인간 반향 위치 측정

Human echolocation

인간의 반향정위는 인간이 능동적으로 소리를 만들어냄으로써, 그러한 물체로부터 메아리를 감지함으로써, 그들 주변의 물체들을 감지하는 능력이다: 예를 들어, 지팡이를 두드리거나, 발을 가볍게 구르거나, 손가락을 딱딱거리거나, 입으로 똑딱거리는 소리를 내는 것.반향 위치 측정으로 방향을 잡도록 훈련받은 사람들은 주변의 물체에 반사된 음파를 해석하여 그들의 위치와 크기를 정확하게 식별할 수 있다.

배경

"반향 위치"라는 용어는 1944년 동물학자 도널드 그리핀에 의해 만들어졌지만, 시각장애인 인간이 침묵하는 물체의 위치를 찾을 수 있다는 보고는 [1]1749년으로 거슬러 올라간다.인간의 반향정위는 적어도 1950년대부터 [2]알려져 왔고 공식적으로 연구되었다.일찍이, 인간의 반향 정위는 때때로 "얼굴 시야" 또는 "방해 감각"으로 묘사되었는데, 이는 근처 물체의 근접이 [3][4][5]피부에 압력 변화를 일으킨다고 믿었기 때문이다.1940년대에야 코넬 심리학 연구소에서 수행된 일련의 실험은 피부에 가해지는 압력 변화보다는 소리와 청각이 이 능력을 [1]이끄는 메커니즘이라는 것을 보여주었다.인간과 동물의 반향 위치 측정 분야는 1959년에 [6]책 형태로 조사되었다.'화이트' 등(1970)[7] 참조

많은 시각장애인들은 자연환경 에코를 수동적으로 사용하여 환경에 대한 세부사항을 감지합니다. 그러나 다른 사람들은 적극적으로 마우스 클릭을 생성하며 이러한 [8]클릭의 에코를 사용하여 환경에 대한 정보를 측정할 수 있습니다.수동적인 반향 위치 측정과 능동적인 반향 위치 측정 모두 시각장애인이 자신의 환경을 감지하는 데 도움이 됩니다.

환경을 볼 수 있는 사람들은 종종 우선순위 효과로 인한 에코 억제 현상으로 인해 가까운 물체로부터의 에코를 쉽게 인식하지 못한다.하지만, 훈련을 통해, 정상적인 청력을 가진 시각장애인들은 소리만을 사용하여 장애물을 피하는 법을 배울 수 있으며, 이는 반향 정위가 인간의 일반적인 [9]능력이라는 것을 보여준다.

메카닉스

시각과 청각은 반사된 에너지의 파장을 처리할 수 있다는 점에서 밀접하게 관련되어 있다.시각은 광파가 근원으로부터 이동해, 환경 전체의 표면으로부터 튕겨져 나와 눈에 들어갈 때 광파를 처리합니다.마찬가지로, 청각 시스템은 음파가 근원으로부터 이동하면서 표면에서 튀어 나와 귀로 들어갈 때 음파를 처리한다.두 시스템 모두 받는 반사 에너지의 복잡한 패턴을 해석함으로써 환경에 대한 많은 정보를 추출할 수 있습니다.소리의 경우, 이러한 반사 에너지의 파동을 "메아리"라고 부릅니다.

메아리와 다른 소리는 여러 면에서 [10]빛으로 전달되는 것과 비슷한 공간 정보를 전달할 수 있다.메아리를 통해 시각장애인 여행자는 가장 긴 지팡이나 팔의 도달 범위를 훨씬 벗어난 거리에서 매우 복잡하고 상세하고 구체적인 정보를 인지할 수 있습니다.메아리는 돌출부, 벽, 출입문 및 움푹 패인 곳, 폴, 상승 커브와 계단, 플랜터 박스, 보행자, 소화전, 주차 또는 움직이는 차량, 나무 및 기타 잎과 같은 물체와 환경적 특징의 특성과 배치에 대한 정보를 제공합니다.메아리는 위치(물체의 위치), 치수(물체의 크기와 일반적인 모양) 및 밀도(물체가 얼마나 단단한지)에 대한 자세한 정보를 제공할 수 있습니다.위치는 일반적으로 관찰자 및 방향(좌/우, 앞/뒤, 높음/낮음)에서 거리로 나뉩니다.치수는 물체의 높이(높이 또는 짧음)와 너비(넓음 또는 좁음)를 나타냅니다.

