Текст книги "Этот обыкновенный загадочный дельфин"

Автор книги: Александр Супин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 10 (всего у книги 17 страниц)

Так что, помимо высокочувствительных электронных усилителей, для выявления этих ответов приходится использовать и специальную компьютерную технику, которая позволяет сделать, казалось бы, невозможное: электрические ответы мозга, полностью «утонувшие» в массе посторонних шумов, она очищает и выделяет настолько, что эти ответы можно не только обнаружить, но и точно измерить. Основная идея, которая при этом используется, довольно проста. Чтобы выявить ответ мозга на какой-то сигнал, нужно повторить этот сигнал сколько-то раз – иногда достаточно повторить его раз десять, а порой приходится сделать сто или тысячу повторений. При этом компьютер должен точно «знать», в какие именно моменты времени подаются звуковые сигналы. Компьютер анализирует электрические токи мозга и сравнивает их с моментами подачи звуковых сигналов. Если какие-то колебания электрического напряжения регулярно появляются каждый раз через определенный интервал времени после очередного звукового сигнала, значит, этот всплеск напряжения не случаен, это – ответ мозга на звук. А те колебания напряжения, которые возникают нерегулярно и вне связи со звуковыми сигналами, очевидно, никакого отношения к реакции мозга на звук не имеют, они должны быть отсеяны. Так, фрагмент за фрагментом анализируя электрические потенциалы после повторяющихся звуковых сигналов, компьютер реконструирует истинную форму электрического ответа мозга на звук. Результат может быть весьма впечатляющим. Из совершенно хаотических и беспорядочных колебаний электрического напряжения, в которых совершенно невозможно рассмотреть хоть что-нибудь осмысленное, хоть какую-нибудь связь со звуковым сигналом, компьютер выделяет четкий электрический ответ, в котором несколько всплесков электрического напряжения отражают ответы нескольких отделов мозга на звук.

Иногда, правда, и этого оказывается недостаточно – когда ответы мозга на звук очень уж слабы, малы по величине возникающих электрических сигналов, например тогда, когда нужно уловить ответы на очень слабые звуковые сигналы. В этих случаях даже описанная процедура выделения ответа из шума может не дать ясной картины: то ли есть едва заметный ответ, то ли нет. Тогда приходится задавать компьютеру дополнительную, более сложную задачу: в получившейся не очень вразумительной картине электрических потенциалов, содержащей ответ мозга и посторонние шумы, отыскать по специальной программе те небольшие колебания, форма которых характерна именно для ответов мозга. Таким способом можно уловить ответы совсем слабенькие.

Однажды я сам даже удивился, насколько чувствительным может быть такой метод. Нужно было зарегистрировать ответы мозга дельфина на очень слабые звуковые сигналы, да притом еще, когда дельфин находился не на поверхности воды, а под водой. А морская вода – хороший проводник электричества, поэтому для электрических токов мозга, достигающих поверхности тела, она создает там нечто вроде короткого замыкания – разницы в электрических потенциалах на разных точках тела почти нет. Когда использовали всю возможную технику для выделения ответов мозга из шумов, то оказалось, что можно уловить ответы примерно в одну стомиллионную долю вольта (миллиардную часть какой-либо единицы измерения обозначают приставкой «нано-»; стало быть, ответы были величиной в 10 нановольт). Мне даже не сразу пришло в голову, с чем же можно сравнить такую величину электрического напряжения. Но поскольку дело происходило на островке посреди Тихого океана, то сравнение все же довольно быстро нашлось. Представьте себе, что на противоположных берегах Тихого океана опустили в воду два электрода: один где-нибудь в Сан-Франциско или в Мексике, другой – во Владивостоке или в Японии. К этим электродам приложим такое же напряжение, которое дает обычная батарейка, – это немного больше одного вольта. И предположим, что это напряжение равномерно распределилось бы по всему расстоянию примерно в 10 тысяч километров (на самом деле напряжение не распределится равномерно, но для иллюстрации можно предположить, что это именно так; литературный жанр допускает такую вольность, ведь и подключать батарейку к противоположным берегам океана никто не собирается). Так вот, если бы напряжение в один вольт равномерно распределилось бы по всей ширине океана, то у нашего дельфина, болтающегося как раз посредине этого океана, перепад напряжения между точками тела, к которым приложены электроды, было бы несколько десятков нановольт.

