Ecolocalización

La ecolocación (del prefijo eco-, este del latín echo, y este del griego ἠχώ [ejó], ‘sonido reflejado’, y el latín locatĭo, ‘posición’)​​ o ecolocalización,​ a veces también llamada biosonar, es la capacidad de algunos animales de conocer su entorno por medio de la emisión de sonidos y la interpretación del eco que los objetos a su alrededor producen debido a ellos. «Ecolocación» es un término creado en 1938 por Donald Griffin, que fue el primero en demostrar concluyentemente su existencia en los murciélagos.​

Varios mamíferos poseen ecolocación: los murciélagos (orden Chiroptera —aunque no todas las especies del orden la usan—), los delfines (familia Delphinidae) y el cachalote (Physeter macrocephalus). Las aves que utilizan este sistema para navegar en cuevas sin visibilidad son el guácharo (Steatornis caripensis) y los vencejos y salanganas (familia Apodidae), en especial la salangana papú (Aerodramus papuensis), de la tribu Collocaliini. El sonar de barcos y submarinos está basado en este principio. Recientemente, han salido estudios que hablan sobre la capacidad de ecolocalización en los humanos, pero dichos estudios carecen de fundamento científico.​

Principio para la ecolocación

La ecolocación se asemeja al funcionamiento de un sonar activo; el animal emite un sonido que rebota al encontrar un obstáculo y analiza el eco recibido. Logra así, saber la distancia hasta el objeto u objetos, midiendo el tiempo de retardo entre la señal que ha emitido y la que ha recibido.

Sin embargo, el sonar se basa en un estrecho haz para localizar su objetivo, y la ecolocación animal se basa en múltiples receptores. Dichos animales tienen dos oídos colocados a cierta distancia uno del otro, el sonido rebotado llega con diferencias de intensidad, tiempo y frecuencia a cada uno de los oídos dependiendo de la posición espacial del objeto que lo ha generado. Esa diferencia entre ambos oídos permite al animal recrear la posición espacial del objeto, incluso su distancia, tamaño y características.

Ecolocación en los murciélagos

Murciélago del suborden Microchiroptera, cazando en la oscuridad.

Contrariamente a las creencias populares, los murciélagos no son ciegos, ya que muchos además de su sistema de sonar, emplean la vista para diferentes actividades. A diferencia de los micromurciélagos (suborden Microchiroptera), los megamurciélagos (suborden Megachiroptera) emplean la visión para orientarse y localizar a sus presas (una única especie de este suborden ha desarrollado un mecanismo de ecolocación que utiliza sólo cuando vuela en total oscuridad).

Los ojos de los megamurciélagos están más desarrollados que los de los micromurciélagos y, en general, ningún murciélago está completamente ciego; incluso los micromurciélagos pueden utilizar como señales durante el vuelo objetos muy visibles del terreno para regresar a su refugio.

Los micromurciélagos utilizan la ecolocación para navegar y cazar, a menudo en total oscuridad. Emergen generalmente de sus cuevas y salen a cazar insectos en la noche. La ecolocación les permite encontrar lugares donde habitualmente hay muchos insectos, poca competencia para obtener el alimento y pocos depredadores para ellos. Generan el ultrasonido en la laringe y lo emiten a través de la nariz o por la boca abierta. La llamada del murciélago utiliza una gama de frecuencias comprendida entre 14 000 y 100 000 Hz, frecuencias la mayoría por encima de la capacidad auditiva del oído humano (de 20 Hz a 20 000 Hz).

Hay especies concretas de murciélagos que utilizan rangos de frecuencia específicos para adaptarse a su entorno o por sus técnicas de caza. A veces esto ha sido usado por los investigadores para identificar el tipo de murciélagos en una zona grabando sus llamadas con grabadores ultrasónicos, también conocidos como detectores de murciélago. Sin embargo las llamadas ecolocadoras no son específicas de cada especie, por lo que hay murciélagos que solapan sus tipos de llamada. Por este motivo estas grabaciones no sirven para identificar todos los tipos de murciélago. En los últimos años desarrolladores en distintos países han desarrollado una librería de llamadas de murciélago, que contiene grabaciones de referencia de las llamadas de las especies locales para ayudar con la identificación.^{[cita requerida]}

Desde los años 1970 ha habido una creciente controversia sobre si los murciélagos utilizan una forma de proceso de radar conocida como correlación de fase coherente. Coherencia significa que los murciélagos usan la fase de las señales de ecolocación, mientras correlación de fases implica que la señal emitida es comparada con la señal recibida en un proceso continuo. La mayoría de los investigadores —no todos— afirman que el murciélago utiliza un tipo de correlación de fase, pero en una forma incoherente, similar a un banco de filtros receptores fijos.

