L'écholocation humaine

L'écholocation humaine est la capacité des humains à détecter des objets dans leur environnement en détectant les échos de ces objets, en créant activement des sons : par exemple, en tapotant leur canne , en tapant légèrement du pied, en claquant des doigts ou en émettant des claquements de bouche. Les personnes entraînées à s'orienter par écholocation peuvent interpréter les ondes sonores réfléchies par les objets proches, en identifiant avec précision leur emplacement et leur taille.

Le terme « écholocation » a été inventé par le zoologiste Donald Griffin en 1944. Mais le phénomène était connu plus tôt, par exemple, Denis Diderot rapportait en 1749 que les aveugles pouvaient localiser des objets silencieux. L'écholocation humaine est connue et formellement étudiée depuis au moins les années 1950. Autrefois, l'écholocation humaine était parfois décrite comme une « vision faciale » ou un « sens des obstacles », car on pensait que la proximité d'objets proches provoquait des changements de pression sur la peau. Ce n'est que dans les années 1940 qu'une série d'expériences réalisées au Cornell Psychological Laboratory a montré que le son et l'ouïe, plutôt que les changements de pression sur la peau, étaient les mécanismes à l'origine de cette capacité. Le domaine de l'écholocation humaine et animale a été étudié sous forme de livre dès 1959 (voir également White, et al. (1970) ).

De nombreuses personnes aveugles utilisent passivement les échos environnementaux naturels pour détecter les détails de leur environnement ; cependant, d'autres produisent activement des clics buccaux et sont capables d'évaluer les informations sur leur environnement en utilisant les échos de ces clics. L'écholocation passive et active aide les personnes aveugles à détecter leur environnement.

Les personnes qui voient leur environnement ne perçoivent souvent pas facilement les échos des objets proches, en raison d'un phénomène de suppression d'écho provoqué par l' effet de précédence . Cependant, avec un entraînement, les personnes voyantes ayant une audition normale peuvent apprendre à éviter les obstacles en utilisant uniquement le son, ce qui montre que l'écholocation est une capacité humaine générale.

Lore Thaler a dirigé des chercheurs de l'Université de Durham pour déterminer s'ils pouvaient enseigner l'écholocation aux gens. Sur une période de dix semaines, ils l'ont enseignée à 12 personnes aveugles et à 14 autres personnes valides.

La vision et l’ouïe sont similaires dans la mesure où elles impliquent toutes deux la détection d’ondes d’énergie réfléchies. La vision traite les ondes lumineuses qui voyagent depuis leur source, rebondissent sur les surfaces de l’environnement et pénètrent dans les yeux. De même, le système auditif traite les ondes sonores lorsqu’elles voyagent depuis leur source, rebondissent sur les surfaces et pénètrent dans les oreilles. Les deux systèmes neuronaux peuvent extraire une grande quantité d’informations sur l’environnement en interprétant les schémas complexes d’énergie réfléchie que reçoivent leurs organes sensoriels. Dans le cas du son, ces ondes d’énergie réfléchie sont appelées échos .

Les échos et autres sons peuvent transmettre des données spatiales comparables à bien des égards à celles transmises par la lumière. Un voyageur aveugle utilisant des échos peut percevoir des caractéristiques très complexes, détaillées et spécifiques du monde à des distances bien au-delà de la portée de la canne ou du bras le plus long. Les échos peuvent fournir des informations sur la nature et la disposition des objets et des caractéristiques environnementales telles que les surplombs, les murs, les portes et les renfoncements, les poteaux, les bordures et les marches ascendantes, les jardinières, les piétons, les bouches d'incendie, les véhicules stationnés ou en mouvement, les arbres et autres feuillages, et bien plus encore. Les échos peuvent donner des informations détaillées sur l'emplacement (où se trouvent les objets), la dimension (leur taille et leur forme générale) et la densité (leur solidité). L'emplacement est généralement décomposé en distance par rapport à l'observateur et en direction (gauche/droite, avant/arrière, haut/bas). La dimension fait référence à la hauteur (haute ou basse) et à la largeur (large ou étroite) de l'objet.

En comprenant les interrelations entre ces qualités, on peut percevoir beaucoup de choses sur la nature d'un ou de plusieurs objets. Par exemple, un objet haut et étroit peut être rapidement reconnu comme un poteau. Un objet haut et étroit près du bas et large près du sommet serait un arbre. Un objet haut et très large est considéré comme un mur ou un bâtiment. Un objet large et haut au milieu, mais plus court à chaque extrémité, peut être identifié comme une voiture garée. Un objet bas et large peut être une jardinière, un mur de soutènement ou une bordure. Et enfin, quelque chose qui commence proche et très bas mais qui s'éloigne à mesure qu'il s'élève est un ensemble de marches. La densité fait référence à la solidité de l'objet (solide/éparse, dur/mou). La conscience de la densité ajoute de la richesse et de la complexité aux informations disponibles. Par exemple, un objet bas et solide peut être reconnu comme une table, tandis qu'un objet bas et éparse ressemble à un buisson ; mais un objet haut et large et très éparse est probablement une clôture.