Так что метод регистрации электрических сигналов мозга – очень чувствительный способ, от него не скроется никакой, даже самый слабенький ответ мозга на звук. Если уж ответ возник, его можно надежно обнаружить.

Такая регистрация электрических ответов мозга и является тем средством, которое позволяет быстро и точно определить, слышит ли дельфин какой-то звук или нет. Есть ответ – значит звук воспринимается, дельфин слышит его. Нет ответа – значит, звук неслышим. Теперь можно, как и в опытах с обученными дельфинами, менять самые разные параметры звуков и определить, при каких условиях звук слышим, а при каких – нет, то есть выяснить, каковы слуховые способности дельфинов.

Конечно, вся эта техника – электронные усилители электрических сигналов, компьютеры и прочее – немножко сложнее, чем опущенная в воду педаль или шарик, которые нужны только для проведения экспериментов на обученных дельфинах (про аппаратуру для создания необходимых звуковых сигналов я не говорю, потому что она также нужна для всех способов исследования слуха). Но результат стоит всех этих хлопот и затрат. Не нужно специально обучать и тренировать дельфина, не нужно проводить длительных экспериментов, в которых дельфин раз за разом должен выполнять одно и то же движение в ответ на звуковой сигнал. Не нужно, чтобы во время эксперимента дельфин всегда был в хорошем рабочем настроении: электрические ответы мозга возникают совершенно независимо от того, хочет этого животное или нет. Неважно, сыт он или голоден, внимательно слушает звуки или не обращает на них внимания и дремлет себе потихоньку: если дельфин услышал звук, если его мозг среагировал на этот звук, то электрический ответ укажет на это совершенно точно. Правда, как уже было сказано, для получения электрического ответа мозга каждый сигнал необходимо многократно повторять, чтобы компьютер смог выделить этот ответ из посторонних шумов. Но это не беда: сигналы можно подавать достаточно часто – раз десять в секунду или даже чаще, так что даже если требуется тысяча повторений, это займет не больше одной двух-минут, и результат готов. Так что этот метод чрезвычайно продуктивен.

Конечно, и у поведенческого метода исследования есть свои преимущества. Дело в том, что некоторые типы звуковых сигналов лучше вызывают электрические ответы мозга, а некоторые хуже. Поэтому определенные особенности слуха дельфина никак не удается измерить с помощью метода электрических ответов: те сигналы, которые нужны, чтобы «прощупать» эти способности, просто не вызывают заметных ответов. Это не потому, что метод электрических ответов недостаточно чувствителен: выше мы убедились уже, что он может ощущаться необычайно точно. Но если задача, которую должен решить мозг дельфина, анализируя звуковые сигналы, достаточно сложна, она «растягивается» во времени, многочисленные нервные клетки мозга срабатывают не одновременно, а каждая в свою очередь. И именно одновременная работа большого количества нервных клеток может создать заметный электрический ток. Ничего не поделаешь, идеальных методов исследования, которые давали бы ответ на любой вопрос, нет в природе, как не бывает лекарства от всех болезней. По поведению же дельфина, проявив достаточное терпение, всегда можно определить, что звуковой сигнал услышан, проанализирован и опознан. Так что лучше всего, конечно, не отказываться ни от одного из методов, а по возможности гармонично сочетать использование того и другого, тогда уж не прогадаем.

Глава двенадцатая
Много ли может услышать дельфин?

Никто не обнимет необъятного.

Козьма Прутков

Теперь вы в общих чертах представляете себе, как можно исследовать свойства дельфиньего слуха. Ну и что же получилось в результате таких исследований, что способен услышать дельфин? Оказалось, очень многое. Но чтобы было понятно, о чем пойдет речь, нужно сначала сказать несколько слов об основных величинах, которыми измеряются свойства звуков.

Мы уже говорили о том, что звук – это упругие колебания, волнообразно распространяющиеся в воде или в воздухе. Колебания эти имеют довольно высокую частоту: от десятков до многих тысяч колебаний в секунду. Частота колебаний – важнейшая характеристика звука. От нее зависит такое свойство звука, которое мы называем высотой: если частота колебаний низка, то звук воспринимается как низкий, басовый; чем больше частота колебаний, тем выше, тоньше звук. Поэтому для качества слуха очень важно, какой диапазон частот звуковых колебаний доступен для восприятия: чем этот диапазон шире, тем большее допустимое разнообразие высоты звука, тем ярче, многообразнее воспринимаемая звуковая палитра.

