ЭХОЛОКАЦИЯ

Природная среда обитания многих позвоночных, включая летучих мышей, дельфинов, китов и, возможно, некоторых мелких грызунов, требует от них активности в таких ситуациях, при которых зрение мало чем может помочь им либо вовсе бесполезно. Например, летучие мыши — единственные летающие млекопитающие — активны по ночам и в темноте. Точно так же и морские млекопитающие: дельфины и киты способны перемещаться на такой глубине, куда свет практически не доходит. Благодаря необходимости эффективно прокладывать себе путь в подобных условиях у этих животных развилась способность к восприятию эха их собственных звуков, возникающего при отражении последних от окружающих объектов. Улавливая эти отраженные звуки, животные без помощи зрения на расстоянии получают точную и почти мгновенную информацию об удаленности и направлении движения различных объектов, а возможно, и о скорости их перемещения, траектории, размере, форме, текстуре и принадлежности к определенному виду (Norris, 1991). Использование организмом акустического сигнала, возникшего в результате отражения генерированного им звука, для получения подобной биологически релевантной информации называется эхолокацией.

Объектом изучения большинства исследователей эхолокации стали летучие мыши, основной сенсорной модальностью которых является слух. В настоящее время на Земле живет около 600 видов этих млекопитающих, и преследование всеми этими видами своей добычи основано на эхолокации (Simmons, Fenton & O’Fan- nell, 1979). Совершая ночные полеты, летучие мыши избегают столкновений с препятствиями, которые не толще человеческого волоса и не длиннее 0,1 дюйма (около 25 мм), а также локализуют свою добычу и нападают на нее с почти безупречной точностью даже тогда, когда и они сами, и их жертвы летят сравнительно быстро. Летучие мыши совершают все эти «подвиги» благодаря тому, что генерируют упругие ультразвуковые импульсы — звуковые волны, крики и чириканье, частоты которых лежат за пределами человеческого слуха и нередко превышают 100 кГц, а также воспринимают звуки, возникающие в результате отражения этих импульсов от окружающих объектов (рис. 14.5).

5. Летучая мышь и схематическое изображение генерируемого

5. Летучая мышь и схематическое изображение генерируемого

ею ультразвукового импульса

Концентрически расположенные дуги — индивидуальные звуковые волны, входящие в состав единичного импульса. Частота и длина звуковых волн, образующих один импульс, могут быть разными. Рисунок, который по свидетельству его автора выполнен с сохранением масштаба, дает представление о том, сколь незначительно количество звуковой энергии, отражаемой одним насекомым. Для некоторых видов летучих мышей, например для коричневой летучей мыши, распространенной на северо-востоке, эффективное эхолокационное расстояние может достигать 20 футов (около 7 м). (ИСТОЧНИК: D. R. Griffin. Echoes of bats and man. Garden City, N. Y.: Anchor Books/Double-day:1959, p. 86)

Генерирование и восприятие ультразвука летучими мышами обясняют их способность избегать столкновений с препятствиями, а также идентифицировать и преследовать свои жертвы. Эта особенность — следствие некоторых факторов, определяющих распространение звуковых волн, в частности того, что высокочастотные звуки при отражении рассеиваются в меньшей степени, чем низкочастотные. Более важно, однако, то, что отражение звука зависит от соотношения между длиной отражающейся звуковой волны и величиной того объекта, от которого она отражается. Чтобы, отразившись от объекта, вернуться к своему «источнику» с полезной для него информацией, звуковая волна должна иметь длину, меньшую, чем объект, в противном случае она обогнет его. Что касается летучих мышей, то их любимое лакомство — моль, всевозможные жуки и комары, так что использование высокочастотных (т. е. коротковолновых) звуков для них жизненно важно. Это же обстоятельство подчеркивает и значимость для летучих мышей чрезвычайно высокого верхнего предела их слуха.

Эхолокация предполагает оценку вернувшегося отраженного звука (эха).

Некоторые летучие мыши вылавливают свои жертвы, издавая очень короткие чириканья, или импульсы, частота которых быстро изменяется. Этот тип звуковой эмиссии, называемой частотно модулированной (ЧМ), представляет собой очень сложное явление (с точки зрения определения величин входящих в ее состав частот). Когда возникает импульс, частота которого изменяется во времени, звуки, отраженные от объектов, находящихся на разных расстояниях от источника импульса, возвращаются в разное время, вследствие чего воспринимаются как звуки разной частоты. (Генерируемые частоты, как и временные паттерны эмиссий, у летучих мышей различных видов различны.) Если же частотно модулированное возвращающееся эхо сначала достигает одного уха, а затем другого, оно каждым ухом воспринимается с разной частотой.