Cuando cazan producen sonidos a muy baja frecuencia (10-20 Hz). Durante la fase de búsqueda el sonido emitido es sincrónico con la respiración y con la frecuencia de aleteo. Esto lo hace para conservar energía. Después de detectar a su presa, los micromurciélagos incrementan la frecuencia de los pulsos, acabando con el zumbido final a frecuencias superiores a 200 Hz. Durante la aproximación al objetivo, la duración y la energía del sonido van decreciendo.

Ecolocación en cetáceos

Proceso de ecolocación en un delfín: en verde los sonidos generados por el delfín, en rojo los provenientes del pez.

Antes de que las capacidades de la ecolocación de cetáceos fueran descubiertas oficialmente, Jacques-Yves Cousteau sugirió su existencia. En su primer libro, el Mundo silencioso (1953, pp. 206-207), divulgó que en el transcurso de una investigación se dirigía al estrecho de Gibraltar y notó que un grupo de marsopas los seguía. Cousteau observó el curso cambiante de las marsopas para aprovechar al máximo la navegabilidad en el estrecho, concluyendo que los cetáceos tenían algo como el sonar, que era una relativamente nueva característica en los submarinos.

Los costados de la cabeza del delfín y su mandíbula inferior, que contienen una grasa aceitosa, son las zonas que reciben el eco. Cuando un delfín viaja, por lo general mueve la cabeza lentamente a un lado y al otro, hacia arriba y hacia abajo. Este movimiento es una especie de exploración global, que le permite al delfín ver un camino más ancho frente él.

Los cetáceos dentados (suborden Odontoceti) forman uno de los dos grandes grupos de cetáceos, que incluye a delfines, marsopas, delfines de río, orcas y cachalotes, utilizan biosonar porque viven en un hábitat acuático que tiene características acústicas favorables para el fenómeno y donde la visión se limita extremadamente debido a la absorción o a la turbidez.

La ecolocación supone la emisión por parte del delfín de una amplia gama de sonidos en forma de breves ráfagas de impulsos sonoros llamados “clics” y la obtención de información sobre el entorno mediante el análisis de los ecos que vuelven. Esta capacidad de utilizar una completa gama de emisiones sonoras tanto de alta como de baja frecuencia, combinada con una audición direccional muy sensible gracias a la asimetría del cráneo,​ facilita una ecolocación extremadamente precisa y otorga a estos animales un sistema sensorial único en el mar.

El sonido es generado haciendo pasar el aire desde la cavidad nasal través de los labios fónicos. Estos sonidos son reflejados por el hueso denso cóncavo del cráneo del delfín y el saco de aire que se encuentra en su base. El haz enfocado es modulado por un gran órgano graso conocido como el melón. Actúa como una lente acústica por su composición lipídica de distintas densidades. Muchos cetáceos dentados usan una serie consecutiva de clics o un tren de pulsos; sin embargo, el cachalote puede producir clics individuales. Los silbidos que producen parece que no se usan en la ecolocación, sino en la comunicación.

Generación, propagación y recepción en un delfín. Los sonidos emitidos se representan en rojo y, los sonidos captados, en verde.

La variación de la frecuencia de los clics en el tren de pulsos generan los familiares chillidos y gruñidos del delfín. A un tren de pulsos con una frecuencia de unos 600 Hz se le llama pulso de burst. En los delfines de nariz de botella la respuesta cerebral auditiva puede analizar cada clic de manera independiente hasta los 600 Hz, teniendo una respuesta gradual para frecuencias superiores. El eco se recibe a través de la mandíbula inferior. Además la colocación de los dientes en la mandíbula de un delfín de nariz de botella, por ejemplo, no es simétrica en el plano vertical, y esta asimetría podría posiblemente ser una ayuda para el delfín, que detecta con diferencia si la señal llega por uno u otro lado de la mandíbula. El sonido lateral se recibe a través de unos lóbulos que rodean los ojos con una densidad muy similar al hueso.

Muchos investigadores creen que cuando este animal se acerca al objeto de su interés, se protege contra el alto nivel de eco disminuyendo el sonido emitido. En los murciélagos es conocido el efecto, pero en este caso la sensibilidad del oído también se recrudece cerca del objetivo.