이러한 품질의 상호 관계를 이해함으로써, 물체나 여러 물체의 본질에 대해 많은 것을 인식할 수 있다.예를 들어, 높고 좁은 물체는 폴로 빠르게 인식될 수 있다.바닥 근처는 높고 좁은 반면 꼭대기 근처는 넓은 물체는 나무일 것이다.높고 매우 넓은 것은 벽이나 건물로 등록된다.중앙은 넓고 높지만 양쪽 끝은 짧으면 주차된 차량으로 식별될 수 있습니다.낮고 넓은 객체는 플랜터, 옹벽 또는 연석일 수 있습니다.그리고 마지막으로, 가까이서 매우 낮게 시작하지만, 높이 올라갈수록 멀어지는 것은 일련의 단계입니다.밀도는 물체의 견고성(솔리드/스퍼스, 하드/소프트)을 나타냅니다.밀도에 대한 인식은 이용 가능한 정보에 풍부함과 복잡성을 더해줍니다.예를 들어 낮고 단단한 물체는 테이블로 인식되는 반면 낮고 희박한 물체는 덤불처럼 들릴 수 있다; 그러나 높고 넓고 매우 희박한 물체는 아마도 [11]울타리일 것이다.

반향 위치 측정과 관련된 뇌 영역

왼쪽에는 조기 실명하고 훈련된 에코로케이터의 뇌에서 에코와 관련된 활동이 나와 있습니다.같은 메아리를 듣는 훈련을 받지 않은 시각장애인의 뇌에는 뚜렷한 활동이 없다(오른쪽 그림).

예를 들어 벤 언더우드처럼, 일부 시각장애인들은 단순히 입을 다물고 되돌아오는 메아리를 듣는 것만으로 조용한 물체를 반향시키는 데 능숙합니다.인간의 반향 위치 파악의 신경 기반에 대해 수행된 연구는 거의 없지만, 이러한 연구는 시각장애 전문가인 반향 위치 파악 [1][12][13]중 일차 시각 피질의 활성화를 보고한다.이 뇌 영역 재매핑 현상의 추진 메커니즘은 신경 가소성으로 알려져 있다.

탈러와 [14]동료들의 2014년 연구에서, 연구원들은 먼저 시각장애인 에코로케이터들이 밖에 서서 자동차, 깃대, 나무와 같은 다른 물체를 식별하려고 할 때 작은 마이크를 사용하여 딸깍 소리와 매우 희미한 울림을 녹음했다.연구원들은 뇌 활동이 기능적인 자기 공명 영상을 사용하여 측정되는 동안 녹음된 소리를 에코로케이터에게 재생했다.놀랍게도, 반향 위치 측정 기록을 시각장애 전문가에게 재생했을 때, 그들은 메아리를 기반으로 물체를 인지했을 뿐만 아니라 시각적인 사람의 시각 정보를 처리하는 뇌의 영역, 주로 1차 시각 피질이나 V1에서도 활동을 보였습니다.이 결과는 놀라운데, 이름에서 알 수 있듯이 시각 영역은 시각 작업 중에만 활성화되기 때문입니다.청각 정보를 처리하는 뇌 영역은 메아리가 포함된 야외 장면의 녹음에 의해 활성화되지 않았고 메아리가 제거된 야외 장면의 녹음에 의해 활성화되지 않았다.중요한 것은, 같은 실험이 초음파를 탐지하지 않은 시각장애인들에게 수행되었을 때, 이 사람들은 물체를 인지할 수 없었고 뇌 어디에도 에코와 관련된 활동이 없었다.이는 시각장애인 에코로케이터의 피질이 플라스틱이며 청각 영역이 아닌 일차 시각 피질이 에코로케이터 작업에 관여하도록 재구성되었음을 시사한다.

이러한 증거에도 불구하고, 시각장애인 에코로케이터의 시각 피질에서 활성화가 반향 위치 파악 능력에 기여하는 정도는 [9]명확하지 않다.앞서 언급했듯이, 시각장애인들은 반향 위치 결정 능력이 있다. 그러나 시각피질에서는 비슷한 활성화를 보이지 않는다.이것은 시각장애인이 반향 위치 파악을 위해 시각피질 너머의 영역을 사용한다는 것을 암시한다.

