回声定位是一种生理过程，某些动物利用回声定位低能见度区域的物体。这种动物会发出高音调的声波，这些声波在物体上反弹，返回“回声”，并为它们提供有关物体大小和距离的信息。通过这种方式，即使在看不见的情况下，它们也能绘制出周围环境的地图并导航。

这项技能主要是为夜行动物、深穴动物或生活在大海中的动物保留的。因为它们生活或狩猎的地方光线很少或完全黑暗，它们已经进化到不太依赖视觉，而是用声音来创造周围环境的心理形象。这些动物的大脑已经进化到能够理解这些回声，它们会捕捉到特定的声音特征，比如音调、音量和方向，从而在周围环境中导航或寻找猎物。

根据类似的概念，一些盲人能够通过敲击舌头来训练自己使用回声定位。

回声定位是如何工作的？

要使用回声定位，动物必须首先产生某种声音脉冲。通常，这些声音由高音或超声波吱吱声或咔哒声组成。然后，它们听回周围环境中物体反射的声波的回声。

蝙蝠和其他使用回声定位的动物特别适应这些回声的特性。如果声音很快返回，动物就知道物体更近了；如果声音更强烈，它就知道物体更大。甚至回声的音调也能帮助动物识别周围的环境。向它们移动的物体会产生较高的音调，而向相反方向移动的物体会产生较低的回声。

对回声定位信号的研究发现，使用回声定位的物种之间存在遗传相似性。具体来说，虎鲸和蝙蝠，它们在与耳蜗神经节发育（负责从耳朵向大脑传递信息的一组神经元细胞）相关的一组18个基因中共享了特定的变化。

回声定位也不再是大自然的专利了。现代技术借鉴了这一概念，用于潜艇导航的声纳系统，以及医学上用于显示身体图像的超声波。

动物的回声定位能力

就像人类可以通过光的反射来看到一样，回声定位动物也可以通过声音的反射来“看到”。蝙蝠的喉咙有特殊的肌肉，可以发出超声波，而它的耳朵有独特的褶皱，使它们对声音的方向非常敏感。蝙蝠在夜间狩猎时，会发出一连串的咔哒声和吱吱声，有时音调很高，人耳无法察觉。当声音到达物体时，它会反射回来，产生回声，并告诉蝙蝠周围的环境。例如，这有助于蝙蝠在飞行中捕捉昆虫。

对蝙蝠社会交流的研究表明，蝙蝠利用回声定位对某些社会情况做出反应，并区分性别或个体。野生雄性蝙蝠有时仅仅根据它们的回声定位叫声来辨别接近的蝙蝠，它们会对其他雄性发出攻击性的叫声，并在听到雌性的回声定位叫声后发出求爱的叫声。

齿鲸，像海豚和抹香鲸一样，利用回声定位在海洋深处黑暗、浑浊的水域中航行。回声定位的海豚和鲸鱼通过鼻腔发出超声波，将声音发送到海洋环境中，以定位和区分远近的物体。

抹香鲸的头部是动物王国中发现的最大的解剖结构之一，它充满了鲸脑（一种蜡状物质），可以帮助声波从其头骨的巨大板上反射回来。这种力量将声波集中成一个狭窄的光束，以便在60公里的范围内进行更精确的回声定位。白鲸用额头上黏糊糊的圆形部分（称为“甜瓜”）来回声定位，聚焦信号，与抹香鲸类似。

人类的回声定位能力

回声定位通常与蝙蝠和海豚等非人类动物联系在一起，但有些人也掌握了这项技能。尽管盲人无法听到蝙蝠用来进行回声定位的高音超声波，但一些盲人已经学会了利用噪音和回声来更好地了解周围的环境。人体回声定位实验发现，那些接受过“人体声纳”训练的人，如果发出更高的频谱频率，可能会表现出更好的性能和目标探测能力。其他人发现，回声定位实际上激活了人类的视觉大脑。

也许最著名的人类回声定位器是丹尼尔·基什，他是盲人世界访问组织的主席，也是人类回声定位的专家。基什从13个月大的时候就失明了，他通过嘴的咔哒声来导航，倾听周围物体和物体反射的回声。他周游世界，教其他人使用声纳，并在提高人们对人类回声定位的认识和激发科学界的关注方面发挥了重要作用。在接受《史密森尼杂志》采访时，基什描述了他在回声定位方面的独特经历：

闪光。你确实会得到一种连续的视觉，就像你用闪光灯照亮黑暗的场景一样。它随着每一次闪光变得清晰和聚焦，一种三维模糊的几何形状。它是3D的，它有一个3D的视角，它是一种空间感和空间关系。你有一个结构的深度，你有位置和尺寸。你对密度和质地也有很强的感觉，如果你愿意的话，这有点像闪光声纳的颜色。