Illinois Science Council

È lunedì mattina e stai per andare a prendere l’autobus per lavoro. Sei un po ‘ di fretta perché, quando ti stavi vestendo, non riuscivi a trovare due calzini corrispondenti e dovevi scavare nella biancheria pulita ancora seduta nell’asciugatrice per trovare una coppia corrispondente. Mentre ti avvicini alla porta, ti accarezzi di riflesso le tasche, controllando tutto ciò che devi portare con te. Chiavi? Controllare. Portafoglio? Controllare. Cellulare? Il tuo telefono non è lì. Il tuo cuore inizia a correre e una goccia di sudore inizia a formarsi sotto l’attaccatura dei capelli. “Dove l’ho messo ieri sera??”Hai solo pochi minuti per prendere l’autobus, altrimenti si sta andando ad essere in ritardo per la riunione del mattino. Fruscii tra le tue cose. Non è nel comodino, sul bancone del bagno, o sul tavolino. Una sensazione di disperazione inizia strisciante in, ma poi improvvisamente ti ricordi è possibile individuare il telefono utilizzando un app sul computer.

Si corre al computer e aprire l’applicazione. Il punto sulla mappa si trova esattamente sopra il tuo appartamento, quindi sai che il tuo telefono è lì da qualche parte. Sei a meta ‘ strada. Ma il localizzatore GPS non può dirti dove nel tuo appartamento si trova il tuo telefono. Così si invia un segnale al telefono per farlo beep.

Si sente un suono squillante debole proveniente da qualche parte nel vostro appartamento. Alzati. Suona di nuovo. Si gira la testa verso dove il suono viene da-la vostra camera da letto. Un altro bip. Scurry nella vostra camera da letto e seguire i segnali acustici fino a trovare il telefono cellulare seduto sul pavimento, sotto un mucchio di vestiti. Vittoria!

La tua memoria ti ha deluso quel giorno, e così ha fatto la maggior parte dei tuoi sistemi sensoriali che ti aiutano a trovare le cose nel tuo ambiente. Cosa ti ha aiutato a trovare il tuo telefono? La straordinaria capacità del tuo cervello di localizzare la fonte dei suoni.

Abbiamo discusso brevemente questo fenomeno prima, ma è solo una parte importante della nostra vita quotidiana che abbiamo dovuto rivisitarlo.

Come ha fatto il tuo cervello a localizzare il tuo cellulare?

Avere un orecchio su entrambi i lati della testa non si limita a bilanciare il viso; le loro posizioni l’una rispetto all’altra ti hanno aiutato a individuare la fonte della suoneria del tuo cellulare. Poiché le tue orecchie sono separate l’una dall’altra, i suoni raggiungeranno le tue orecchie in momenti leggermente diversi e in volumi leggermente diversi, e questo aiuta il tuo cervello a calcolare da dove provengono i suoni.

Ad esempio, se qualcuno sta parlando nel tuo anno sinistro, quell’orecchio raccoglierà il suono della loro voce prima che l’orecchio destro lo faccia, e l’orecchio sinistro troverà anche il suono un po ‘ più forte del tuo orecchio destro. Il tuo cervello può rilevare queste piccole differenze nei tempi e nel volume e utilizzare queste informazioni per calcolare che il suono della voce della persona proviene da sinistra.

Il tuo cervello calcola queste informazioni nel tronco cerebrale, un’area che si trova proprio sopra il collo. In particolare, la calcolatrice consiste in un gruppo di cellule un gruppo di cellule chiamato oliva superiore (perché sembra un’oliva). Questa regione contiene una mappa bidimensionale del mondo che si irradia dalla tua testa, come se la mappa fosse disegnata sull’orlo di un cappello.

Quando un suono colpisce le tue orecchie, i segnali di ognuno viaggiano direttamente verso l’oliva superiore e si incontrano. Facciamo finta che invece di suoni, erano auto per un secondo. Se le due auto stanno andando il limite di velocità e lasciare allo stesso tempo, si incontreranno nel mezzo. Ma se una macchina ottiene un vantaggio, passerà il punto medio prima che veda l’altra macchina. Se lo volessi davvero, potresti misurare il punto tra dove le auto dovevano incontrarsi e dove effettivamente hanno fatto e calcolare quanto prima una macchina ha iniziato a guidare prima dell’altra. Il tuo superiore olive fa questo con il suono.