Анатомия летучей мыши, как и ее аудиальная система, в высшей степени адаптированы к аудиальной локализации. Органы, благодаря которым летучая мышь оказывается способной к эхолокации и которые нередко воспринимаются людьми как пугающие аномалии (речь идет об ушах и особенно о морде летучей мыши), занимают большую часть туловища этого небольшого млекопитающего. Восприятию летучей мышью высокочастотных звуков способствуют структурные анатомические особенности ее аудиальной и вокальной систем. Например, область улитки, примыкающая к среднему уху и участвующая в восприятии высоких частот, у летучих мышей необычно большая по размеру. Более того, голосовые структуры летучей мыши исключительно хорошо приспособлены для генерирования ультразвуковых импульсов (Griffin, 1958, 1959), а экстраординарный слух — к восприятию чрезвычайно слабых отраженных звуков.

Хотя в ходе эволюции у разных видов летучих мышей сформировались разные эхолокационные механизмы, общий принцип их действия таков: генерирование коротких ультразвуковых чириканий, или импульсов, и их сравнение уникальной аудиальной системой летучей мыши с возвращающимися отраженными звуками. Это сравнение предполагает оценку временных и частотных различий между генерированным импульсом и вернувшимся эхом, а также оценку различий их интенсивности. Во многих отношениях общий принцип подобного механизма эхолокации идентичен принципу действия сонара — прибора, используемого для звуковой навигации в воде (название образовано из первых слогов английских слов «звук», «навигация» и «ранжирование»).

Нейроны, настроенные на восприятие временнбго интервала между импульсом и отраженным звуком. Предположение о том, что способность летучих мышей к эхолокации имеет нейронную основу (Dear, Simmons & Fritz, 1993), находит подтверждение. Суть этого предположения заключается в следующем: та часть мозга летучей мыши, которая обрабатывает аудиальную информацию, образована особыми нейронами, избирательно настроенными на обработку временнбго интервала (или времени задержки) между генерированием летучей мышью импульса и приема ею его эха — звука, отраженного от какого-либо объекта. Авторы назвали эти нейроны нейронами, настроенными на восприятие временнбго интервала между импульсом и отраженным звуком. Это означает, что разные типы этих нейронов, содержащихся в мозге летучей мыши и чувствительных к фактору времени, настроены на восприятие отраженных звуков, прибывающих через определенные промежутки времени после эмиссии импульса. Иными словами, разные нейроны реагируют на разные временные интервалы. Так, отраженные звуки с непродолжи* тельным временным интервалом (т. е. звуки, отраженные от объектов, находящий ся поблизости) активируют нейроны, отличные от тех, которые активируются отраженными звуками, имеющими длительный временной интервал (т. е. отраженными от более удаленных объектов). Группы таких нейронов, настроенных на восприятие разных временных интервалов, в любой момент времени активируются одновременно, в результате чего у летучей мыши создается «акустический образ» того, что находится в пространстве в непосредственной близости от нее.

Январь 24, 2019 Общая психология, психология личности, история психологии
Еще по теме
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ УСВОЕНИЯ МАТЕРИАЛА
ВЫВОДЫ
ВОСПРИЯТИЕ ПРЕПЯТСТВИЙ СЛЕПЫМИ ЛЮДЬМИ
9.2.3 Виртуальные формы жизни
ГЛОССАРИЙ
ГАЛЬПЕРИН П. Я.. Введение в психологию, 2000
ПРЕДИСЛОВИЕ
Глава1 Основы психологии
§ 1. СОВРЕМЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВОПРОСА
§ 2. НЕСОСТОЯТЕЛЬНОСТЬ ТРАДИЦИПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ПРЕДМЕТЕ ПСИХОЛОГИИ
§ 3. РАЗВИТИЕ ВЗГЛЯДОВ НА ПСИХИЧЕСКУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В СОВЕТСКОЙ ПСИХОЛОГИИ
Глава 2 Диалектический материализм о психике
§ 1. ЛЕНИН О ПРЕДМЕТЕ ОТДЕЛЬНОЙ НАУКИ
ЛЕНИН О ПОНЯТИИ МАТЕРИИ, «ФИЗИЧЕСКОЕ И ПСИХИЧЕСКОЕ»
ПСИХИКА — ОСОБОЕ СВОЙСТВО ВЫСОКООРГАНИЗОВАННОЙ МАТЕРИИ
§ 4. ПСИХИКА — ФУНКЦИЯ МОЗГА, ОТРАЖЕНИЕ ОБЪЕКТИВНОГО МИРА
Добавить комментарий