Illinois Science Council

het is maandagochtend en u staat op het punt om uw bus voor het werk te halen. Je hebt een beetje haast, want toen je je aan het aankleden was, kon je geen twee bijpassende sokken vinden en moest je door de schone was in je droger graven om een bijpassend paar te vinden. Als je de deur nadert, klop je reflexief op je zakken en controleer je alles wat je nodig hebt om mee te nemen. Sleutels? Controleren. Portemonnee? Controleren. Mobiele telefoon? Je telefoon is er niet. Je hart begint te racen en een druppel zweet begint zich onder je haarlijn te vormen. “Waar heb ik het gisteravond gelaten??”Je hebt maar een paar minuten om de bus te halen, anders kom je te laat voor je ochtendvergadering. Je ritselt door je spullen. Het ligt niet in je nachtkastje, op het aanrecht in de badkamer, of op je salontafel. Een gevoel van hopeloosheid begint te kruipen in, maar dan herinner je je plotseling kunt u uw telefoon te lokaliseren met behulp van een app op uw computer.

u racet naar uw computer en opent de app. De stip op de kaart ligt recht boven je appartement, dus je weet dat je telefoon daar ergens is. Je bent halverwege. Maar de GPS tracker kan je niet vertellen waar in je Appartement je telefoon is. Dus je stuurt een signaal naar je telefoon om het te laten piepen.

u hoort ergens in uw appartement een licht belgeluid. Jij gaat staan. Hij gaat weer over. Je draait je hoofd naar waar het geluid vandaan komt-je slaapkamer. Nog een piep. Je rent naar je slaapkamer en volgt de piepjes tot je je mobiele telefoon op de vloer vindt, onder een stapel kleren. Overwinning!

uw geheugen liet u die dag in de steek, net als de meeste zintuiglijke systemen die u helpen dingen in uw omgeving te vinden. Hoe heb je je telefoon gevonden? Je hersenen kunnen de bron van geluiden lokaliseren.

we hebben dit fenomeen al eerder kort besproken, maar het is slechts een belangrijk onderdeel van ons dagelijks leven dat we het opnieuw moesten bekijken.

hoe hebben uw hersenen uw mobiele telefoon gevonden?

het hebben van een oor aan beide zijden van uw hoofd doet meer dan alleen uw gezicht in balans houden; hun posities ten opzichte van elkaar helpen u de bron van uw mobiele telefoon te lokaliseren. Omdat je oren van elkaar gescheiden zijn, zullen geluiden je oren bereiken op iets verschillende tijdstippen en op iets verschillende volumes, en dit helpt je hersenen berekenen waar geluiden vandaan komen.

bijvoorbeeld, als iemand in je linkerjaar praat, zal dat oor het geluid van hun stem opnemen voordat je rechteroor dat doet, en je linkeroor zal het geluid ook een klein beetje luider vinden dan je rechteroor. Je hersenen kunnen deze minuscule verschillen in timing en volume detecteren en deze informatie gebruiken om te berekenen dat het geluid van de stem van de persoon van links komt.

uw hersenen berekenen deze informatie in uw hersenstam, een gebied dat recht boven uw nek zit. In het bijzonder bestaat de rekenmachine uit een groep cellen, een groep cellen genaamd de superieure olijf (omdat het eruit ziet als een olijf). Dit gebied bevat een tweedimensionale kaart van de wereld die uit je hoofd straalt, alsof de kaart op de rand van een hoed is getekend.

wanneer een geluid je hoort, reizen de signalen van elk direct naar de superieure olijf en ontmoeten elkaar. Laten we even doen alsof het in plaats van geluiden Auto ‘ s waren. Als de twee auto ‘ s de maximumsnelheid halen en tegelijkertijd vertrekken, ontmoeten ze elkaar in het midden. Maar als een auto een voorsprong krijgt, passeert hij het middelpunt voordat hij de andere auto ziet. Als je dat echt zou willen, zou je de plek kunnen meten tussen waar de auto ‘ s zouden moeten ontmoeten en waar ze eigenlijk deden en berekenen hoeveel eerder de ene auto begon te rijden dan de andere. Jouw superieure olive doet dit met geluid.

als een geluid van uw linkerkant komt, zal het signaal van uw linkeroor een voorsprong krijgen en het signaal van uw rechteroor dichter bij de rechterkant van uw superieure olijf ontmoeten. Omgekeerd, als het geluid van rechts komt, zullen de signalen van je twee oren samenkomen naar de linkerkant van je superieure olijf. Als een geluid van rechtdoor komt, zullen de twee signalen elkaar in het midden ontmoeten. Gebaseerd op waar de signalen elkaar ontmoeten, zullen ze een bepaalde reeks neuronen in je superieure olijf prikkelen die het bewuste deel van je hersenen vertellen waar het geluid vandaan kwam. En voilà, je hebt je telefoon gevonden!