Считается, что диапазон звуковых частот, доступный уху человека, – от 20 до 20 тысяч колебаний в секунду. Это некоторое округление, причем округление в сторону оптимистических оценок: даже люди с очень хорошим слухом (обычно молодые) имеют предел воспринимаемых звуковых частот 18–19 тысяч колебаний в секунду, а для людей пожилого возраста – 12–15 тысяч – очень неплохой результат. Если же частота колебаний выше 20 тысяч в секунду, то человеческое ухо совсем не воспринимает их, это за пределами наших возможностей.

Много это или мало по сравнению с другими существами? В общем, неплохо. Есть животные (например, лягушки), которые способны воспринимать звуковые колебания с частотой не больше чем несколько сотен в секунду. Но у многих животных, особенно некрупных, доступный диапазон звуковых частот чуть шире: даже кошки и собаки могут воспринимать звуки с частотой колебаний, приближающейся к 30 тысячам в секунду, так что можно подзывать собаку звуками специального свистка, которые неслышны для человеческого уха, – это хорошо известно. Мелкие зверьки тоже могут «разговаривать» между собой на звуковых частотах повыше, чем доступные человеку. Есть в животном мире и существа с выдающимися слуховыми способностями, например летучие мыши, которые способны воспринимать звуки с частотой, приближающейся к 100 тысячам в секунду. Однако крупные животные, сравнимые по величине с человеком или с дельфином, все же имеют слуховой диапазон поскромнее – примерно такой, как у человека.

Но по способности воспринимать высокочастотные звуки ни одно животное не может сравниться с дельфинами. Многие виды дельфинов способны воспринимать звук с частотой почти 150 тысяч в секунду! Это примерно в 10 раз выше, чем у человека.

Причем дельфин способен не просто хоть как-нибудь слышать такие высокочастотные звуки; он слышит их прекрасно. Ухо его вообще очень чувствительно (об этом мы еще специально поговорим чуть позже), но наиболее восприимчиво оно именно к высокочастотным звукам, примерно от 30 до 100 тысяч колебаний в секунду (для сравнения: ухо человека наиболее чувствительно к звукам с частотой 2–5 тысяч колебаний в секунду). Более того, дельфин не только прекрасно слышит такие высокочастотные звуки, но и превосходно их различает. Достаточно, чтобы частота звука изменилась на доли процента или чтобы громкость звука изменилась на несколько процентов, и дельфин тотчас это обнаружит, то есть, например, он прекрасно различает звуки с частотой 100 и 101 тысяча колебаний в секунду. И все это на таких частотах звуковых колебаний, которые слуху других животных вообще недоступны. То есть, чтобы различать многообразие звуковых красок и оттенков, дельфину доступен поистине огромный диапазон частот звуковых колебаний. Это значит, что звуковая палитра слуха дельфина во много раз шире, богаче, чем доступная нам с вами.

И вот что удивительно. Мы выяснили, что способ, которым звуки достигают органа слуха, у дельфинов совсем не такой, как у наземных животных. Это так. Но сам-то орган слуха – его называют внутренним ухом – у них построен, в общем, по тем же самым принципам, что и у наземных животных. Ведь дельфины произошли от наземных млекопитающих, поэтому и основа конструкции органа слуха унаследована от них же, только она приспособлена к условиям обитания в воде. Но если принцип конструкции органа слуха тот же самый, то как же удалось достичь таких удивительных результатов: расширить диапазон воспринимаемых звуковых частот чуть ли не в десять раз по сравнению с другими млекопитающими (у которых, заметим, орган слуха тоже устроен совсем неплохо)? Представьте себе, что инженер получил задание: не меняя принципа конструкции какой-то машины, увеличить ее возможности в десять раз. Прямо скажем, задачка не из легких. Но когда эволюция создавала дельфинов, эта, казалось бы, невероятная задача оказалась выполнимой. Как именно – не вполне ясно и до сих пор, хотя очень многое в особенностях конструкции уха дельфина уже известно. Но это – достаточно сложные детали, которые я не берусь рассматривать здесь, иначе эта книга превратилась бы в учебник физиологии.

