Πώς το ανθρώπινο αυτί αξιοποιεί την ηχώ. How we hear distance: Echoes are essential for humans to perceive how far away a sound is

Rémy Cogghe, Madame reçoit, 1908. Η ηχώ παίζει καθοριστικό ρόλο στην ικανότητά μας να υπολογίζουμε την απόσταση από την οποία προέρχεται ένας ήχος. Mammals are good at figuring out which direction a sound is coming from, whether it's a predator breathing down our necks or a baby crying for its mother. But how we judge how far away that sound is was a mystery until now. Researchers report that echoes and fluctuations in volume are the cues we use to figure the distance between us and the source of a noise.

Η ηχώ παίζει καθοριστικό ρόλο στην ικανότητά μας να υπολογίζουμε την απόσταση από την οποία προέρχεται ένας ήχος, διαπιστώνουν αμερικανοί ερευνητές.

Όπως επισημαίνουν σε ανακοίνωσή τους οι νευροεπιστήμονες του Πανεπιστημίου του Κονέκτικατ, ο τρόπος με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε την κατεύθυνση από την οποία προέρχεται ένας ήχος είναι καλά μελετημένος. Δεν ισχύει όμως το ίδιο και με την αντίληψη της απόστασης από την πηγή του ήχου, για την οποία λίγα ήταν γνωστά μέχρι σήμερα.

Πείραμα με εθελοντές έδειξε ότι ο υπολογισμός της απόστασης είναι αδύνατος όταν δεν υπάρχει καθόλου αντίλαλος και ο ήχος έχει σταθερή ένταση, αναφέρει η ερευνητική ομάδα στο Journal of Neuroscience.

Ανεπιθύμητη αλλά χρήσιμη

Scientists at the University of Connecticut say we know how far away the source of a sound is by listening to the echoes it produces. In a study they found that the reverberation of sound helps us locate the distance of, for example, a car passing round a bend or a person nearby.

«Η αντήχηση θεωρείται συνήθως ανεπιθύμητη επειδή μας εμποδίζει να ακούσουμε καθαρά», σχολιάζει η Σιγκεϊγιούκι Κουβάντα, μέλος της ερευνητικής ομάδας. «Είναι όμως απαραίτητη και χρήσιμη προκειμένου να αναγνωρίζουμε την απόσταση» λέει.

The researchers say that the effect echoes have on volume - or amplitude modulation - could be key in our ability to perceive a sound's distance from us. Without amplitude modulation, for example in an anechoic (echo-free) room, pictured, a person can't tell how far away a noise is from them.

Όλοι οι φυσικοί ήχοι παρουσιάζουν διακυμάνσεις της έντασης, και σχεδόν όλα τα περιβάλλοντα παράγουν ηχώ, καθώς ο ήχος ανακλάται σε αντικείμενα όπως τα δέντρα και το έδαφος.

Η ερευνητική ομάδα υποψιαζόταν ότι το εύρος αυξομείωσης της έντασης, και η επίδραση της ηχούς σε αυτό το εύρος, είναι το κλειδί για την αντίληψη της απόστασης.

Το πείραμα με τα κουνέλια

Scientists have discovered exactly how we judge how far away a sound happens to be. (Photo : Flickr/Matt Reinbold)

Για να διερευνήσουν την ιδέα, οι ερευνητές τοποθέτησαν μικρά μικρόφωνα μέσα στα αφτιά κουνελιών και ηχογράφησαν ήχους που προέρχονταν από ηχεία σε διάφορες αποστάσεις. Στη συνέχεια χρησιμοποιήσαν αυτές τις ηχογραφήσεις για να προσομοιώσουν ήχους που προέρχονταν από διαφορετικές αποστάσεις. Τελικά έπαιξαν αυτούς τους ήχους στο δωμάτιο όπου βρισκόταν το πειραματόζωο, και μέτρησαν τα επίπεδα δραστηριότητας στο κάτω διδύμιο, μια περιοχή του εγκεφάλου που συμμετέχει στην αντίληψη των ήχων.

Όταν το κουνέλι άκουγε τους τεχνητούς ήχους, η δραστηριότητα συγκεκριμένων νευρώνων του κάτω διδυμίου ήταν εντονότερη όταν η απόσταση ήταν μικρή και το εύρος της έντασης μεγάλο.

Υπολογισμός της απόστασης

The farther away the source of a sound is from a listener, the more echoes there are, and the more degraded the depth of amplitude modulation gets. As you would expect, the neurons fired less and less when the sound moved further away and the depth of amplitude modulation degraded more and more. Credit: © Voyagerix / Fotolia

Η αντήχηση, επισημαίνουν οι ερευνητές, τείνει να περιορίζει το εύρος αυξομείωσης της έντασης, μια μεταβολή που επιτρέπει στον εγκέφαλο να υπολογίζει την απόσταση.

Και ο υπολογισμός της απόστασης έχει συχνά κρίσιμη σημασία για την επιβίωση, τόσο για ένα κουνέλι που ακούει την αλεπού να πλησιάζει, όσο και για έναν άνθρωπο που ακούει τα αυτοκίνητα καθώς διασχίζει τον δρόμο.