介绍

我们的感觉就像帮助我们感知世界的超级大国,计划,决定,和对我们遇到的一切。有时我们计划我们的反应;其他时候,我们的反应如此之快,我们甚至不考虑它。这各种各样的反应是由于大脑是有组织的方式。愿景是一个宝贵的力量,让我们来解释世界。视觉显示我们的世界无数的颜色和形状,丰富的线索,让我们了解我们的位置和我们的身体的方向,移动安全障碍,避免危险。

漫画超级英雄的权力往往超出了人类的能力。其中一些技能我们没有,但是其他动物呢做如飞,超级力量,加强或新感觉。有没有想过超人知道确切位置,当有人正面临危险吗?超人最重要的超级大国是super-hearing !他可以听到呼救声,一枚炸弹滴答作响,甚至失控的汽车,无论有多远。想象能够远距离监听声音,知道正是他们来自哪里!在现实生活中,蝙蝠有一个版本的这个超级大国,也是!

蝙蝠是哺乳动物的第二大集团,唯一能够飞行的哺乳动物。蝙蝠导航使用特殊能力回声定位能力。他们发出声音和使用回响,回来找到周围的障碍。如果我们能学习这种能力,我们的大脑如何调整?我们如何决定哪些要采取的行动,甚至检测对象在我们周围没有视觉线索吗?可能人类和蝙蝠比人们想象的有更多的共同点吗?

铁轨地图大脑

大脑负责存储、解释和组织我们收到的所有信息通过我们的感官世界。几乎立刻,这些信息可以转化为一个反应,运动,或行为。例如,我们的大脑可以捕获视觉线索和移动我们的身体躲避的东西在向我们走来,往往没有我们甚至考虑它。这是如何发生的?

视网膜,一层在我们的眼球,对光线很敏感,从环境中获取视觉信息和转换成电活动。这电活动传递细胞神经元,到大脑。你可以想象大脑作为一个大型的列车网络。乘客从视网膜的电能,将沿着铁轨的神经元,过去的各种列车stations-areas大脑中发生不同程度的处理。视觉信息的最后一站是大脑的一部分初级视觉皮层,它允许我们成为我们所看到的意识。我们的每个感官都有自己的铁路和站在大脑中。偶尔,这些线相交,我们的感官和记忆之间的交互可以补充的视觉信息在通过我们的眼睛图1)。

人类的大脑有一个非常特殊的组织:火车铁轨是非常精确的,所以,他们严格控制信息的传输通过适当的大脑站在路上的最后一站。这个组织叫做地形图。这就像每个特定的火车上乘客需要的火车票预定的目的地,所以没有人可以错误地去错了地方。大脑组织的这种方式,这样感觉不混淆的信息,可以非常具体和详细。例如,适当的流动的电活动通过不同的电台在大脑中使我们能够看到颜色,边界,观点,和深度感知形状和运动非常精确。

蝙蝠的回声定位:超级大国

大约200年前,研究员叫拉萨罗Spallanzani是第一个研究蝙蝠回声定位。他注意到,即使在完全没有光,蝙蝠不与障碍物相撞(1]。今天我们知道蝙蝠,海豚和鲸鱼使用回声定位。这些动物可以发出声音的频率更高(蝙蝠)或更低(海豚和鲸鱼)那些人能听到。这些声音通过环境和旅游,当他们遇到障碍,反弹并返回到动物的耳朵,来帮助他们理解周围的环境。这些动物发出的声音声音和被称为声音的回报回声。

声音在不同的环境中表现不同的障碍。根据环境声音变化的一个特点几何传播。几何传播指的是声音传播的距离。声音通过空气传播,越远就越弱。物体吸收和反射声音的方式也不同。例如,如果你敲木门,然后在一个金属,你可以注意到的声音是不同的。想象能够分辨的回声反弹一棵树,一只苍蝇,甚至一只鸟!这正是蝙蝠可以做!他们发声,听到回声,他们知道未来到底是什么。他们可以确定对象是有多远,对象的高度和大小(图2)。

蝙蝠回声定位是一个重要的工具,它有助于绕开障碍物,沟通,和寻找食物2]。蝙蝠已经有了几百万年的这种能力,他们已经开发出结构,像大耳朵,帮助他们解读的回声。每个蝙蝠物种以不同的速度鸣叫,语调,频率和它有关食物的类型。有蝙蝠吃水果、昆虫、花蜜、鱼、和血,以及小型脊椎动物,如老鼠和蜥蜴。但是人类呢?人类可以使用回声定位?