Следующий предмет нашего разговора – чувствительность слуха. Чувствительность – это способность воспринимать достаточно слабые сигналы, тихие звуки. Если чувствительность хорошая, то человек или животное способны уловить даже очень тихий звук. Если со слухом не все в порядке, то, как правило, чтобы быть услышанным, звук должен быть достаточно громким – это означает, что чувствительность слуха ухудшилась. Значит, мера чувствительности звука – это та минимальная интенсивность звука (ее называют пороговой), которая может быть уловлена органом слуха. Чем пороговая интенсивность ниже, тем чувствительность лучше.

Способность воспринимать не только громкие, но и достаточно слабые звуки – очень важное свойство слуховой системы. Не одному зверю спасла жизнь способность услышать легкий шорох или тихие шаги подкрадывающегося хищника. Не одна счастливая пара образовалась потому, что призывный сигнал был услышан издалека, за несколько километров. Да и для человека способность расслышать пришедший издалека слабый звук бывает совсем не бесполезна.

Поэтому орган слуха не только у дельфинов, но и у большинства животных и человека – очень чувствительное устройство. Интенсивность звука обычно характеризуют той мощностью, которую несет этот звук, падая на площадку стандартной величины, например в 1 квадратный метр. Так вот, порог слуха человека равен примерно одной триллионной доле ватта на квадратный метр, то есть, если собрать такую звуковую мощность с площади в 1 квадратный метр, то наберется одна триллионная (0,000000000001) ватта – в триллион раз меньше, чем потребляет лампочка карманного фонарика. Чтобы не писать в таких цифрах огромного количества нулей и не путаться в них, такую цифру принято записывать так: 10^–12 – это означает, что перед единицей стоят 12 нулей! Но ведь наша ушная раковина вовсе не в квадратный метр величиной: ее площадь примерно в 1000 раз меньше. Значит, реальная мощность, которую получает наше ухо, когда действует звук пороговой интенсивности, – примерно 10^–15 (15 нулей перед единицей!) ватта.

Конечно, это самая малая мощность, которая может быть едва-едва (но все же может быть!) услышана. Как правило, мы имеем дело со звуками, интенсивность которых заметно выше этой пороговой величины. Самые громкие звуки, которые мы способны вынести без неприятных и болезненных ощущений, приближаются по мощности к 1 ватту на квадратный метр – по обычным меркам тоже не очень-то много. Но звуки мощностью от одной миллиардной до одной миллионной (10^–9–10^–6) ватта на квадратный метр – а все это ведь микроскопически малые величины – воспринимаются человеческим ухом вполне нормально.

Но как ни высока чувствительность человеческого уха, с дельфинами нам и по этому показателю конкурировать трудно. У них чувствительность еще в несколько десятков раз выше! Для дельфинов пороговые интенсивности звука – меньше, чем 10^–13 ватт на квадратный метр. Опять же, принимая во внимание, что «акустическое окно» дельфина, как и ушная раковина человека, собирает звуки не с целого квадратного метра, а с площади, примерно в 1000 раз меньшей, выходит, что дельфин способен расслышать звук, если его ухо получает звуковую мощность меньше чем 10^–16 ватта, может быть, чуть больше, чем 10^–17 ватта. Нам даже представить трудно, насколько мала эта величина: в повседневной жизни мы обычно имеем дело с неизмеримо большими мощностями. Если бы всю эту мощность перевести в тепло и этим теплом (без потерь!) попытаться вскипятить литровый чайник, понадобилось бы греть его примерно квадрильон (10¹⁵) лет, а вся наша Земля примерно в сто тысяч раз моложе.

Но услышать звук, даже очень тихий, – это еще полдела. Чтобы от услышанного звука был какой-то прок, нужно уметь звуки различать.

