在水下，人类无法确定声音来自何处。声音在水下的传播速度比在陆地上快五倍。这使得定向听力或声音定位几乎不可能，因为人类的大脑通过分析声音到达一只耳朵和另一只耳朵的时间差来确定声音的来源。

相比之下，行为研究表明，鱼类可以定位声源，例如猎物或捕食者。但它们是如何做到的呢?柏林夏里特医学院的神经科学家解决了这个难题，在《自然》杂志上描述了一种小鱼的听觉机制。

这种微小的生物有一个相当响亮的名字：Danionella cerebrum，一种体长约 12 毫米、终生几乎完全透明的鱼，原产于缅甸南部的溪流。Danionella 拥有已知最小的脊椎动物大脑，但它仍表现出许多复杂的行为，包括通过声音交流。这一点，以及科学家可以直接看到其大脑的事实(头部和身体几乎透明)，使它成为大脑研究的有趣对象。

夏里特医学院神经治疗卓越集群的神经生物学家本杰明·贾德克维茨 (Benjamin Judkewitz) 教授和他的团队正在利用这种小鱼作为研究神经细胞如何相互交流等基本问题的窗口。

他们最近的研究致力于听觉的发展以及数十年来鱼类如何在水下定位声源这一问题。以前的定向听觉教科书模型在应用于水下环境时就显得不足了。

水上和水下的声学世界

无论是鲸鱼的歌声，还是鸟儿的鸣叫声，又或者是捕食者追捕猎物的声音，当声音从声源发出时，它会以运动和压力振荡的形式传播到周围的介质中。甚至把手放在扬声器的锥体上也能感觉到这种声音。

粒子振动时，相邻的空气会移动——这称为粒子速度。空气被压缩时，粒子密度也会发生变化。这可以用声压来测量。

包括人类在内的陆生脊椎动物主要通过比较声压到达双耳的音量和时间来感知声音的方向。靠近声源的耳朵会听到更大的噪音，而且噪音到达得更快。这种策略在水下不起作用。

声音在那里传播得更快，而且不会被头骨所掩盖。这意味着鱼应该也没有定向听力，因为它们的耳朵之间的音量和到达时间几乎没有差异。然而，在对各种物种的行为研究中，已经观察到了空间听觉。