the Best Sound Locators in the World

als je een kijkje neemt in het dierenrijk, zul je snel zien dat mensen eigenlijk niet goed zijn in het lokaliseren van geluid. Die kroon is van de Kerkuil.

uilen zijn nachtdieren, dus ze jagen ‘ s nachts, meestal in volledige duisternis. Hierdoor kunnen ze, in tegenstelling tot de meeste dieren, niet op hun ogen vertrouwen om prooi te vinden. Bovendien gebruiken ze ook geen warmte of geur om prooi te detecteren – ze vertrouwen volledig op hun gehoor. Met levende prooi die vliegt en springt over de plaats, barn owls’ geluid lokalisatie vaardigheden moeten ter plaatse zijn, of anders zullen ze hun diner missen (letterlijk).

Kerkuilen zijn om verschillende redenen beter in het lokaliseren van geluiden dan mensen. Ten eerste zijn hun oren asymmetrisch. Terwijl onze oren op dezelfde plek aan weerszijden van ons hoofd zitten, is het linkeroor van een Kerkuil iets hoger dan het rechteroor en wijst het naar beneden, terwijl het rechteroor naar boven wijst. Dit maakt het makkelijker voor kerkuilen om niet alleen geluiden te lokaliseren in een horizontale richting (AZIMUT genoemd) zoals onze superior olive dat doet, maar ook in een verticale richting (elevation genoemd).

hoe mensen elevatie detecteren

alleen omdat wij mensen niet zo goed zijn in het detecteren van verschillen in elevatie dan kerkuilen, kunnen we het nog steeds doen. We gebruiken gewoon een andere methode. Immers, dat is waarom je in staat was om te vertellen dat uw telefoon op de vloer was en niet op de vloer in de kamer boven je.

wij mensen detecteren hoogte met behulp van onze buitenste oren – het deel dat je kunt zien, dat de pinna wordt genoemd. Wanneer hoge toonhoogte geluiden je buitenste oor bereiken, ze stuiteren rond de rondingen in je pinnae voor een tijdje, als een basketbal stuiteren op een rand, en uiteindelijk maken het in je middenoor (de “net,” waar je trommel zit). Dit op zich geeft je hersenen echter niet genoeg informatie om de hoogte van een geluid te berekenen.

dat komt omdat de echte wereld iets ingewikkelder is dan een enkele shooter met een basketbal. Er zijn meer spelers op het veld. Als meerdere mensen tegelijkertijd een basketbal op een net schoten, stuiteren ze allemaal op verschillende manieren op de rand en botsen ze misschien tegen elkaar op, of interfereren ze met elkaar, en als ze het net halen, bereiken ze het op verschillende tijdstippen. Net als basketballen, stuitert geluidsgolven over de hele plaats, en ze interfereren met elkaar, ook. In dit geval, bepaalde hoge toonhoogte geluidsgolven interfereren met lagere toonhoogte degenen, waardoor de hoge toonhoogte golven te laten vallen in volume.

geluiden die uw oren naderen zullen uw oren onder verschillende hoeken raken, afhankelijk van hun hoogte, wat de mate van interferentie zal beïnvloeden. En dit, op zijn beurt, zal invloed hebben op het volume van uw trommelgevoelens. Je brein pikt deze volumeveranderingen op en werkt achteruit om te bepalen van welke hoogte deze geluiden afkomstig zijn.

we naderen de rand van de kennis hierover, en niemand weet nog precies hoe dit proces werkt. Inderdaad, het is ingewikkeld, maar dat laat zien hoe ongelooflijk krachtig onze hersenen zijn. Als onze hersenen onze gezonde, we hoeven niet na te denken over het lokaliseren van geluiden – het gebeurt gewoon!

de uitdaging van Klanklokalisatie

vergeleken met afhankelijk van ons gehoor om objecten te lokaliseren, lijkt het gemakkelijk om dat te doen met behulp van onze zintuigen van zicht en aanraking. Maar neem je gehoor niet als vanzelfsprekend aan. De volgende keer dat je iemand hoort zeggen ” kijk uit!!”en je draait je instinctief naar ze, ziet ze wijzen naar een honkbal die je hoofd nadert, en je gaat opzij, bedank je reflexen niet – bedank je hersenen, die je hielpen de bron te vinden van die stem die je uiteindelijk hielp een klokje op het hoofd te vermijden.