Piotr Witek, pracownik Utilitii, przedstawia dziennikarzom projekt „EchoVis” na konferencji prasowej „Game Inn”.

Echolokacja jest definiowana jako zdolność ludzi do wykrywania, odróżniania i lokalizowania przeszkody poprzez przetwarzanie informacji akustycznej zawartej w echu wytworzonym przez odbicie od otaczających obiektów samodzielnie wygenerowanych dźwięków (Arias, Ramos, 1997). Pod pojęciem „samodzielne generowanie dźwięków” rozumie się m.in. tzw. kląskanie czy też pstrykanie palcami, a także różne odgłosy generowane językiem w jamie ustnej (Johnson, 2012). Echolokator jest w stanie określić: występowanie przeszkody, jej lokalizację, rozmiar, kształt, a czasem nawet strukturę powierzchni oraz tworzywo, z jakiego została wykonana. Jest to możliwe dzięki porównaniu charakterystyki wygenerowanego dźwięku z echem odbitym od przeszkody.

Wyróżnione zostały dwa rodzaje ludzkiej echolokacji: aktywny oraz pasywny (Kish, 2013). Echolokacja aktywna opiera się na dźwiękach świadomie wytwarzanych przez echolokatora. Generowane dźwięki są adekwatnie dobrane do danej sytuacji i miejsca oraz wysłane w wybranym kierunku. Echolokacja pasywna bazuje na dźwiękach pochodzących z otoczenia echolokatora oraz dźwiękach, które wytworzył on zupełnie przypadkowo, np. odgłos kroków, szelest ubrań, stuknięcia laski. Na ich podstawie echolokator może określić obecność dużych przeszkód, takich jak zaparkowany samochód, lub uzyskać informacje na temat wymiarów pomieszczenia, w którym się znajduje. Z odmiany pasywnej echolokacji nieświadomie korzysta wiele osób niewidomych. U dzieci niewidomych od urodzenia, bądź tych, które utraciły wzrok we wczesnym dzieciństwie, obserwuje się intuicyjne wykorzystanie echolokacji aktywnej, poprzez spontaniczne wytwarzanie dźwięków np. pstrykanie palcami, kląskanie lub wydawanie innych odgłosów ustami (Johnson, 2012). Niestety rozwój tych naturalnych umiejętności u osób, które utraciły wzrok w wieku późniejszym nie zachodzi w sposób samoistny. Umiejętności te, jeśli nie są ćwiczone, nie rozwijają się w sposób samoistny także u dzieci.

Echolokacja jest znana i kojarzona głównie jako zjawisko występujące w naturze, szczególnie u delfinów czy nietoperzy. Zwierzęta te wykorzystują echolokację do lokalizacji obiektów, a nawet do identyfikacji ofiar poprzez analizę wytwarzanych przez siebie dźwięków i ich echa odbitego od obiektów w otoczeniu. Echolokację wykorzystuje się również w urządzeniach takich jak sonary czy sądy akustyczne.

Pionierzy echolokacji

Znanymi pionierami echolokacji są Ben Underwood oraz Daniel Kish. W wieku dwóch lat Ben Underwood stracił wzrok na skutek złośliwego nowotworu siatkówki. Zupełnie samodzielnie zaczął wykorzystywać echolokację w życiu codziennym. Już w wieku trzech lat potrafił poprawnie zidentyfikować obiekty oraz znaleźć alternatywną ścieżkę, która umożliwiłaby mu ominięcie przeszkody. Permanentnie rozwijana oraz doskonalona umiejętność echolokowania sprawiła, że Ben funkcjonował w sposób porównywalny do swoich rówieśników. Pomimo braku wzroku, Ben był bardzo aktywny: biegał, jeździł na deskorolce i rolkach, grał w piłkę nożną i koszykówkę, również jeździł na rowerze. Niestety z powodu choroby nowotworowej zmarł w wieku szesnastu lat.

Drugi znany echolokator to Daniel Kish. Historia utraty wzroku Daniela Kisha rozpoczęła się już po jego pierwszych urodzinach. Już jako roczne dziecko , jeszcze nieświadomie, starał się rozwijać umiejętności echolokacyjne. Daniel Kish jest pierwszą w Stanach Zjednoczonych osobą niewidomą, , która zdobyła kwalifikacje instruktora nauki orientacji przestrzennej, a także założycielem organizacji World Access for the Blind, której misja to rozpowszechnianie wiedzy oraz prowadzenie szkoleń z zakresu ludzkiej echolokacji. Daniel Kish to także prekursor i uczestnik badań nad ludzką echolokacją.