인간 반향 위치 측정의 주목할 만한 사례

대니얼 키시

주요 기사:대니얼 키시

반향 위치 파악은 비영리 단체인 World Access for the [15]Blind를 통해 시각장애인과 함께 일하는 Daniel Kish에 의해 더욱 발전되었습니다.그는 시각장애인 10대들의 하이킹과 산악자전거를 이끌고 있으며, 그가 "FlashSonar"[16]라고 부르는 기술로 새로운 장소를 안전하게 항해하는 방법을 가르쳐준다.키시는 망막암으로 생후 13개월에 눈을 제거했다.그는 어렸을 때 혀로 경구개 클릭을 하는 법을 배웠고, 지금은 다른 시각장애인들에게 반향 위치 측정과 소위 "Perceptual Mobility"[17]를 사용하도록 훈련시키고 있습니다.처음에는 지팡이를 사용하는 것에 거부감을 느끼고, 「장애인이 아니다」라고 생각하고 있었지만, 키시는 흰 지팡이와 반향 위치 파악을 조합해 한층 [17]더 기동성을 넓히는 기술을 개발했다.

Kish씨는, 「경험이 풍부한 유저에게 있어서, 이미지의 감각은 매우 풍부합니다.음향뿐만 아니라 [16]음향에서도 아름다움이나 적막감 같은 것을 느낄 수 있습니다."그는 울타리 구조의 배치에 대한 메아리에 의해 반환되는 정보로 금속 울타리와 나무 울타리를 구별할 수 있다.초저소음 상태에서는 [16]금속에 비해 나무에서 나오는 메아리의 따뜻하고 둔한 음질도 들을 수 있다.

토머스 타조

토마스 타조는 인도 북동부 아루나찰프라데시주 히말라야 외딴 마을 차양타조에서 태어나 7, 8세 무렵 시신경 위축으로 실명했다.타조는 반향 위치 측정법을 독학했다.현재 그는 벨기에에 살고 있으며 Visioneers 또는 World Access와 협력하여 전 세계 시각장애인에게 독립적인 항해 기술을 제공합니다.Tajo는 또한 독립적인 연구자이다.그는 감각의 문화적, 생물학적 진화사를 연구하고 그의 연구 결과를 전 세계 과학 컨퍼런스에 발표한다.

벤 언더우드

벤 언더우드

벤 언더우드는 1992년 1월 26일 캘리포니아 리버사이드에서 태어난 시각장애인 미국인이다.그는 두 살 때 망막암 진단을 받았고 세 [18]살 때 눈을 제거했다.

그는 다섯 살 때 반향 위치를 독학했고, 혀로 찰칵거리는 소리를 자주 내면서 물체의 위치를 감지할 수 있게 되었다.이 사례는 20/20: 의학적 [19]미스터리에서 설명되었습니다.그는 달리기, 농구, 자전거 타기, 롤러블레이드, 축구,[20][21] 스케이트보드와 같은 위업을 이루기 위해 그것을 사용했다.그는 에드워드 해리스 주니어에서 학교를 다녔다.중학교.언더우드의 어린 시절 안과의사는 언더우드가 가장 숙련된 인간 에코로케이터 중 하나라고 주장했다.그는 그의 17번째 생일을 일주일 앞둔 2009년 1월 19일, 그의 시력을 앗아간 것과 같은 암인 망막암으로 사망했다.

톰 드 위트

톰 드 위트는 1979년 벨기에에서 양쪽 선천성 녹내장으로 태어났다.2005년에 음악 연주를 포기해야 할 때까지 그는 성공적인 플루트 연주자가 될 것으로 보였다.De Witte는 2009년부터 눈에 문제가 생겨 완전히 실명했다.그는 대니얼 키시로부터 반향 위치를 배웠으며 [citation needed][22]언론으로부터 "벨기에 출신의 배트맨"이라는 별명을 얻었다.