Se un suono proviene dal tuo lato sinistro, il segnale dall’orecchio sinistro otterrà un vantaggio e si incontrerà con il segnale dall’orecchio destro più vicino al lato destro della tua oliva superiore. Al contrario, se il suono proviene da destra, i segnali dalle tue due orecchie si incontreranno verso il lato sinistro della tua oliva superiore. Se un suono proviene da dritto, i due segnali si incontreranno nel mezzo. In base a dove i segnali si incontrano, ecciteranno un particolare insieme di neuroni nella tua oliva superiore che dicono alla parte cosciente del tuo cervello dove ha avuto origine il suono. E voilà, hai trovato il tuo telefono!

I migliori localizzatori di suoni del mondo

Se dai un’occhiata al regno animale, scoprirai presto che gli umani non sono in realtà i migliori nella localizzazione del suono. Quella corona appartiene al barbagianni.

I gufi sono notturni, quindi cacciano di notte, in genere nella completa oscurità. Di conseguenza, a differenza della maggior parte degli animali, non possono fare affidamento sui loro occhi per trovare la preda. Inoltre, non usano né il calore né l’olfatto per rilevare le prede – si affidano interamente al loro senso dell’udito. Con la preda vivente che vola e salta dappertutto, le abilità di localizzazione del suono dei barbagianni devono essere perfette, altrimenti perderanno la loro cena (letteralmente).

I barbagianni sono più bravi a localizzare i suoni rispetto agli umani per diversi motivi. Innanzitutto, le loro orecchie sono asimmetriche. Mentre le nostre orecchie siedono nello stesso punto su entrambi i lati della nostra testa, l’orecchio sinistro di un barbagianni è leggermente più alto dell’orecchio destro e punta verso il basso, mentre l’orecchio destro punta verso l’alto. Ciò rende più facile per i barbagianni localizzare non solo i suoni in una direzione orizzontale (chiamata azimut) come fa la nostra oliva superiore, ma anche in una direzione verticale (chiamata elevazione).

Come gli umani rilevano l’elevazione

Solo perché noi umani non siamo così abili nel rilevare le differenze di elevazione rispetto ai barbagianni, possiamo ancora farlo. Usiamo solo un metodo diverso. Dopotutto, è per questo che sei stato in grado di dire che il tuo telefono era sul pavimento e non sul pavimento nella stanza sopra di te.

Noi umani rileviamo l’elevazione usando le nostre orecchie esterne – la parte che puoi vedere, che è chiamata pinna. Quando i suoni acuti raggiungono l’orecchio esterno, rimbalzano per un po ‘ sulle curve delle tue penne, come un pallone da basket che rimbalza su un bordo, e alla fine lo fanno nell’orecchio medio (la “rete”, dove si trova il tuo timpano). Questo di per sé non dà al tuo cervello abbastanza informazioni per calcolare l’elevazione di un suono, tuttavia.

Questo perché il mondo reale è un po ‘ più complicato di un singolo sparatutto con un pallone da basket. Ci sono più giocatori in campo. Se più persone hanno sparato un pallone da basket a una rete allo stesso tempo, faranno tutti rimbalzare sul bordo in modi diversi e potrebbero urtare, o interferire, con l’altro, e se lo fanno alla rete, lo raggiungeranno in momenti diversi. Come i palloni da basket, le onde sonore rimbalzano dappertutto e interferiscono anche l’una con l’altra. In questo caso, alcune onde sonore ad alta intensità interferiscono con quelle a bassa intensità, causando il calo di volume delle onde ad alta intensità.

I suoni che si avvicinano alle orecchie colpiranno le orecchie a diverse angolazioni a seconda della loro elevazione, il che influenzerà la quantità di interferenze. E questo, a sua volta, influenzerà il volume dei sensi del timpano. Il tuo cervello raccoglie questi cambiamenti di volume e lavora all’indietro per determinare da quale elevazione provengono questi suoni.

Ci stiamo avvicinando al limite della conoscenza su questo, e nessuno sa esattamente come funziona questo processo ancora. In effetti, è complicato, ma questo dimostra quanto siano incredibilmente potenti i nostri cervelli. Come il nostro cervello nostro sano, non dobbiamo pensare a localizzare i suoni-succede solo!

La sfida della localizzazione del suono

Rispetto al nostro senso dell’udito per localizzare gli oggetti, sembra facile farlo usando i nostri sensi della vista e del tatto. Ma non dare per scontato il tuo senso dell’udito. La prossima volta che si sente qualcuno dire ” ATTENZIONE!!”e istintivamente ti rivolgi a loro, li vedi indicare una palla da baseball che si avvicina alla tua testa, e ti togli di mezzo, non ringraziare i tuoi riflessi – ringrazia il tuo cervello, che ti ha aiutato a trovare la fonte di quella voce che alla fine ti ha aiutato a evitare un clonk alla testa.