zonder visie. In 2011 gebruikte een team van de Universiteit van West-Ontario fMRI (functionele magnetische resonantie beeldvorming) om de onderliggende hersenactiviteit te onderzoeken die voor het eerst plaatsvindt tijdens echolocatie. Interessant is dat ze ontdekten dat bij twee slechtziende echolocators de handeling activiteit genereerde in de visuele cortex, een hersengebied dat grotendeels was gewijd aan het interpreteren van visuele informatie. Toen ze echter twee slechtziende mensen testten die nog niet eerder met echolocatie bezig waren, vonden ze geen activiteit in dat gebied, wat impliceerde dat de hersenen van de twee slechtziende echolocators hun gebrek aan gezichtsvermogen compenseerden door in plaats daarvan extra verwerkingscapaciteit aan geluid te wijden.
Geavanceerde echolocators hebben een verhoogde mentale activiteit aangetoond in delen van de hersenen die gewoonlijk zijn gewijd aan visie. (Afbeelding via Wikimedia Commons / Alan Thistle) Een expert-echolocator worden, kost jarenlange oefening, maar onderzoek heeft aangetoond dat zelfs een uurtje oefenen onmiddellijk resultaten kan opleveren. In een studie, gepubliceerd in mei, werden deelnemers geblinddoekt en gevraagd om te vertellen welke van de twee schijven die voor hen werden geplaatst groter was door echolocatie te gebruiken. Na verloop van tijd waren ze in staat om de juiste schijf te identificeren tegen hogere tarieven dan kans.
Zowel het Spaanse onderzoeksteam als Kish werken in zijn rol als president van de World Access for the Blind-organisatie om meer mensen te helpen de kunst van echolocatie te leren. De onderzoekers ontwikkelen een reeks protocollen waarmee nieuwelingen kunnen beginnen met oefenen, terwijl Kish workshops geeft voor slechtzienden. "Twee uur per dag gedurende een paar weken zijn genoeg om te onderscheiden of je een object voor je hebt, " vertelde Juan Antonio Martínez, de hoofdauteur van de Spaanse studie, aan Science Daily. "Binnen nog twee weken kun je het verschil zien tussen bomen en bestrating."