Уже говорилось о том, что звуки – это упругие колебания определенной частоты и от этой частоты зависит то свойство звука, которое мы называем высотой. Но только специально созданные человеком устройства – струна, или камертон, или электронный генератор звуковых сигналов – издают звуки какой-то одной, строго определенной частоты-высоты. Для «нормальных», природных звуков такая частота тона – скорее исключение, чем правило. Звуки естественного происхождения, как правило, достаточно сложные. Это значит, что они представляют собой колебания сразу нескольких или многих частот. Этот набор частот и определяет характерную «окраску», тембр звука – то, что в конечном счете и отличает шорох шагов от шелеста листьев, гудок автомобиля от мычания (тоже ведь своего рода «гудок») коровы, голос одной птицы от голоса другой, голос одного человека от голоса другого. Чтобы человек или животное могли хорошо отличать один звук от другого, слуховая система должна быть способна разобраться, из каких частот составлена сложная звуковая смесь, то есть должна суметь проанализировать звук, выделить из него отдельные частоты звуковых колебаний и точно взвесить, какие частоты представлены в сложном звуке сильнее, какие слабее, а каких вовсе нет. Вся эта кухня называется частотным анализом. Если слуховая система обладает хорошей способностью к частотному анализу, то перед обладателем такого слуха открывается многокрасочная звуковая палитра, он может воспринимать тончайшие оттенки звуковых сигналов. Если способность к звуковому анализу неважная, то звуковые колебания разных частот не различаются, сливаются в шумовую какофонию, в которой трудно разобрать, чем один звук отличается от другого и что они означают. Так что есть смысл попытаться сравнить способности к звуковому анализу у человека и разных животных, в том числе у дельфина, – нет ли и тут чего-нибудь интересного. Оказывается, есть.

Чтобы точно, в цифрах, оценить способность слуха к этому частотному анализу, придумано несколько способов. Наиболее часто используемый принцип измерения состоит в следующем. Представим себе, что перед нами включили звук определенной частоты; звук не очень громкий, но и не очень уж тихий – нормальный, и мы хорошо его слышим. Назовем этот звук пробным. А теперь сделаем иначе: сначала включим другой звук, более громкий – назовем его помехой, а потом уж, на его фоне – тот пробный звук. Если звук-помеха не слишком уж громкий, то, несмотря на эту помеху, пробный звук еще слышен. Но если сделать помеху громче, еще громче, то в конце концов она совершенно заглушит пробный звук, и мы не сможем уверенно сказать, то ли пробный звук был включен на фоне помехи, то ли не был. Явление это называется маскировкой, и мы прекрасно знакомы с ним в повседневной жизни: сколько раз грохот проезжающего мимо грузовика или гул пролетающего над головой самолета заставлял нас прерывать разговор с собеседником, потому что на фоне этого шума (помехи) не удавалось расслышать речь собеседника (пробный звук).

А для наших целей, для измерения способности слуха к частотному анализу, это довольно-таки неприятное явление оказывается полезным потому, что эффект маскировки прямо зависит от того, насколько совершенен, насколько тонок частотный анализ. Сделаем так, чтобы пробный звук и помеха немного отличались по частоте колебаний – не очень сильно, но все же отличались. Если способность слуха анализировать звуковые частоты неважная, то и помеха, и пробный звук сольются в одно целое. Поэтому даже не очень сильная помеха сможет совершенно заглушить пробный сигнал, и животное, чей слух мы исследуем, не услышит его. Иное дело, если слуховая система способна с высокой точностью анализировать звуки. Она уловит, что в сложном звуке присутствуют две разные частоты: одна – помехи, другая – пробного сигнала. Эти частоты будут восприниматься как бы каждая сама по себе. Поэтому эффект помехи окажется значительно слабее, и пробный сигнал на ее фоне все равно будет услышан. Конечно, и при хорошем слухе можно заглушить пробный сигнал помехой, но громкость помехи для этого потребуется значительно больше, чем в первом случае.

Вот мы и получили в свое распоряжение чувствительный инструмент, позволяющий измерить способность слуха к частотному анализу. Для этого посмотрим, как эффективность помехи зависит от того, насколько различаются частоты помехи и пробного сигнала. Если мы чуть-чуть изменили частоту помехи (по сравнению с пробным сигналом) и ее действие резко ослабло, а пробный звук стал слышен – значит, способность слуха к частотному анализу очень хорошая. Если мы меняем частоты помехи, но ощутимого результата это не дает и пробный звук остается неслышимым – значит, с частотным анализом дело обстоит неважно. Причем результат можно получить не «на глазок» – хорошо или плохо, а в точных цифрах измерить, насколько должны различаться частоты в сложном звуке, чтобы слуховая система могла эти частоты различать. Ну, а как определить, слышит ли дельфин пробный звук на фоне помехи или не слышит, это мы уже знаем на примере того, как измерялась чувствительность слуха: можно установить это по поведению специально для этого обученного дельфина, а можно по электрическим реакциям мозга – все эти способы в нашем распоряжении.

