科學家研究盲人如何回聲定位
失明人士無法用眼睛看見物體，但這並不意味著他們對周圍的環境一無所知。一些盲人可以像蝙蝠一樣「回聲定位」（echolocate），用嘴巴發出聲音，通過回聲了解周圍的環境。研究人員對盲人這種回聲定位的能力進行了詳細研究，期待幫助更多失明人士。
用聲音獲得「視覺」
人類的感覺可以由不同的感覺器官，如眼、耳、鼻、舌等引起，通過一系列神經通路，在大腦皮層形成特定的感覺——視覺、聽覺、嗅覺、味覺。因此，感覺的根源在於大腦。之前的研究顯示，在盲人的回聲定位過程中，參與的一部分大腦區域在視覺正常人群中與視覺有關。這意味著即使沒有通過眼睛獲得影像，盲人一樣可以在大腦中形成「影像」的感覺。
很多盲人可以通過環境中的回聲了解周圍的環境，但有少部分的盲人可以自己發出聲音，像蝙蝠一樣回聲定位。自少失明的 Daniel Kish 便擁有這樣的能力，他可以通過發出聲音，描繪出房間的樣子，甚至沿著不熟悉的路線進行山地自行車運動。Kish 幾乎從出生開始就失明，但通過回聲定位，他可以體驗到類似於影像的感覺。
Kish 表示，這些影像並不是由計算所得出，而是由空間物體形成的一種確實、可感知到的體驗。走進房間，Kish 可以指出這裡是牆壁，這裡是拐角，那裡是一個物體。
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英國杜倫大學的 Lore Thaler 團隊首次對盲人回聲定位進行了深入的聲學分析。他們邀請了 Kish 和其他兩位可以自己回聲定位的盲人參與研究。
分析發現，盲人回聲定位時用到的聲音與普通人類談話的聲音有所不同。首先，回聲定位的聲音非常短促，只有 3 毫秒。Thaler 認為這可能是為了防止發出的聲音掩蓋回聲。其次，這種聲音頻率更高，為 2-4 千赫茲，高於人類談話的聲音頻率。回聲定位的聲音形成的錐形干擾區*更小更集中，有助於找到物體。回聲定位者無意中便可以將聲音定位到他們想了解的物體。
應用意義
根據分析成果，Thaler 團隊合成了一種敲擊（click）聲音，用於後續研究。他們打算用電腦朝一個物體發出一千次這種敲擊聲音，釐清怎樣通過回聲確定物體的形狀。
了解盲人回聲定位的原理，可以幫助其他盲人學會這種能力，更好地感知周圍的世界。
Thaler 認為，這項研究有助於開發更好的人工聲吶，用於自動駕駛。現行的聲吶系統可以確定物體的距離和形狀，但無法知曉是什麼。人類中的回聲定位者有時可以做得更好。
注*：錐形干擾區（the cone of confusion）——在三維空間中，哺乳動物可以根據根據雙耳時間差（interaural time difference，ITD）確定聲音的來源。錐形干擾區的軸通過雙耳相連形成的軸線。對於錐形干擾區而言，錐形表面上任意一點的 ITD 值相同，因此人耳無法確定聲音的確切位置——你無法得知聲音來自於錐形的上面、下面、左邊還是右邊（下圖）。盲人回聲定位者的錐形干擾區為 60 度，比普通談話的 120-180 度更小，再配合頭部轉動，可以方便地定位物體。
- Thaler L, Reich G M, Zhang X, et al. Mouth-clicks used by blind expert human echolocators–signal description and model based signal synthesis[J]. PLOS Computational Biology, 2017, 13(8): e1005670.