로렌스 스캐든 박사

Scadden은 자신의 [23]실명 경험에 대해 썼다.그는 장님이 아니라 병으로 시력을 잃었다.어렸을 때, 그는 교통 체증에서 자전거를 탈 정도로 반향 위치 측정법을 잘 배웠다. (그의 부모님은 그가 아직 시력이 남아 있다고 생각했다.)그는 나중에 얼굴 [7]시력 실험에 참여했다.약 1998년, 그는 메릴랜드 대학의 청각 신경 윤리 연구실을 방문했고 얼굴 시력에 대한 그의 경험에 대해 인터뷰를 받았다.연구실의 연구원들은 반향 위치 측정과 Griffin(1959)[6]에 의해 기술된 위더 오리엔티룽 현상을 알고 있었다. 이 현상으로 박쥐는 계속해서 반향 위치 측정 호출을 방출함에도 불구하고 익숙한 음향 공간에서 경로 통합을 사용한다.Scadden은 반향 위치 파악에 추가적인 노력이 필요하다는 것을 알았고, 장애물에 대한 경각심이 없다면 익숙한 지역을 항해하는 데 반향 위치를 사용하지 않을 것이며, 따라서 박쥐의 행동에 대한 통찰력을 제공할 것이다.

전국과학교사협회(NSTA)의 특수 이익 단체인 장애학생을 위한 지역 과학 공학 수학 연합(RASEM)과 장애학생을 위한 과학 교육(SESD)이 로렌스 A를 만들었다.Scadden 올해의 우수 교사상, 장애인 학생 대상.[citation needed]

루카스 머리

도싯주 풀 출신인 루카스 머레이(2002년생)는 장님으로 태어났지만 인간의 반향 위치를 배운 최초의 영국인 중 한 명이다.머레이는 입천장을 혀로 찰칵찰칵하는 소리에 의해 물체가 얼마나 가까운지, 그리고 무엇으로 만들어졌는지 확인할 수 있다.그는 다니엘 키시에게 기술을 배웠다.머레이는 도싯의 풀에서 중격성 이형성증을 포함한 복잡한 의학적 요구를 안고 태어났다.그는 태어날 때부터 눈이 멀었지만 생후 5개월이 되어서야 이 사실이 확인되었다.이 단계에서 그의 부모 사라와 이안은 그의 실명이 그에게 문제를 [24]일으킬 것이라고 믿었다.하지만, 사라와 이안은 [25]벤 언더우드라는 젊은 미국인에 대한 다큐멘터리를 보았다. 벤 언더우드는 그가 매우 높은 수준으로 독학한 에코 로케이션을 사용했다.다큐멘터리에서, 시각장애인을 위한 세계 접근 [26][27]자선 단체의 설립자인 다니엘 키시는 메아리 위치뿐만 아니라 긴 지팡이의 중요성에 대해서도 말했다.TV에서 [24]이 다큐멘터리를 본 지 몇 달 후, 사라는 다니엘이 [28]Visibility라는 스코틀랜드 자선단체를 방문할 것이라는 것을 알고 그에게 연락하여 [29]루카스를 방문할 수 있는지 물었다.캘리포니아 시각장애인 대니얼 키시(41)는 2007년 [30]4일 동안 루카스에게 메아리 위치의 기본과 적절한 긴 지팡이의 중요성을 가르쳤다.새라는 에코 로케이션과 "제한 없는 접근"이 루카스에게 "환상의 미래"를 주었다고 말한다.그의 부모는 시각장애 아동의 부모와 보호자를 지원하는 것을 목표로 하는 Common Sense라고 불리는 자선 단체를 설립했다.그들은 또한 Common Sense Children's Cane Bank를 통해 영국의 아이들에게 길고 하얀 지팡이를 제공한다.

2019년에는 사우스웨스턴 [31]철도에서 1주일간의 작업 경험을 즐겼습니다.

반향 위치 확인 사용

루카스의 어머니 사라는 7살 때 그의 독립성이 거의 매일 향상되었고 그는 암벽 등반과 [30][32]농구와 같은 스포츠에서 다른 아이들과 함께 놀 수 있었다고 말했다.루카스는 딸깍하는 소리가 되돌아오는 데 걸리는 시간을 재어 물체의 거리를 알아내고, 반사되는 소리로부터 밀도와 [27][29]모양을 알 수 있어 루카스는 진보된 에코 [30][33]위치 프로그램을 받은 최초의 영국 학생이다.박쥐가 [34]사용하는 환경을 묘사하기 위해 음파 탐지 및 음파 탐지기를 사용하는 것과 유사합니다.키시는 루카스의 이동성이 놀랍다며 영국에서 [27]나이에 비해 최고라고 말한 것으로 알려졌다.그러나 키시는 루카스의 부모 등 취재진에게 "내 경험상 루카스의 이동성은 영국 최고 수준"이라고 말했다.루카스는 [30]그 시스템이 정말 마음에 든다고 말한다.루카스는 또한 그의 발 근처에 있는 물체를 찾기 위해 긴 흰색 지팡이를 사용합니다.그는 AmbuTech Telescopic Cane의 무게가 가볍고 끝이 세라믹으로 되어 있기 때문에 그것을 사용한다.적당한 길이로 [24]직립하면 코까지 올라온다.