И вот что получается, если измерять таким способом способность к частотному различению у животных и человека. Слух человека может выделять разные частоты из их «смеси», если они отличаются не меньше чем на 10–12 %; более близкие частоты сливаются и разделить их нельзя. У многих других наземных животных способность слуха примерно такая же – порядка 10 %, у кого-то немного лучше, у кого-то хуже. А дельфины? Оказалось, что эти животные могут раздельно слышать звуковые частоты, различающиеся всего лишь на 3–4 %. То есть частотный анализ слуха дельфинов раза в три тоньше, чем у человека! Согласитесь, совсем неплохой результат. Если вспомнить, что весь частотный диапазон слуха дельфинов чуть не в 10 раз шире, чем у человека, да в этом диапазоне они еще способны различать в три раза больше частотных оттенков, то можно только позавидовать тому, насколько богаче звуковой мир дельфинов по сравнению с нашим. Если вам еще не надоело читать про уникальные возможности дельфиньего слуха, тогда можно продолжить: у этого удивительного животного в запасе есть еще немало сюрпризов. Чтобы пояснить, о какой еще особенности слуха пойдет речь, давайте мысленно проведем простой эксперимент. Будем ритмично постукивать по столу палочкой или карандашом. Каждый удар вызывает короткий и четкий звук-щелчок: тук-тук-тук… Следующие друг за другом щелчки слышатся раздельно, не сливаясь друг с другом. Попробуем стучать почаще, еще чаще. Если постараться, можно успеть сделать несколько ударов в секунду. Все равно следующие друг за другом звуки не сливаются, слышатся как ряд отдельных щелчков. Чтобы щелчки следовали еще чаще, придется сконструировать какой-то прибор, который будет успевать издавать их не несколько раз в секунду, а несколько десятков, может быть, сотен раз в секунду. Быстро следующие друг за другом щелчки слышатся как барабанная дробь, при еще более высокой частоте они почти сливаются в ровную трель: р-р-р… Но и при частоте щелчков 20 или 30 раз в секунду мы еще слышим, что звук не сплошной, не ровный, а пульсирующий, то есть составлен из коротких импульсов. Нужно увеличить частоту звуковых импульсов до 50–70 в секунду, чтобы они полностью слились в монотонное гудение без всяких признаков пульсации.

Вот мы и определили экспериментально еще одну важную характеристику слуха: быстродействие. Это свойство слуха крайне важно для различения разнообразных звуковых сигналов. Ведь все реальные звуковые сигналы отличаются друг от друга не только высотой звука (то есть частотой звуковых колебаний) и интенсивностью, но и тем, как они меняются во времени. Чем быстрее изменения, которые способна уловить звуковая система, тем больше у нее дополнительных возможностей для различения многообразных звуковых сигналов.

У человека, как показал только что проведенный нами мысленный эксперимент, быстродействие слуха составляет 1/50–1/70 секунды, то есть изменения звука во времени с частотой реже чем 50 в секунду еще различаются, а чаще чем 70 в секунду уже неразличимы. Не путайте частоту пульсаций с частотой звуковых колебаний! Человек слышит колебания с частотой почти до 20 тысяч в секунду, но воспринимает их как монотонный звук и не различает отдельных пульсаций звука, если их частота больше нескольких десятков в секунду.

Итак, 50–70 пульсаций в секунду – предел различения для слуха человека, да и для многих животных тоже. Ну, а как обстоит дело с быстродействием слуха у дельфинов? После того как вы уже прочитали, что его слух воспринимает в 10 раз более высокие частоты, в 10 раз более чувствителен, чем слух человека, и в три раза лучше анализирует частотный состав звуков, у вас, возможно, уже есть наготове ответ: наверное, и по быстродействию слух дельфина если не в 10, то хотя бы в несколько раз лучше человеческого? Если так, то вы почти угадали, но не совсем. Действительно, лучше, но не в 10, а раз в 30–40! Дельфин прекрасно слышит звуковые пульсации с частотой 1500 в секунду и способен уловить даже пульсации с частотой около 2000 в секунду.

