Вы идете вдоль улицы с проезжающими мимо автомобилями, слыша обрывки разговоров, когда неожиданно слышите, как кто-то выкрикивает ваше имя. Вы поворачиваетесь примерно на 60 градусов влево и видите на втором этаже здания примерно в 100 метрах, как друг машет вам рукой.

В своих последних исследованиях и обзорах, ученые Аксель Михельсен и Оле Несби Ларсен из Университета южной Дании предложили количественный анализ того, как животные -- например, насекомые или маленькие птицы могут локализовывать направление источника звука. Эти животные слишком малы, чтобы использовать направленные сигналы, используемые людьми (изменения, связанные с давлением звука и временем, за которое звук доходит до уха). Вместе с тем, результаты исследования, которые опубликованы в последнем номере журнала Bioinspiration and Biomimetics, могут иметь важное значение и для людей в том числе.

«Мы теперь имеем понимание физики этих слуховых систем и можем делать количественные предположения, которые можно проверить экспериментальным путем», -- заявил Михельсен.

Для того, чтобы определить, откуда происходит звук, животные могут использовать информацию, основанную на разнице между двумя ушами (называемую «бинауральный/пространственный сигнал») или информацию, получаемую одним ухом («моноуральный» сигнал). Михельсен и Ларсен объяснили, как многие мелкие не млекопитающие животные определяют азимут (горизонтальное направление) звуковых сигналов, воспринимая бинауральные сигналы ушами, которые получают сигнал от внутренней и внешней поверхности барабанной перепонки, что называется «восприятием разницы давления».

Птицы и некоторые из мелких насекомых, такие как кузнечики, могут использовать разницу в давлении, которая характеризуется наличием двух слуховых приборов, соединенных воздушным туннелем, который проходит через тело насекомого. В то время, как звук проходит через тело насекомого, каждая из слуховых мембран активируется при помощи звуков, воздействующих на внутреннюю и внешнюю поверхность, что помогает насекомому определить источник звука. Например, ухо, направленное в сторону источника звука, вибрирует сильнее, чем перепонка, направленная в другую сторону. Как отмечают исследователи, передача звука через тело и бинауральное/пространственное восприятие сигнала помогают животным определять источники звука.

Хотя ученые знают общие механизмы, отвечающие за локализацию звука, трудность в проведении экспериментов с живыми животными в их естественной среде делает создание реальной модели весьма проблематичным. Михельсен и Ларсен заявляют, что ученые все еще далеки от понимания определенных компонентов направленного слуха, таких, как физический механизм передачи звука через каналы тела, и того, как природная среда животного воздействует на слуховые механизмы.

«Необходимо получить лучшее понимание направленного слуха в естественной среде обитания, где обильная растительность и т.д. ухудшает прохождение звукового сигнала», -- сказал Михельсен.

Люди, с другой стороны, имеют другой тип према сигнала, который использует «восприятие давления». В человеческих ушах только внешняя поверхность направлена в сторону звука и отверстие (Евстахиева труба) позволяет звуку осуществлять давление, но не позволяет ему проникать в среднее ухо. В то время, как люди с нормальным слухом имеют удивительную способность определять источник звука, те, кто пользуется слуховыми аппаратами часто имеют ограниченную способность локализовывать звуки.

Но, как разъясняют Михельсен и Ларсен, использование техники в разнице восприятия, котрую имеют птицы и кузнечики, может исправить локализацию звуков и для человека. Например, позволить услуховым устройствам передавать сигналы между двумя органами слуха при помощи радио сигналов, которые улучшат свойства ушей воспринимать пространственный звук, и тем самым помогать пользователю определять источник звука. Как объясняет Михельсен, способность определять источник звука является не просто роскошью, а зачастую необходимым навыком для выживания.

«Богомолы, летающие ночью, могут слышать крик охотящихся летучих мышей, но не могут определить направление», -- говорит Михельсон. «Возможно поэтому так часто богомолы становятся добычей летучих мышей; этого бы не случилось, если бы их уши были снабжены возможностью восприятия разницы давления».

Многое еще остается неизученным в вопросе направленного слуха у разных животных. От лягушек, которые слышат при помощи легких и рта, до сверчков, имеющих подколенные слуховые приборы, способность слышать является комплексной и может дать лучшее понимание замечательных природных акустических способностей.