A térbeli hallás is elérhető lehet a siketeknek

A denevérek és a delfinek tájékozódásának egyik legfontosabb eleme a hanghullámok segítségével történő helyzet-meghatározás. Az állatok tájékozódási technikáinak részletes tanulmányozásától azt remélik a tudósok, hogy a beültetett hallókészülékekkel a jövőben akár a sztereó hallás képességét is vissza tudják adni a halláskárosultaknak és a siketeknek.

Amennyiben a visszhangok-segítségével történő tájékozódás kutatása megfelelően sikeres lesz, további lehetőségeket tartogatnak a gyógyításon túl is, például robotok számára is új megoldások előtt nyithatják meg az utat, amellyel az automata gépek nehéz, vagy kifejezetten veszélyes helyeken is eredményesen tudnak majd közlekedni.

Trükkös megoldások

Az új kutatások során eddig ismeretlen trükköket is sikerült megfigyelni, amelyek a visszhangok segítségével helyzetüket meghatározó élőlények zsákmányukat elejtik. Ezek a trükkös megoldások mesterséges rendszerekben lehetővé teszik majd azt is, hogy a mai lehetőségeknél pontosabban legyenek képesek ezek az eszközök a fix helyű és a mozgásban lévő tárgyak helyzetét meghatározni. Robert Allen professzor, Southampton Egyetem kutatója, az általa vezetett BIAS nevű kutatómunka során azt kívánta feltárni kollégáival, hogy a tájékozódáshoz visszhangot alkalmazó állatok, azaz például a denevérek, a precíz helymeghatározást hogyan valósítják meg.

A kutatók többféle alakú denevérfej-másolattal dolgoztak, amelyek segítségével azt vizsgálták, hogy a különböző fejformák milyen módon befolyásolják az állatok fülébe jutó visszhang észlelését. Ezzel párhuzamosan pedig egy apró, élő denevérre szerelt eszközzel repülés közben is sikerült vizsgálni, milyen hangokat ad ki navigáció közben az állat. A denevérre rögzített hangfelvevő fontossága abban rejlik, hogy a kiadott finom hangokat egy, a hang forrásától messze lévő mikrofonnal nem lehet rögzíteni, így a tájékozódásban nagy szerepet játszó, de apróbb, finomabb különbségek sajnos elvesznének - a hangforrás közvetlen közelében lévő mikrofonnal azonban ez sokkal kevésbé jelent problémát.

Változó frekvencia

A felvételekből kiderült, hogy a denevérek elképesztően összetett hangokat képesek kibocsátani repülés közben. Az élőlények fix és változó frekvenciákon pulzáló hangokat bocsátanak ki, amelyek mindössze egynegyed milliszekundum hosszúak. A fix frekvenciájú hangok segítségével állapítják meg (a Doppler-effektus alapján), milyen irányba mozog egy zsákmányállat, vagy egy másik denevér, a hangokat kibocsátó állathoz képest. Más hangok abban segítenek a denevérnek, hogy egy-egy kisebb tárgyra fókuszáljon. A változó frekvenciájú csipogások az apró, repülő rovarok észlelését teszik lehetővé az állat számára - a használt frekvenciák a kiszemelt (vagy inkább kifülelt) zsákmány és a denevér méretével összefüggésben változnak. Az egymást átfedő hullámhosszú hangokkal pedig a denevérek olyan tárgyakat képesek beazonosítani, amelyek kisebbek, mint az állat által kibocsátott hangok hullámhossza. A kutatók már azt vizsgálják, hogy ezek az információk milyen módon lehetnek alkalmazhatók a hang alapú képalkotó rendszerek felbontásának javításában.

Az eredmények nyomán már a Leedsi és a Strathclyde Egyetemek elkezdték az apró jelátvivők kifejlesztését, amelyeket olyan robotok helyzet-meghatározásához és tájékozódásához használnának, amelyek az emberek számára túl szűk, illetve veszélyes helyeken kell dolgozzanak.

Egyes denevérek cochleáris területe (a belső fül egyik szerve) rendkívül érzékeny a hívójelük frekvenciájára, amely segít nekik könnyebben megállapítani, hogy egy rovar éppen feléjük, vagy tőlük távolódó irányban repül. De ezen túlmenően a denevérek olyan kifinomult tájékozódásra is képesek, hogy az általuk kibocsátott hangok visszaverődéséből képesek megállapítani, milyen anyaga van egy adott tárgynak. Ezt a mechanizmust remekül lehetne alkalmazni az ultrahang-készülékek továbbfejlesztésében, és így pontosabb képet kaphatnának az orvosok arról, milyen szövettípusokat látnak éppen.

Egy másik felhasználási módja a kutatási adatoknak a földfelszín alatti ásványkincsek felkutatásában lehet, de a kutatók nagy erőkkel dolgoznak azon is, hogy az új ismeretek fényében sokkal jobb cochleáris implantátumokat és hallókészülékeket tudjanak kifejleszteni, amelyekkel akár a sztereó hangzás - és ezzel a biztosabb tájékozódás - is elérhető lehet, ma ugyanis ezekkel a segédeszközökkel a hang iránya, a forrás helyzete nagyon nehezen határozható csak meg.