盲人使用回声定位!

有研究报道,盲人可以使用回声定位来避免障碍。根据一项研究,两个盲人失去视力的人在年轻的时候学会了探测周围的物体使用mouth-clicks echolocators !科学家们测量了这些人在他们的大脑功能回声是对象在他们面前。科学家们相比的结果两个盲人结果两人与正常视力。科学家发现,两个盲人参与者显示更高的大脑活动在大脑的视觉皮层的参与者相比,当他们听到回声和定位对象。但是,没有大脑活动中观察到听觉上的差异(听力)的大脑区域之间的和盲目的参与者(3]。

噪音例如单击嘴,说话,吹口哨,哼,脚步,或利用甘蔗允许盲人使用回声定位和检测对象距离40厘米的准确性。他们可以注意角度的变化4°或更多。人可以测定方向可以检测如果一个对象是靠拢,更远,向左或向右。他们还可以确定目标和区分不同大小的对象(图3)[3]!

失明改变大脑的“地图”

一生中,有正常视力的人在他们的大脑建立特殊地图,特别是初级视觉皮层。这意味着神经元连接的方式绘制出一个特定的方向旅行光产生的电信号。同样,通过使用我们的听力,我们也在大脑建立特定的地图,将声音信息到另一个叫做初级听觉皮层的区域。之前,科学家们认为这些神经地图只能我们把这些具体的感官使用时形成的。然而,在缺乏某种意义上说,发生在失明等,这些大脑地图改造自己,这样可以适应。这个重塑大脑中的神经通路的过程被称为神经可塑性。例如,盲人有不可思议的能力回声是使用声音构建大脑地图视野。觉得这个像听力铁路网建设新的跟踪达到视觉上的初级视觉皮层的最后一站——铁路!结果,这个新创建的大脑铁路可以“图片”周围的空间使用发出声音的回声。科学家发现,可视映射构造在失明者使用声音非常类似于视觉信息的视觉地图,形成正常视力的人。回声是盲人的能力越大,相似度越大的视觉地图,发现个人的4]。

结论

科学研究蝙蝠给我们日常生活带来了许多改进,从药物阻止血液凝固的发现声波这些发现强调保护的重要性和保护蝙蝠和它们的栖息地。研究蝙蝠回声定位的超级大国帮助改善盲人的生活,还有助于我们理解的变化发生时大脑的视觉是不可用的。大脑中的神经重塑的痕迹开始发生盲人失去视力后不久,当他们开始使用声音导航环境。事实上,回声定位的人甚至可以学到的可以看到的。我们需要一些练习和关注,我们可以在我们的大脑,改造轨道!

术语表

回声定位能力:↑蝙蝠的使用声音映射周围环境的能力。

神经元:↑大脑细胞,大脑的不同部分之间传递电子信息。

初级视觉皮层:↑一个大脑区域,位于大脑的后面,这对处理视觉信息是至关重要的。

地形图:↑大脑的精确的组织目标特定脑区神经元构建大脑地图。

发声:↑声音由动物的嘴。

回声:↑声音的反射后打一个障碍。

几何传播:↑,一个声音在空间中传播的距离。

神经可塑性:↑大脑神经元的能力来改造自己,使不同的连接。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

确认

我们愿意承认MSc。Elenn费雷拉有价值的英语版本的较早的一份草案的手稿。

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引用

[1]↑泰勒,L。,Goodale m . a . 2016。回声定位在人类:概述。电线Cogn。科学。7:382 - 93。doi: 10.1002 / wcs.1408

[2]↑Giannini, N。,Kalko e . k . v . 2005。的工会结构animalivorous leaf-nosed蝙蝠Barro科罗拉多岛,巴拿马,再现。Acta Chiropterol。7:131-46。doi: 10.3161 / 1733 - 5329 (2005) 7 (131: TGSOAL) 2.0.CO; 2

[3]↑泰勒,L。阿诺特,s R。,Goodale m . a . 2011。自然人类回声定位神经关联的早期和晚期盲目的回声定位专家。《公共科学图书馆•综合》。6:e20162。doi: 10.1371 / journal.pone.0020162

[4]↑诺曼,L。泰勒,l . 2019。Retinotopic-like地图空间声音在初级视觉的人类echolocators皮质盲。Proc。r . Soc。B杂志。科学。286:20191910。doi: 10.1098 / rspb.2019.1910