Ecolocación en humanos

Desde finales de la década del 2000 se han realizado diversos estudios alrededor de la ecolocación animal, llevada al campo de los seres humanos. Partiendo de dos casos principales donde se ha logrado comprobar el desarrollo de esta habilidad: Daniel Kish y Ben Underwood, se ha logrado avanzar paulatinamente en el estudio de como realmente funciona esta nueva forma de ver y relacionarse con el mundo que nos rodea. La ecolocación entonces surge más como resultado frente a situaciones de adversidad tales como las limitaciones visuales, demostrando la maleabilidad que el cerebro humano posee.

Proceso de ecolocación

De igual manera a los murciélagos y cetáceos, la ecolocación de los seres humanos funciona con base en dos eventos: la producción del sonido y la recepción del eco que viene de vuelta de los objetos. Sin embargo, el ser humano, al ser un organismo mucho más complejo, ha incluido un nuevo paso al proceso de ecolocación la sinestesia sonido-luz.

Producción de sonido

Generalmente el rango de frecuencias de vocalización del sonido está ligada a la relación de tamaño entre la laringe (órgano de fonación) y el cuerpo del individuo. De esta forma el ser humano tiene frecuencias intermedias de vocalización si tomamos como referencia a los murciélagos (110.000 Hz) y las ballenas (9 Hz). A través de estudios se ha logrado unificar posturas frente a cual sonido es el más apropiado para hacer uso de esta capacidad infrautilizada por el ser humano. El Clic palatal, una especie de chasquido que toma lugar cuando se pone la punta de la lengua en el velo del paladar (justo detrás de los dientes) y realizando un movimiento hacia atrás, es un sonido que podría ser comparado a aquel que emiten los delfines.

Información obtenida del sonido reflejado

Distancia

En la medida en que es capaz de medirse el retraso entre el sonido emitido y su rebote se puede detectar la distancia a la que este objeto se encuentra en el punto de origen. Así pues el enfrentamiento que se hace de las señales emitidas con las recibidas construyen un panorama (imágenes mentales) del medio que rodea al individuo.

Acercamiento o alejamiento

Con base al conocido efecto Doppler se puede tener una idea de la trayectoria que los objetos que se tienen alrededor. Desde un carro que pasa hasta un niño que corre son factores reconocibles a través del sonido.

Tamaño de las cosas

Es posible distinguir los objetos que se encuentran alrededor en base a sus propiedades geométricas. Si tienen puntas, si son redondeados o vértices poco acentuados son algunas de las características que permiten reconocer con mayor afinidad el ambiente. Sumado a lo anterior existe una especie de neuroplasticidad de la sinestesia a la hora de recopilar la información obtenida por el sonido reflejado. En los humanos la información correspondiente a la luz y al sonido pueden ser intercambiadas. Aparece como consecuencia el término “rayos de sonido”. En otras palabras, cuando un ser humano ha desarrollado correctamente la habilidad de ecolocación, cuenta con la habilidad de procesar las ondas de sonido, donde las personas que no son limitadas visualmente, procesan normalmente las ondas de la luz.

Bibliografía

• Reynolds JE III & Rommel SA (1999), Biology of Marine Mammals, Smithsonian Institution Press, ISBN 1-56098-375-2.
• Au, Whitlow W. L. (1993). The Sonar of Dolphins. Nueva York: Springer-Verlag.
• Pack, Adam A. & Herman, Louis M. (1995). Sensory integration in the bottlenosed dolphin: Immediate recognition of complex shapes across the senses of echolocation and vision, J. Acoustical Society of America, 98(2), 722-733.
• Schuller & Moss. 2004. Introduction: Vocal control and acoustically guided behavior in bats. En Thomas et al. Echolocation in bats and dolphins. The University of Chicago press. Pag: 3-16.

Enlaces externos

• El Diccionario de la Real Academia Española tiene una definición para ecolocación.

• El Diccionario de la Real Academia Española tiene una definición para ecolocalización.
• The British Library Sound Archive. 150.000 grabaciones de 10.000 especies (incluye grabaciones de ecolocaciones).
• International Bioacoustics Council. Enlaces a fuentes bioacústicas.
• Listen to Nature. Señales de sonar de vencejo.
• Murciélagos y bioacústica.
• http://www.elmundo.es/elmundo/2009/06/29/ciencia/1246276226.html
• http://pijamasurf.com/2011/06/ecolocacion-humana-mapeando-el-cerebro-de-las-personas-que-pueden-ver-sonido/