人类回声定位有时使人们即使从小就完全失明,也能够骑自行车或打篮球。这些回声定位者通常通过用舌头发出尖锐的咔哒声并倾听物体反射声音的差异来感知周围环境。
脑成像研究表明,专家级回声定位者的大脑初级视觉区域对声音有反应,研究人员推测,长期感官剥夺可能导致视觉区域被重新利用。“一直以来有一种强烈的传统观念认为盲人的大脑是不同的,认为必须经历过感官丧失才能拥有这种神经可塑性,”英国杜伦大学的神经科学家洛尔·泰勒说。
泰勒与他人共同领导了 2021 年的一项研究,该研究表明,盲人和视力正常的人都可以在短短 10 周的训练中学会回声定位。在她和同事们发表在《大脑皮层》杂志上的最新研究中,他们检查了这些能力背后的脑部变化。训练后,盲人和视力正常的人都在视觉皮层中表现出对回声的反应,这一发现挑战了初级感觉区域完全是感觉特异性的观点。
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研究人员对 14 名视力正常的人和 12 名盲人进行了为期 10 周、每周两次、每次两到三小时的训练。他们首先教参与者发出嘴巴咔哒声,然后对他们进行三项任务的训练。前两项任务涉及判断物体的大小或方向。第三项任务涉及导航虚拟迷宫,参与者在模拟的咔哒声加回声声音的帮助下在迷宫中移动,这些声音与他们的位置相关联。
两组人在所有任务中都取得了进步。“这项研究为越来越多的证据做出了重要贡献,证明这是一项可训练的、非奇异的技能,盲人和视力正常的人都可以掌握,”旧金山史密斯-凯特威尔眼科研究所研究回声定位和盲文的心理学家桑塔尼·滕说。
在训练前后进行脑部扫描期间,参与者还执行了一项涉及识别迷宫的任务,包括有咔哒回声和没有咔哒回声两种情况。训练后,两组人在总体上对声音的听觉皮层激活增加,听觉区域的灰质密度也更高。
最令人惊讶的是,训练后,盲人和视力正常的参与者都表现出视觉皮层对可听见的回声的激活。“我们不确定我们是否会在视力正常的人身上得到这个结果,所以看到这个结果真的很有成就感,”泰勒说。她怀疑,这个大脑区域不仅仅处理视觉数据,还会接收来自不同感官的信息,这些信息有助于空间理解。
在 2021 年的研究三个月后,一项后续调查发现,83% 学习了回声定位的盲人参与者报告说,他们的独立性和幸福感有所提高。泰勒说,研究人员正在努力更广泛地传播这项培训:“对于有视力障碍的人来说,这是一种强大的感官工具。”