你也可以成为蝙蝠侠：人类回声定位
小友 （微信号：yosumn） 说：听说最近大家都沉迷于一个魔性声控游戏。但是你知道吗？当你在用声音控制小黑豆前进跳跃的时候，有的人却可以利用自己发出声音的回声，不依赖视觉也能走路骑车打球，畅通无阻。不仅如此，科学家说，这种“神力”是可以训练的。
很多动物可以通过回声定位来“看见”周围的环境，如我们的好朋友蝙蝠和海豚。在自然选择的帮助下，这些物种的视觉和听觉相辅相成，通过回声定位，它们甚至可以“看”见障碍物背后的物体。
殊不知，通过训练，人类也可以通过回声定位来辅助视觉 ，譬如一些先天失明的人，便可借助嘴里发出的“嗒嗒”声来感觉身边的环境，有些人甚至可以完成骑自行车和打篮球等在大多数人看来必须借助视觉来完成的活动。
观看视频感受一下盲人回声定位的神奇
（抱歉没有字幕，但听不懂其实也不影响）
PS：《最强大脑》第一季的中德PK大战中，德国选手戴夫·雅尼沙克就是采用“回声定位”的方法辨物，和采用吹气辨物的中国“听风者”艾晓娃进行对抗。由于某种原因，视频无法直接插入推文，感兴趣的老友记可以点击下方链接观看哟。（嗯，他还解释了为什么声音是用“嗒嗒嗒”而不是“啪啪啪”....）
【友心人推荐】最强大脑 回声定位
http://www.tudou.com/programs/view/4-ZTHKMxsqo/
在自然界，回声定位即通过声音和回声来判断物体方位、大小等信息的能力。 在人类中，这种能力便体现为通过主动发出声音，譬如用嘴发出“嗒嗒”声或是用手杖敲击表面，并根据回声来获得方位等信息的能力。 这种能力不同程度地体现在一些失明群体中，而视觉正常的个体也可以通过训练来增强回声定位来习得这一能力。
在人类回声定位被发现之前，科学家便注意到了盲人不可思议的空间感和对环境中障碍物的敏感。 这一早期的理论认为，一些盲人可以通过感受空气在面部的轻微震动而对环境做出判断，所以将此称为“facial vision（面部视觉）”。到了上世纪四五十年代，康奈尔大学的心理学家们开展的一系列实验清晰地显示被试判断障碍物的方位依赖的是听觉，而非面部压力(Supa, Cotzin, & Dallenbach, 1944)。
在另一组实验中，被试可以根据实验员的脚步声判断其距离障碍物的位置并告知其何时停止（如果是我，在撞了 50 次之后，一定会故意失败来让实验员也撞几次….）。
总的来说，先天失明群体的回声定位能力往往优于后天失明群体，而后者则往往优于视觉正常的个体。 大部分回声定位者都可以通过声音获得相对准确的关于物体距离、水平位置，和大小的信息。
我们知道，大脑皮层是可塑性极强的组织，对于盲人来说，即便没有直接的视觉刺激，传统意义上的“视觉”皮层依然活跃着。譬如，盲人在阅读盲文时（触觉刺激），视觉皮层便会被激活来处理这些文字信息。
同样，Thaler, Arnott 和 Goodale (没错就是你也许在心理学课上听说的那个Goodale，2011)发现， 先天性失明的盲人在听到回声时，传统意义上的视觉皮层活跃程度有显著增加，而主听觉区域则没有改变。在普通人群中，听到回声并不会带来特定大脑皮层区域活跃程度的改变。
如图，我们看到的是回声定位者（左侧）和控制组（右侧）在听到回声时大脑皮层活跃程度的变化。什么？图片不像大脑？这是因为我们看到的是大脑皮层的 inflated view(充气视角)。在处理 fMRI 数据时，由于大脑皮层充满褶皱，区域与区域之间的空间联系不甚明显，科学家便像充气球一样将大脑皮层吹成一个平面，以帮助我们更清晰地检验区域与区域之间的位置关系。
在左上我们看到， 处于我们大脑后侧的视觉区域的活跃程度在回声定位者中会在受到回声刺激时提升，而左下圆圈内的听觉区域则不受影响。 控制组大脑皮层的活跃程度似乎并不受回声刺激影响。
小思考： 视觉区域处理的一定是视觉信息吗？又或者，这一区域擅长处理的是某一类型的信息，而在视觉正常的群体中这一类型的信息更多地由视觉刺激提供？
好吧，蝙蝠侠并不需要回声定位，但在 Marvel 的 Daredevil（夜魔侠）中，主人公 Matt Murdock 便是被设定为可以通过回声获得对身边环境极强的洞察力的盲人。术士记得 Goodale 曾经这样描述一位受回声定位训练的个体的感觉： “那就像一种 360 度的全景视觉。” 那么，视觉正常的人，如何通过训练来提升回声定位的能力呢？
在 Teng 和 Whitney 2011年的研究中，视觉正常的被试在隔音室中被蒙住双眼，坐在一个距离自己 33 厘米的架子前。架子一上一下摆放着两个碟子，被试的任务就是判断尺寸较大的碟子在上边还是下边。因为没有视觉信息，被试需通过用嘴发出“嗒嗒”声来产生在物体表面的回声。
每个被试完成了四组训练，每组包括 100 个判断碟子大小的任务练习，每组练习持续一到两个小时。在每一次判断之后，被试并不会获得自己判断正确与否的反馈。 结果发现，大部分被试可以在四组训练后达到略高于 80％ 的准确度（注意基线是 50%）。
这一实验显示，在较短的时间内，通过训练，视觉正常的被试便可以习得通过回声来获得信息的能力。然而我们需要注意的是，这一实验是在隔音室条件下进行的， 在日常生活中声音源复杂而多变，想要在日常生活中利用回声定位来观察环境恐怕需要长时间的训练。
多样的视觉
今天术士介绍的回声定位只是盲人观察世界的诸多方式的一种，其它方式还有 blind sight（ 盲视觉 ） ，以及借助科技的各种 感官替代视觉 （譬如用舌头来“看”见世界）。如果大家对这些多样的视觉体验感兴趣的话，欢迎在后台留言。
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作者：Gandalf
康奈尔大学心理学系在读博士
做有人文素养的科学家
审核 | 婉君
排版配图 | 东移
参考文献
Thaler, L., & Goodale, M. A. (2016). Echolocation in humans: an overview. Wiley Interdisciplinary Reviews: Cognitive Science, 7(6) , 382-393.
Thaler, L., Arnott, S. R., & Goodale, M. A. (2011). Neural correlates of natural human echolocation in early and late blind echolocation experts. PLoS One, 6(5) , e20162.
Supa, M., Cotzin, M., & Dallenbach, K. M. (1944). " Facial vision": The perception of obstacles by the blind. The American Journal of Psychology, 57(2) , 133-183.
Santani Teng, D. W. (2011). The acuity of echolocation: spatial resolution in the sighted compared to expert performance. Journal of visual impairment & blindness, 105(1) , 20.
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本文首发于微信公众号友心人（yosumn）
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