人类回声定位中目标获取与归航的感觉运动动态

root 提交于 周二, 06/16/2026 - 22:47
失明对环境感觉信息的获取施加了限制。为缓解这些限制,一些盲人会采用主动回声定位,这是一种通过自行发出的舌击“咔嗒”声从周围表面产生具有信息性的反射的技术。实践者通常会发出多个咔嗒声,这些咔嗒声引导与目标相关的动作,同时其产生方式也反过来受到这些动作的塑造。每次咔嗒所产生的回声声学信号中能够获得哪些知觉信息?这些信息又如何在任务执行过程中指导运动行为?为探究这些尚未被充分理解的动态过程,我们记录了一位早期失明的回声定位专家在定位并转向位于前方半视野内、距离1 m且方位角随机的目标物体时的头部运动和咔嗒声发出行为。另有三名参与者,包括一名自述会使用回声定位的盲人,均无法以高于随机水平的表现完成该任务。 任务表现显著受益于可用的回声声学信息:对于较大的目标,平均绝对角误差为9.5°,完成时间为9.3 s;而对于较小的目标,平均绝对角误差为24.6°,完成时间为23.2 s。在一个完全禁止发出咔嗒声的被动控制条件下,未观察到朝向目标的显著收敛,这证实了主动采样的必要性。对于小目标,咔嗒声的发出频率和强度略高,但在单次试验内部,发声速率和头部运动学特征(从左向右的反转)总体上保持相对不变。朝向目标的角度收敛与指数衰减曲线相一致,尽管对于小目标而言,这一模式仅能与线性趋势作出较弱区分。将每种条件下各次试验的数据合并后,咔嗒声围绕目标方位角呈单峰分布,提示实践者采用了一种强度最大化策略。 总之,咔嗒声发出行为和目标大小(因而声呐强度)强烈影响了朝向目标的定向收敛速率与精度,这表明,由运动驱动的头部运动、咔嗒声产生及其所形成的回声声学反馈之间的动态相互作用,能够在多次采样过程中累积与目标相关的证据。这些结果共同揭示了在缺乏视觉的情况下,听觉主动感知所依赖的自然情境下的感觉—运动相互依存关系。

失明会限制环境感官信息的获取。为缓解这些限制,一些盲人会采用主动回声定位,这是一种通过自身发出的舌点击声产生来自周围表面的有信息反射的技术。实践者通常会发出多个点击声,这些点击声既引导,又反过来受到目标相关行动的塑造。每一次点击所产生的回声声学信号获得了哪些知觉信息?它又如何在任务执行过程中调节运动行为?为探究这些尚不清楚的动态过程,我们记录了一名早期失明的回声定位专家的头部运动和点击行为;其任务是在前侧半球中将位于1米距离、方位角随机的目标物体定位并朝向它转身。另有三名参与者,包括一名自述为盲人回声定位者的参与者,均无法将任务完成水平提高到高于机会水平。可获得的回声声学信息明显有助于表现:较大的目标在9.3秒内以平均绝对角误差9.5°被定位,而较小目标则为23.2秒、24.6°。在完全禁止发声点击的被动控制条件下,未观察到对目标的显著收敛,证实了主动采样的必要性。对于较小目标,点击发出的频率和强度略高,但试次内发声速率和头部运动学特征(左右反转)总体保持相对不变。朝目标的角度收敛与指数衰减曲线一致,尽管对于较小目标而言,与线性趋势仅有较弱的区分度。在各条件内按试次汇总后,点击在目标方位角附近呈单峰分布,提示一种强度最大化策略。总之,点击行为和目标大小(因此也包括声纳强度)显著影响了朝目标方向收敛的速度与精度,表明由运动驱动的头部运动、点击生成及其产生的回声声学反馈之间的动态相互作用,会在多个采样过程中累积与目标相关的证据。总体而言,这些结果展示了在无视觉条件下,听觉主动感知所依赖的自然情境中的感觉—运动耦合关系。


📄 原文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.13.732093v1?rss=1

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