Certaines personnes aveugles sont capables d'écholocaliser des objets silencieux simplement en produisant des claquements de bouche et en écoutant les échos en retour. Bien que peu d'études aient été réalisées sur les bases neuronales de l'écholocation humaine, ces études font état d'une activation du cortex visuel primaire pendant l'écholocation chez des écholocalisateurs experts aveugles. Le mécanisme moteur de ce phénomène de remappage des régions cérébrales est connu sous le nom de neuroplasticité .

Dans une étude réalisée en 2014 par Thaler et ses collègues , les chercheurs ont d’abord enregistré les clics et leurs échos très faibles à l’aide de minuscules microphones placés dans les oreilles des écholocateurs aveugles alors qu’ils se tenaient à l’extérieur et essayaient d’identifier différents objets tels qu’une voiture, un mât de drapeau et un arbre. Les chercheurs ont ensuite fait écouter les sons enregistrés aux écholocateurs pendant que leur activité cérébrale était mesurée à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle . Il est remarquable de constater que lorsque les enregistrements d’écholocation ont été diffusés aux experts aveugles, non seulement ils ont perçu les objets en fonction des échos, mais ils ont également montré une activité dans les zones de leur cerveau qui traitent normalement les informations visuelles chez les personnes voyantes, principalement le cortex visuel primaire ou V1. Ce résultat est surprenant, car les zones visuelles ne sont normalement actives que pendant les tâches visuelles. Les zones cérébrales qui traitent les informations auditives n’étaient pas plus activées par les enregistrements sonores de scènes extérieures contenant des échos qu’elles ne l’étaient par les enregistrements sonores de scènes extérieures sans échos. Il est important de noter que lorsque la même expérience a été réalisée avec des personnes voyantes qui n’avaient pas recours à l’écholocalisation, ces personnes n’ont pas pu percevoir les objets et aucune activité liée à l’écho n’a été observée dans le cerveau. Cela suggère que le cortex des écholocalisateurs aveugles est plastique et se réorganise de telle sorte que le cortex visuel primaire, plutôt que toute zone auditive, est impliqué dans le calcul des tâches d’écholocalisation.

Malgré ces preuves, on ne sait pas dans quelle mesure l'activation du cortex visuel chez les écholocalisateurs aveugles contribue aux capacités d'écholocation. Comme mentionné précédemment, les individus voyants ont la capacité d'écholocaliser ; cependant, ils ne présentent pas d'activation comparable dans le cortex visuel. Cela suggère que les individus voyants utilisent des zones situées au-delà du cortex visuel pour l'écholocation.

L'écholocation a été développée par Daniel Kish, qui travaille avec les aveugles par le biais de l'organisation à but non lucratif World Access for the Blind . Il emmène des adolescents aveugles en randonnée et en VTT dans la nature sauvage et leur apprend à se déplacer en toute sécurité dans de nouveaux endroits, grâce à une technique qu'il appelle « FlashSonar ». Kish s'est fait enlever les yeux à l'âge de 13 mois en raison d' un cancer de la rétine . Il a appris à faire des clics palatins avec sa langue alors qu'il était encore enfant et forme désormais d'autres aveugles à l'utilisation de l'écholocation et à ce qu'il appelle la « mobilité perceptuelle ». Bien qu'au début il ait résisté à l'utilisation d'une canne pour se déplacer, la considérant comme un appareil « handicapé » et se considérant « pas du tout handicapé », Kish a développé une technique utilisant sa canne blanche combinée à l'écholocation pour étendre encore sa mobilité.

Kish rapporte que « le sens de l'imagerie est très riche pour un utilisateur expérimenté. On peut obtenir un sentiment de beauté ou de dépouillement ou autre, à partir du son comme de l'écho. » Il est capable de distinguer une clôture en métal d'une clôture en bois grâce aux informations renvoyées par les échos sur la disposition des structures de la clôture ; dans des conditions extrêmement calmes, il peut également entendre la qualité plus chaude et plus terne des échos du bois par rapport au métal.

