不能通过耳廓辅助声音定位,听障者可以从鸟类身上学到什么

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  • 发表时间:2017-11-01
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  中国聋人网讯 我们知道,世界上大多动物的耳朵都是有外耳廓的,外耳廓有很多功能,可以聚拢声音、增加声音增益、还有助于分辨声音来源。人类也是这样,人类的耳廓也是有很多功能的,但是如果我们戴耳后式助听器或人工耳蜗,耳廓的作用就大打折扣了,因为负责收集声音的麦克风不在耳廓内,所以很难通过耳廓受益。一些新的听力产品通过放置在耳廓附近的麦克风收集声音,也是模仿自然界人类耳廓收集声音的常规模式。

  左侧为鸟类耳朵结构简图,右侧为人类耳朵结构简图,可以看出结构的相似性与不同
  但是对于大多数情况来说,助听器或人工耳蜗辨别方向的能力仍取决于技术差异,而不是设备的仿生学差异。外耳廓有助于动物分辨声音来源,那么没有外耳廓的鸟类是如何判断声音是来自上方、下方,还是同一水平高度呢?这又对我们在听力辅助设备的应用上有什么启示呢?

  眼睛长在侧面的鸟,比如家鸡,可以看到两个侧面;而眼睛长在前面的鸟,比如仓枭,只能看到前面。
  春天,两只雄鸟正在争夺一只雌鸟的芳心,但是要选出一只求婚者,雌鸟首先要发现他的新郎在哪。
和哺乳动物不同,鸟类没有外耳廓,哺乳动物的外耳廓具有非常重要的作用,可以帮助它们判断声音来自什么样的高度。但是鸟类也能判断声音是来自它们上方、下方还是同一个水平高度。慕尼黑工业大学的一个研究团队在2014年发现了鸟类是利用整个头部来定位声音来源的。
  "鸟类没有外耳廓,所以人们一直认为,它们无法判断声音来自什么样的高度,"慕尼黑工业大学的Hans A. Schnyder认为。"但是实际上,雌鸟应该能判断出它选中的伴侣在什么地方,即使那只雄鸟位于比它位置更高的地方。"
  哺乳动物靠外耳廓判断声音来源的高度,外耳廓可以因声波的结构不同而分别对它们进行吸收、反射或折射。它们的听觉会利用这个信息来判断声音来自于什么高度。但是鸟类是如何判断这种高度差异的呢?
  Schnyder研究了三种动物--乌鸦、鸭和鸡--发现鸟类也能判断声音来源的仰角。它们椭圆形的头部会对声波进行转化,方式和哺乳动物的外耳廓差不多。

  鸡的耳朵在眼睛后面

  " 我们测量了来自鸟类鼓膜不同仰角高度的声源的音量,"Schnyder说。不管仰角高度如何,所有的声音都来自于耳朵的同一侧,音量大小也基本相同。位于头部另一侧的耳朵能够更精确地分辨不同的高度--因为在另一侧的耳朵听起来,来自不同高度的声音的音量不同。
  鸟类能够分辨声音来源的高度,主要是因为头部的形状。声波冲击到头部的不同位置,会引起反射、吸收或折射等不同反应。科学家发现,头部会完全屏蔽来自某些方向的声音。而另一些方向来的声波能够穿透头部,引起另一只耳朵的反应。
  鸟类的大脑能够根据两只耳朵听到的音量区别判断声音来自自己的上方还是下方。"鸟类就是这样判断声音到底来自哪里的--比如来自与自己眼睛相同的高度,"Schnyder继续说。"这个系统非常精确:鸟类能够判断出声源所在的位置是在仰角30度,还是在俯角30度。"
  为什么鸟类能够形成垂直面定位的能力呢?大多数鸟类的眼睛都长在头的侧面,所以几乎有360度的视野。因为它们还有一种特殊的能力,能够处理来自不同水平高度的水平面声音,所以它们能够把来自听觉的信息和来自视觉的信息结合起来,有效地避开捕猎者。
  谷仓猫头鹰等很多食肉鸟类则有另外一套完全不同的方法。这些鸟类在夜间捕猎,而且它们和人类一样,眼睛长在前面。它们面部的羽毛可以像外耳廓一样对声音做出反应。根据  Schnyder的研究,猫头鹰听来自它们前方的声音会比其他鸟类更清晰。

  被称为"饼脸侠"的谷仓猫头鹰

  所以,它们可以将来自听觉的信息和来自视觉的信息完美地结合--早期的一些研究已经证明了这一点。Schnyder得出结论,"我们最新的研究也得出了相同的结论:听觉与视觉相结合似乎是动物进化的重要原则。"
启示与思考
  鸟类对于声音来源的判断,对于我们佩戴助听器或耳蜗的听障者来说,又有什么启示呢?
  首先,我们人类并不具备鸟类的诸多"特异功能",但人类有一点是鸟类没有的,就是大脑有极强的可塑性,我们对于声音的理解绝不仅仅是听到而已,还包含许多从声音里传出的信息,比如声音是从自然界发出还是喇叭里发出,说话者的健康情况等等,这些都是声音里传出的信息,我们通过这些信息,可以辅助我们判断事物。对于声音的来源分辨也是一样,我们需要通过学习和训练,让大脑熟悉和学会使用助听器或耳蜗,这需要很长时间,根据不同人的学习能力而不同,有些人可能几个月就可以熟悉,有些人则需要好几年才能习惯。这也需要我们其他感官来参与配合,大脑把所有信息综合在一起,判断声音来源。
  也就是说,听障者可以在良好的听力干预后,大脑通过不断训练和融合,最大程度上判断声音的来源,当然,这很大一部分取决你是双侧听力还是单侧听力,但有一点是确定的,判断声音来源这件事,是需要所有感官共同配合完成的,而绝不仅仅是依靠听力。
  来源:今日头条
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