Как об этом узнали? Да все так же, регистрируя электрические ответы мозга на звуковые сигналы. Если человек или дельфин слышит ритмически следующие короткие звуки, то электрические ответы мозга на эти сигналы, естественно, возникают в том же ритме. Однако это возможно только в том случае, если сигналы следуют не чрезмерно часто. У человека ответы мозга могут следовать за ритмом звуковых сигналов до частот 50–70 сигналов в секунду; при большей частоте ответы мозга не поспевают за ритмом сигналов и прекращаются. Обратите внимание: 50–70 сигналов в секунду – это та же самая частота сигналов, при которой исчезает субъективное ощущение пульсирующего звука. А у дельфинов ответы мозга, ничуть не ослабевая, следуют за частотой звуковых пульсаций и 1000 и 1500 сигналов в секунду; только когда ритм пульсаций приближается к 2000 в секунду, ответы мозга «сдаются». Так что именно таков предел быстродействия слуховой системы дельфина.

Основываясь на своем собственном повседневном опыте, мы даже представить себе не можем, как звучит окружающий нас мир, когда восприятию доступны столь быстрые смены звуковых сигналов. Может быть, когда-нибудь дельфины нам расскажут об этом.

А вот еще одна загадка дельфиньего слуха. Касается она того, как животное определяет направление на источник звука. Это ведь тоже очень нужное качество – способность узнавать, откуда пришел звук; именно благодаря этой способности можно найти источник звука, а ведь это может быть чем-то жизненно важным.

Способность определять направление, с которого приходит звук, свойственна всем млекопитающим животным и человеку тоже – мы прекрасно знаем это из повседневной жизни. Услышав, что кто-то нас позвал, мы оборачиваемся в нужную сторону именно потому, что наша слуховая система в состоянии определить, откуда пришел звук, откуда нас позвали. И возможно это вот почему.

Если источник звука расположен прямо перед нами, то звук, достигая правого и левого уха, проходит одинаковый путь и поэтому достигает двух ушей одновременно. Если же источник звука расположен сбоку, например справа, то правого уха он достигнет чуть-чуть раньше, чем левого. Разница во времени невелика, но она есть, и можно подсчитать, какова она. Расстояние между отверстиями правого и левого слуховых проходов у человека немного меньше 20 сантиметров, а скорость распространения звука в воздухе примерно 330 метров в секунду. Поэтому звук от источника, расположенного сбоку, достигнет ближайшего уха примерно на 5 десятитысячных долей секунды (0,5 миллисекунды) раньше, чем противоположного. Эта разница улавливается мозгом, и она-то и создает у нас ощущение, что источник звука расположен не прямо перед нами, а сбоку.

Полмиллисекунды – это много или мало для нашего мозга? Вообще-то, довольно мало: в основном наш мозг оперирует более продолжительными интервалами времени. Да и такая разница возникает лишь тогда, когда источник звука занимает крайнее боковое положение. А ведь мы способны определить направление на источник звука даже в том случае, если он смещен в сторону не очень сильно. При этом разница между приходом звука к правому и левому уху совсем мала – порядка одной десятитысячной доли секунды (0,1 миллисекунды). Доли миллисекунды – это предел задержек, которые может уловить мозг животного или человека. Быстрее нервные клетки просто не работают.

Но кроме задержки звука, есть еще одна «подсказка», которая помогает определить направление на источник звука. Посмотрите еще раз рисунок. Когда источник звука находится прямо спереди, то звук достигает обоих ушей одновременно, не встречая никаких препятствий. Поэтому оба уха слышат его одинаково громко или одинаково тихо. А вот если источник звука находится сбоку, то к одному уху он по-прежнему приходит прямо, но чтобы достигнуть другого уха, звук должен обогнуть голову, которая создает своего рода «звуковую тень». Создается эта тень потому, что воздух и ткани живого тела имеют очень разные акустические свойства; об этом уже шла речь выше (посмотрите главу «Где у дельфина уши?»), так что голова человека или животного малопрозрачна для звука. Из-за этого звук в «затененном» ухе будет тише, чем в «незатененном». Эта разница в громкости для правого и левого уха не очень велика, но заметна, и она также создает ощущение, что звук приходит сбоку – с той стороны, с которой он слышится громче.