回声定位学习过程涉及感觉皮层和运动皮层之间的密切协调

人类可以通过训练使用回声定位来估计封闭空间的大小。LMU的研究人员现在表明，学习过程涉及感觉皮层和运动皮层之间的密切协调。

原则上，人类不需要仅仅依靠视觉来确定方向。有些盲人利用自己发出的声音来估计他们在封闭空间中相对于反射面所处的位置和方向。它们可能会用藤条敲击地面，或者像一些蝙蝠那样用舌头发出咔哒声，然后分析回声来确定它们与周围墙壁的距离。现在，由LMU生物系教授Lutz Wiegrebe领导的一个团队已经证明，视力正常的人可以通过自己产生的点击来估计房间的大小。在与LMU医学中心德国眩晕和平衡障碍中心的Virginia L. Flanagin博士的合作下，研究人员监测了11名视力正常的受试者和1名盲人在执行实验时大脑不同区域的活动回声定位能力的任务。研究结果使研究小组能够分析人类回声定位所涉及的神经元机制，并发表在新一期的《神经科学》杂志上神经科学杂志．

Wiegrebe和他的同事开发了一种基于功能性磁共振这项技术首次通过舌头自行产生的滴答声来监测回声定位的过程。在这项研究中，这种装置被用来训练有视力的受试者进行回声定位。研究人员首先描述了一个真实建筑的声学特性——一个具有高反射表面和长混响时间的小教堂。“实际上，我们拍摄了小教堂的声学照片，然后我们能够通过计算改变这张声音图像的规模，这允许我们随意压缩它或扩大虚拟空间的大小，”Wiegrebe解释道。实验对象戴上由耳机和麦克风组成的耳机，被置于核磁共振扫描仪中。然后，通过输入耳机的信号，他们被定位在虚拟空间中。受试者发出舌咔哒声，耳机上播放的回声与不同大小的虚拟空间相对应(来自声学图像)。“所有参与者都学会了感知空间大小的微小差异，”Wiegrebe说。此外，当他们主动发出舌头咔哒声时，比回放这些声音时，他们更能评估虚拟空间的大小。事实上，其中一个实验对象学会了估计物体的大小虚拟空间缩小到实际尺寸的4%以内。

用于实验的装置还允许在核磁共振扫描仪的帮助下描述参与回声定位的神经元机制。“回声定位需要感觉皮层和运动皮层之间的高度耦合，”弗吉尼亚·弗拉纳金说。舌头敲击产生的声波被周围环境反射，并被双耳接收，从而激活了感觉(听觉)皮层。在视力正常的受试者中，紧接着不久就会激活运动皮层，刺激舌头和声带发出新的咔哒声。另一方面，对先天失明的参与者进行的实验表明，接受反射的声音会导致视觉皮层的激活。”初级视觉皮层能够执行听觉任务是人类大脑可塑性的一个显著证明，”Wiegrebe说。另一方面，视力正常的受试者只表现出相对较弱的大脑皮层激活视觉皮层执行回声定位任务时。

研究人员现在计划开发一个专门的训练计划，使盲人学习如何使用舌点声进行回声定位。