Авторы ScienceAlert собрали результаты трех научных работ, опубликованных в 2021, 2024 и 2025 годах. Ученые изучали, как быстро люди осваивают эхолокацию, что при этом происходит с человеческим мозгом и какие особенности нервной системы помогают дельфинам ориентироваться по отраженному звуку.
Как работает эхолокация
Эхолокация основана на анализе отраженного звука. Человек издает короткий щелчок языком, после чего прислушивается к эху, вернувшемуся от окружающих предметов. По особенностям отражения можно определить, где находится препятствие, насколько оно далеко и какими приблизительно размерами обладает.
Подобным способом ориентируются летучие мыши, дельфины и другие животные. Некоторые незрячие люди также применяют эхолокацию в повседневной жизни, используя щелчки языком, шаги или удары тростью.
Первое исследование: люди освоили эхолокацию за 10 недель
В исследовании Даремского университета, опубликованном в журнале PLOS One в 2021 году, участвовали зрячие и незрячие люди в возрасте от 21 до 79 лет.
Добровольцы прошли 20 занятий в течение десяти недель. Они учились определять размеры и положение предметов, ориентироваться в помещениях и проходить виртуальные лабиринты с помощью щелчков языком.
К концу курса и зрячие, и незрячие участники заметно улучшили результаты. В некоторых заданиях их показатели приблизились к уровню людей, которые уже давно пользовались эхолокацией.
Возраст и наличие зрения не стали непреодолимыми препятствиями для обучения. Однако это не означает, что любой человек гарантированно достигнет одинакового уровня: эксперимент проводился с небольшой группой добровольцев, а скорость освоения навыка у разных людей может различаться.
Второе исследование: тренировки изменили работу мозга
В следующей работе ученые изучили данные МРТ 26 участников, прошедших тот же десятинедельный курс. Результаты были опубликованы в журнале Cerebral Cortex в 2024 году.
Исследователей интересовали две основные области мозга: первичная зрительная кора V1, которая обычно обрабатывает зрительную информацию, и первичная слуховая кора A1, участвующая в анализе звуков.
После обучения эхолокации изменения обнаружили в обеих зонах. Особенно примечательно, что зрительная кора начала проявлять чувствительность к звуковому эху не только у незрячих, но и у зрячих участников.
Авторы работы зафиксировали функциональные и структурные изменения в первичных сенсорных областях мозга. Ранее пластичность у взрослых чаще находили в более сложных зонах, отвечающих за объединение и интерпретацию информации.
Для перестройки мозга не обязательно потерять зрение
Результаты показали, что способность зрительной коры подключаться к обработке звуков не обязательно возникает только после многолетней слепоты. Подобная перестройка возможна и в мозге взрослого зрячего человека.
Это говорит о высокой нейропластичности человеческого мозга. Его сенсорные области не имеют абсолютно неизменных функций и при обучении могут начать работать с информацией, поступающей от другого органа чувств.
При этом некоторые структурные изменения у зрячих и незрячих участников различались. Поэтому говорить о полностью одинаковой перестройке мозга было бы неправильно.
Третье исследование: как эхолокация повлияла на мозг дельфинов
Еще одна работа была посвящена не людям, а китообразным. В исследовании, опубликованном в PLOS One в 2025 году, ученые сравнили слуховые нервные пути трех дельфинов и одного сейвала, относящегося к усатым китам.
Дельфины используют активную эхолокацию: они издают звуки и анализируют их отражение. Усатые киты не применяют такой способ навигации, хотя также сильно зависят от слуха в темной морской среде.
Во многих отношениях слуховые системы изученных животных оказались похожи. Одно из наиболее заметных различий обнаружили в связях между слуховыми центрами и мозжечком.
У дельфинов исследователи выявили характерную асимметрию нервных путей, идущих от нижнего двухолмия среднего мозга к мозжечку. Авторы предполагают, что эта особенность может быть связана с необходимостью быстро сопоставлять создаваемый звук, полученное эхо и движения животного.
Почему мозжечок оказался важен
Долгое время мозжечок считали преимущественно центром координации движений и поддержания равновесия. Сейчас ученые полагают, что он также участвует в объединении сенсорной и двигательной информации и помогает мозгу быстро прогнозировать последствия действий.
Для эхолокации такая способность особенно важна. Животному или человеку необходимо одновременно произвести звук, уловить отражение, определить расположение объекта и скорректировать движение.
Исследование китообразных не доказывает, что человеческая эхолокация работает по тому же механизму. Оно показывает, что важные адаптации могут находиться не только в слуховой или зрительной коре, но и в областях, связанных с движением, прогнозированием и объединением сигналов.
Практическая польза исследований
Полученные данные могут быть полезны при разработке программ реабилитации и обучения людей с нарушениями зрения. Кроме того, эхолокация дает ученым возможность наблюдать, насколько гибко взрослый мозг способен перераспределять функции между разными сенсорными системами.