零距離科學:聽無限——「看」得見的畫面、「觸」得到的聲音

零距離科學:聽無限——「看」得見的畫面、「觸」得到的聲音
科學家指出,我們可以利用聲音,在睡眠時間提升記憶。因為即使處於深度睡眠狀態,聽覺系統仍然會繼續處理信息,傳送到去一定程度的大腦皮層。

我們想讓你知道的是

認識一些聽力非凡的奇人異士,並了解聽覺科技的最新發展。

文:吳家亮(香港中文大學通識教育基礎課程講師)
圖:香港電台

不知道大家有沒有聽過一個說法:「聽覺是人離世時最遲失去的感官」。雖然這個說法沒甚麼科學根據,似乎更大機會是安慰死者的親友,讓他們向死者作最後的告別,但是人類聽覺的敏銳卻是無庸置疑。聽覺是一個機械式的過程,反應遠比視覺來得快。今集的《零距離科學》,帶領我們認識一些聽力非凡的奇人異士,並了解聽覺科技的最新發展。

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聽覺是人類五感之中最敏感以及反應最快的感官,聲音的速度在生物學上與人體非常合拍,只需要用五萬分之一秒,我們就會分析得出聲音。

迴聲定位真人版——聽出來的畫面

先為大家介紹第一位奇人異士,年僅14歲的Ethan Loch。他自幼失明,聽覺成了他感官經驗的核心。他對聲音異常敏感,能把尋常聲音化成旋律和和弦,並能把它們牢牢記住。他對洗衣機發出的聲音尤其著迷,喜歡欣賞它的和諧音韻。音樂才是他的第一語言,《一閃一閃小星星》是他向媽媽表達愛意的方式。

Ethan對聲音的敏銳度讓他成為學習迴聲定位(Echolocation)的絕佳人選。大家或許知道,蝙蝠和海豚有這個特別的能力,牠們發出高頻的聲波(一般超過人類所能聽到的範圍),聲波碰到物體會回彈,他們以耳朵、下顎等接收這回彈訊號,從而知道周遭環境的狀態。人類也參考了動物這技能,發明了聲納探測儀,用以作水下探測。

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Ethan雖然天生沒有視覺,但有賴大腦超強的適應力,他可以透過不同聲音,在腦海中建構出對世界的印象。

原來人不靠儀器,也能做到迴聲定位。Ethan的師傅,Daniel Kish正正是這領域的表表者。他也是自幼失明,發展出用聲音看東西的技能。他會用舌頭發出短促的聲音,然後聆聽和分辨物體表面的各種回彈。這些聲音資訊讓他在腦海中建構出周遭環境的立體地圖,並且相當準確!他會「看」到,這裏有一幅牆,那邊遠一些又有一幅牆,這裏有一道圍欄,那處有些灌木,這裏有條通道……Ethan和Daniel還能在街上用這方法知道前頭有個電話亭呢!

研究發現,他們真的能用聲音「看」到影像。Daniel的立體地圖是停留在他大腦中的視覺皮層,是真人版的聲納探測儀!

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Daniel的腦部掃描顯示他的視覺皮層是活躍的,他聽出來的畫面停留在那裏!

聲波變成了震動——觸出來的聲音

上面兩位奇人異士之能,我們未必能夠掌握,但原來我們每人也有一項鮮為人知的技能——用皮膚「聽」聲音。在2009年,語言學家在《自然》雜誌上發表了一項研究,關注人如何分辨「pa、ba」和「ta、da」。他們發現,當讀「pa」和「ta」時,倘若連帶把人不會察覺到的小氣流吹向手或頸,人分辨「pa、ba」和「ta、da」的能力便會顯著提高,把小氣流吹向耳朵內則沒有這個效果。原來,我們皮膚內的機械型刺激感受器(mechanoreceptor)能把空氣的震動傳送到腦部,讓我們觸到聲音。

有科學家應用了這個原理,發明了一件會震動的背心,希望幫助失聰人士重拾聽覺。首先,一個微型電腦或是手提電話會接收環境中的聲音訊號,然後把它們拆解為32個不同的頻率範圍,然後在對應的32個裝置在背心的摩打發出震動。失聰人士通過學習,就能把這些震動重組為文字,甚至句子。

後來,他們改良了這項產品,把背心改為手帶。原理沒甚麼轉變,只是改為用咪高峰接收聲音,改用微型晶片作分析,頻率範圍則減至八個。以「touch」這個字為例,中間的「uh」音會震動手腕左側,後頭的「ch」則會震動手腕右側。

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把聲波轉變為震動的手帶,為失聰人士帶來好消息。

這項發明,除了能造福失聰人士,未來還可以有更多功能。例如,我們可以把紅外線、紫外線這些人不能探測的波長,轉化為震動。一些短訊也可以用觸覺來傳遞。

新型智能助聽器——篩出來的訊號

弱聽人士的佳音,則是新一代智能助聽器的發明。傳統的助聽器只會放大來自單一方向的聲音,如果環境中有人在不同方向說話,弱聽人士便難以聽清楚。新一代的助聽器則能接收來自多方向的聲音,分辨哪些是語音,哪些是噪音,確定它們的位置和音量。通過一些計算,助聽器能把有意義的聲音從環境中的噪音分別出來。

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新型智能助聽器能把有意義的聲音從環境中的噪音分別出來。

人類未來的聽覺,會不會像中國民間故事《十兄弟》的順風耳,把遠處的聲音減噪放大?這一方面可以幫助搜救被困人士,另一方面會否造成侵犯私隱的問題?讓我們拭目以待吧!

《零距離科學》(節目網站)集合世界各地有趣的科學紀錄片,網羅與大眾息息相關的科學資訊,啟發觀眾的好奇心和求知慾,節目逢星期五晚9時30分在港台電視31及31A播映。本集於5月8日播出。港台網站及流動程式RTHK Screen視像直播及提供節目重溫。

責任編輯︰Alvin
核稿編輯︰Alex


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