Thomas Tajo est né dans le village reculé de Chayangtajo , dans l'État d' Arunachal Pradesh , au nord-est de l'Inde. Il est devenu aveugle vers l'âge de 7 ou 8 ans en raison d'une atrophie du nerf optique et a appris seul à écholocaliser. Aujourd'hui, il vit en Belgique et travaille avec Visioneers ou World Access pour transmettre des compétences de navigation indépendantes aux personnes aveugles du monde entier. Tajo est également un chercheur indépendant. Il étudie l'histoire évolutive culturelle et biologique des sens et présente ses découvertes lors de conférences scientifiques dans le monde entier.

Ben Underwood était un Américain aveugle né le 26 janvier 1992 à Riverside, en Californie . On lui a diagnostiqué un cancer de la rétine à l'âge de deux ans et on lui a enlevé les yeux à l'âge de trois ans.

Il a appris l'écholocation à l'âge de cinq ans, devenant capable de détecter l'emplacement des objets en faisant des bruits de claquement fréquents avec sa langue. Ce cas a été expliqué dans 20/20 : Medical Mysteries . Il l'a utilisé pour accomplir des prouesses telles que courir, jouer au basket-ball, faire du vélo, du roller, jouer au football et faire du skateboard. L'ophtalmologiste de l'enfance d'Underwood a affirmé qu'Underwood était l'un des écholocateurs humains les plus compétents.

Il a inspiré d'autres personnes aveugles à suivre son exemple. Il est décédé d'un cancer en 2009.

Lawrence Scadden a perdu la vue lorsqu'il était enfant à cause d'une maladie, mais il a appris à utiliser l'écholocation suffisamment bien pour faire du vélo dans la circulation. (Ses parents pensaient qu'il avait encore un peu de vue.) En 1998, il a été interviewé au Laboratoire de neuroéthologie auditive de l' Université du Maryland sur son expérience avec l'écholocation. Les chercheurs étaient au courant du phénomène de Wiederorientierung décrit par Griffin où les chauves-souris, bien qu'elles continuent à émettre des cris d'écholocation, utilisent l'intégration de trajectoire dans un espace acoustique familier. Scadden a déclaré qu'il faisait de même, car l'écholocation exigeait un effort supplémentaire.

La National Science Teachers Association a créé le « Lawrence A. Scadden Outstanding Teacher Award of the Year for Students With Disabilities » en son honneur.

Lucas Murray , de Poole, dans le Dorset , est né aveugle et est l'un des premiers Britanniques à avoir appris l'écholocation humaine, l'ayant apprise de Daniel Kish . Les parents de Lucas ont vu un documentaire sur Daniel Kish enseignant l'écholocation à Ben Underwood. Des mois plus tard, ils ont appris que Daniel rendrait visite à une association caritative écossaise appelée Visibility et l'ont contacté. Kish a enseigné à Lucas, âgé de cinq ans, les bases de l'écholocation pendant quatre jours. À l'âge de sept ans, Lucas était suffisamment compétent pour déterminer avec précision la distance des objets, mais aussi leur matériau, et pouvait jouer avec d'autres enfants dans des sports tels que l'escalade et le basket-ball. En 2019, il a bénéficié d'une semaine d' expérience professionnelle avec South Western Railway .

Le scientifique Kevin Warwick a expérimenté l'injection d'impulsions ultrasoniques dans le cerveau (via une stimulation électrique provenant d'un implant neuronal) en tant qu'entrée sensorielle supplémentaire. Au cours de ces tests, il a pu déterminer avec précision la distance par rapport aux objets et détecter les petits mouvements de ces objets.

Aveugle de naissance, Juan Ruiz vit à Los Angeles, en Californie. Il est apparu dans le premier épisode de Stan Lee's Superhumans , intitulé « Electro Man ». L'épisode le montrait capable de faire du vélo, d'éviter les voitures garées et autres obstacles, et d'identifier les objets à proximité. Il est entré et sorti d'une grotte, où il a déterminé sa longueur et d'autres caractéristiques.

Le jeu vidéo Perception de 2017 place le joueur dans le rôle d'une femme aveugle qui doit utiliser l'écholocation pour naviguer dans l'environnement.

Dans le film Imagine de 2012 , le personnage principal enseigne l'écholocation aux étudiants d'une clinique pour malvoyants. Cette méthode non conventionnelle suscite une controverse mais aide les étudiants à explorer le monde.

Dans le roman fantastique pour enfants Gregor and the Code of Claw de 2007 , le protagoniste Gregor apprend l'écholocation. Cette compétence s'avère utile pour combattre dans l'Underland, une civilisation souterraine qui est le décor principal du livre.

Le personnage Marvel Daredevil est un super-héros qui utilise ses sens aiguisés associés à l'écholocation pour percevoir le monde avec des détails extraordinaires.