케빈 워릭

과학자 케빈 워릭은 추가적인 감각 입력으로 초음파 펄스를 뇌로 보내는 실험을 했다.실험에서 그는 물체와의 거리를 정확하게 구별할 수 있었고 그 [35]물체의 작은 움직임을 감지할 수 있었다.

후안 루이즈

태어날 때부터 눈이 먼 후안 루이즈 씨는 캘리포니아 주 로스앤젤레스에 살고 있습니다.그는 '일렉트로 맨'이라는 제목의 스탠 리의 슈퍼휴먼 1화에 출연했다.그 에피소드는 그가 자전거를 타고, 주차된 차와 다른 장애물들을 피하고, 근처의 물체를 식별할 수 있다는 것을 보여주었다.그는 동굴을 드나들며 동굴의 길이와 다른 [citation needed]특징들을 알아냈다.

대중매체에서

아바타: 라스트 에어벤더

탑 베이퐁은 애니메이션 시리즈 아바타의 가상의 소녀이다. 매우 진보된 형태의 반향 위치를 사용하는 라스트 에어벤더는 "지구 굽힘"이라고 불리는 기술을 통해 가능해졌다.장님으로 태어난 그는 초민감 기계수용체가 발달해 주변 상황을 정확히 파악할 수 있을 정도로 미세한 진동을 잘 느낄 수 있어 상대방이 공수할 때는 취약하지만 유능한 전투기다.그녀는 나중에 아바타 아앙에게 지구를 굽히는 법을 가르치면서 금속 굽힘 기술을 발전시키기 위해 이 과민성을 이용한다.그녀의 매우 정교한 능력을 이용하여, 그녀는 또한 사람의 심박수와 호흡수의 진동을 감지할 수 있고, 효과적으로 인간의 거짓말 탐지기가 된다.

인식

2017년 비디오 게임 퍼셉션은 [36]플레이어를 환경을 탐색하기 위해 반향 위치 파악을 사용해야 하는 시각장애인 여성 역할로 배치한다.

라스트 오브 어스

개구쟁이 개의 2013년 플레이스테이션 3 게임, 더 라스트 오브 어스에서, "클릭어"라고 불리는 감염자들은 반향 위치를 사용합니다.

상상하다

2012년 영화 이매진에서 주인공은 시각장애인들을 위해 병원에서 학생들에게 반향 위치를 가르친다.이 파격적인 방법은 논란을 불러일으키지만 학생들이 세계를 [37]탐험하는 데 도움을 준다.

데어데블

매튜 머독은 낮에는 변호사로 밤에는 범죄와 싸우는 자경단원으로 마블 코믹스의 데어데블이라는 이름으로 통한다.그는 어린 시절 방사성 화학물질과 눈이 접촉하는 사고를 당했는데, 이는 그의 다른 감각(냄새, 청각, 촉각)을 초인적인 수준으로 강화시켜 주었지만 사실상 실명시켰다.그가 충분히 집중한다면, 그는 몇 블록 떨어진 곳에서 도움을 요청하는 사람의 외침을 들을 수 있다.탑베이퐁처럼 초청력을 이용해 사람의 심장 박동을 감지할 수 있고 호흡수와 목소리 톤의 미세한 변화도 감지해 인간의 거짓말 탐지기가 된다.또한 토프처럼, 그는 전투에서 자신의 능력을 유리하게 활용한다.

빙하기의 정령

2021년 소설에서 주인공 샤나우디티는 어린 시절 Freydis Eirksdottir에 의해 눈이 멀었던 빈랜드 태생의 도싯인이다.그녀는 젊은 성인이 되어 돌아와 바이킹 침략자들과 싸울 수 있고 에코로케이션을 이용하여 활과 화살로 복수를 할 수 있다.

골든 카뮤이

만화·애니메이션 골든 카무이에서, 마이너 캐릭터인 안지 토니는 반향 위치 측정 능력을 가진 맹인 파이터이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크