Echolokować każdy może

Umiejętność echolokacji posiada każdy z nas, z wyłączeniem osób ze znaczną dysfunkcją słuchu. Uzasadnieniem tego twierdzenia jest przykład związany z jazdą samochodem. Gdy w trakcie jazdy w samochodzie zostanie otwarte okno, pasażerowie będą w stanie usłyszeć mijane obiekty takie jak: drzewa rosnące przy drodze, zadaszone przystanki, uliczne latarnie i inne. Obiekty te, usytułowane wzdłuż drogi, nie wytwarzają własnych dźwięków. Szansa „usłyszenia” ich pojawia się dzięki wytworzonym przez silnik samochodu dźwiękom, które, odbite od mijanych obiektów, wracają przez otwarte okno do osób znajdujących się w samochodzie.

Fakt, że zdolność do echolokacji posiadają zarówno osoby niewidome, jak i widzące, potwierdzają badania przeprowadzone w 2010 roku. Dziesięciu studentów bez dysfunkcji wzroku wzięło udział w eksperymencie polegającym na systematycznej nauce ludzkiej echolokacji. Po kilku tygodniach, w trakcie których codziennie odbywali dwugodzinny trening, wykształcili umiejętność odnajdywania obiektów w przestrzeni za pomocą echolokacji. Potrafili wykonywać takie zadania z zasłoniętymi oczami (Rojas i in., 2010).

Wyniki badań, w których uczestniczył m.in. Daniel Kish, pozwalają wnioskować, że w przypadku ludzkiej echolokacji dochodzi do przesunięcia funkcji interpretowania echa akustycznego i percepcji przestrzennej, z kory słuchowej do kory wzrokowej, czyli obszaru mózgu zazwyczaj wykorzystywanego przez zmysł wzroku (Thler L., Arnott SR., Goodale MA., 2011). Procesy widzenia i słyszenia są bardzo zbliżone w swym przebiegu. W ich mechanice dochodzi do przetworzenia przez mózg odbitych i przechwyconych fal energii. W procesie widzenia są to fale światła wysłane z jego źródła, które odbite od powierzchni docierają do oczu. W procesie słyszenia są to fale dźwiękowe odbite od obiektów, które następnie docierają do uszu człowieka. Stąd też wniosek, że zdolności echolokacyjne posiada każdy człowiek (Wallmeier L., Geßele N., Wiegrebe L., 2013).

Najbardziej kompleksowe i jedne z największych badań w zakresie ludzkiej echolokacji zostały przeprowadzone w roku 1960. W badaniu przeprowadzanym przez C.E. Ricea wzięły udział zarówno osoby z niepełnosprawnością wzroku, jak i osoby nieposiadające dysfunkcji wzroku (Rice, 1967). W wyniku badania dowiedziono m.in., że najbardziej odpowiednim dźwiękiem dla ludzkiej echolokacji jest tzw. kląskanie językiem (Rojas i in., 2010). Badania te są jedynymi kompleksowymi badaniami w tym zakresie. Choć literatura naukowa, prace badawcze oraz próby usystematyzowania wiedzy na temat ludzkiej echolokacji są wciąż dosyć ubogie i niepełne, na podstawie dotychczasowych badań z pewnością można powiedzieć, że echolokacja jest jedną z naturalnych zdolności człowieka, a posługiwanie się tą umiejętnością można wyćwiczyć. Umiejętności echolokacyjne najprawdopodobniej nie zależą od dysfunkcji wzroku, a w każdym razie nie można tu mówić o prostej zależności.

Echolokacja przyniesie korzyści osobom z dysfunkcją wzroku

Dwie polskie firmy – Utilitia sp. z o.o. oraz Transition Technologies, w ramach projektu „EchoVis – Rozwój zdolności echolokacji osób z dysfunkcją wzroku poprzez grę wykorzystującą dźwięki binauralne”, współfinansowanego ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, podjęły próbę uporządkowania wiedzy o ludzkiej echolokacji. W realizowanych w ramach projektu badaniach uczestniczą nie tylko osoby niewidome, ale również osoby bez niepełnosprawności wzroku. Celem projektu jest stworzenie innowacyjnego narzędzia umożliwiającego rozwój zdolności echolokacji u osób z dysfunkcją wzroku. Wykształcenie tej umiejętności pozwoli osobom niewidomym i słabowidzącym na większą niezależność, pewność w poruszaniu się oraz poprawę funkcjonowania w życiu codziennym. Stworzenie, w ramach projektu „EchoVis”, rozwiązania informatycznego może w znacznym stopniu przyczynić się do zwiększenia zdolności postrzegania świata przez osoby z dysfunkcją wzroku. Powyższe rozwiązanie przybierze formę trzech aplikacji, w tym także mobilnej gry, skierowanych również do osób niemających problemów ze wzrokiem. Będą one zawierać wirtualne środowisko szkoleniowe, co tym samym umożliwi skuteczne i efektywne nabywanie umiejętności w zakresie korzystania z echolokacji.

Prowadzone badania mają na celu stworzenie oraz uzupełnienie metodologii nauczania ludzkiej echolokacji. W kolejnym etapie powstaną aplikacje mobilne wspierające rozwijanie omawianej tutaj umiejętności. Każda z aplikacji będzie poświęcona innemu zagadnieniu w zakresie wiedzy o echolokacji. Pierwsza będzie narzędziem do nauki rozróżniania dźwięków na poziomie podstawowym. Druga stanowić będzie pomoc w nauce pasywnej i aktywnej echolokacji. Planowo będzie ona dostosowana do nauki na zróżnicowanym poziomie zaawansowania tak, aby umożliwić korzystanie z tego narzędzia zarówno osobom początkującym, jak i zaawansowanym. Docelowo ma ona stanowić pomoc w samodzielnej nauce echolokacji oraz wsparcie dla nauczycieli orientacji przestrzennej. Trzecią aplikacją będzie gra audio, w której wykorzystane zostanie zjawisko echolokacji.

Piotr Witek, pracownik Utilitii, podczas serii testów w wytłumionym pomieszczeniu.

Przygotowywanie nagrań binauralnych w środowisku testów zewnętrznych.

Dotychczasowe wyniki prowadzonych w ramach projektu badań zostały zaprezentowane 4 października 2017 r. na konferencji prasowej „Game Inn”, zorganizowanej przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu Inteligentny Rozwój. W konferencji wziął udział Wiceprezes Rady Ministrów, Minister Nauki i Szkolnictwa Wyższego Jarosław Gowin.

Podczas konferencji zaproszone organizacje, w tym Utilitia sp. z o.o., miały możliwość zaprezentowania aktualnie realizowanych projektów, które wygrały pierwszą edycję konkurs Game Inn. Pracownicy Utilitii zaprezentowali obecnym dotychczasowe wyniki prowadzonych w ramach projektu badań oraz przybliżyli temat ludzkiej echolokacji.

Piotr Witek, pracownik Utilitii, przedstawia dziennikarzom projekt „EchoVis” na konferencji prasowej „Game Inn”.

Michał Bujacz, kierownik naukowy projektu, prezentuje dziennikarzom dotychczasowe wyniki badań przeprowadzonych w ramach projektu „EchoVis”.

A co na to sami zainteresowani?

Fundacja Instytut Rozwoju Regionalnego w sierpniu 2016 roku przeprowadziła ankietę telefoniczną, podczas której beneficjenci Fundacji, osoby niewidome i słabowidzące, pytani byli o echolokację. 100 % ankietowanych słyszało o echolokacji, a 85% wyraziło chęć nauki oraz doskonalenia tej umiejętności, która bezpośrednio przyczyniłaby się do zwiększenia niezależności w ich codziennym życiu. Odpowiedzi udzielone podczas przeprowadzanego badania potwierdziły potrzebę rozwoju wiedzy oraz prowadzenia dalszych badań i analiz w zakresie echolokacji ludzkiej. Zagadnienie to jest tym ważniejsze, że echolokacja, to, jak się wydaje, bardzo obiecujący sposób na poprawę jakości życia osób z dysfunkcją wzroku.

Anna Mazur

Bibliografia:

„Echolokacja – Mit, czy istotny element rehabilitacji osób z dysfunkcją wzroku?” Piotr Witek, Anna Rozborska, Aleksander Waszkielewicz, Mikołaj Rotnicki, Fundacja Instytut Rozwoju Regionalnego (Kraków), dr Luca Brayda, Istituto Italiano di Tecnologia (Genova).

Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój

logotyp unii europejskiej
logotyp unii europejskiej, europejskiego funduszu rozwoju regionalnego
logotyp firmy utilitia na białym tle zielone litery oraz nazwa firmy Utilitia przejdź na dostępną stronę
logotyp partnera projektu transition technologies