{"id":36672,"date":"2019-10-31T22:13:05","date_gmt":"2019-10-31T19:13:05","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/ne-zabluditsya-v-treh-sosnah-egotsentricheskoe-predstavlenie-okruzhayushhej-sredy\/"},"modified":"2019-10-31T22:13:05","modified_gmt":"2019-10-31T19:13:05","slug":"ne-zabluditsya-v-treh-sosnah-egotsentricheskoe-predstavlenie-okruzhayushhej-sredy","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/it\/blog\/news\/ne-zabluditsya-v-treh-sosnah-egotsentricheskoe-predstavlenie-okruzhayushhej-sredy","title":{"rendered":"Non perdersi nel bosco: una visione egocentrica dell'ambiente circostante","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p><img decoding=\"async\" alt=\"Non perdersi nel bosco: una visione egocentrica dell&#039;ambiente circostante\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/3573ffa98e07e3b515aba2d00739dd52.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nIl movimento \u00e8 vita. Questa frase pu\u00f2 essere interpretata sia come una motivazione per andare avanti, non fermarsi e raggiungere ci\u00f2 che desideriamo, sia come una constatazione del fatto che praticamente tutti gli esseri viventi trascorrono gran parte della loro vita in movimento. Affinch\u00e9 i nostri movimenti e spostamenti nello spazio non si traducano continuamente in lividi sulla fronte e mignoli rotti, il nostro cervello utilizza \"mappe\" salvate dell'ambiente circostante, che riemergono inconsciamente nel momento del nostro movimento. Tuttavia, c'\u00e8 chi sostiene che il cervello utilizzi queste mappe non esternamente, per cos\u00ec dire, ma posizionando l'individuo su questa mappa e raccogliendo dati attraverso una visione in prima persona. A dimostrare questa teoria sono stati i ricercatori dell'Universit\u00e0 di Boston, che hanno condotto una serie di esperimenti pratici con ratti da laboratorio. Come si orienta realmente il cervello nello spazio, quali cellule vengono coinvolte e quale importanza riveste questa ricerca per il futuro delle auto autonome e dei robot? Lo scopriremo nel rapporto del gruppo di ricerca. Andiamo.<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<h3>Fondamenti della ricerca<\/h3>\n<p>\nQuindi, il fatto stabilito molti anni fa \u00e8 che la parte principale del cervello responsabile dell'orientamento nello spazio \u00e8 l'ippocampo.<\/p>\n<p>L'ippocampo \u00e8 coinvolto in vari processi: la formazione delle emozioni, la conversione della memoria a breve termine in memoria a lungo termine e la formazione della memoria spaziale. \u00c8 proprio quest'ultima a costituire la fonte delle \"mappe\" che il nostro cervello richiama al momento opportuno per un'orientazione pi\u00f9 efficace nello spazio. In altre parole, l'ippocampo conserva modelli neuronali tridimensionali dello spazio in cui si trova il proprietario del cervello.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Non perdersi nel bosco: una visione egocentrica dell&#039;ambiente circostante\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/f33288a56155e016b23b5d09744f2ec2.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Ippocampo<\/i><\/p>\n<p>Esiste una teoria che afferma che tra la navigazione effettiva e le mappe presenti nell'ippocampo ci sia un passaggio intermedio: la trasformazione di queste mappe in una visione in prima persona. Vale a dire, l'individuo cerca di comprendere dove si trovi tutto non in termini generali (come si vede su vere mappe), ma dove si trover\u00e0 tutto relativamente a se stesso (come la funzione \"Street View\" di Google Maps).<\/p>\n<p>Gli autori del lavoro che stiamo esaminando sottolineano quanto segue: le mappe cognitive dell'ambiente circostante sono codificate nella formazione ippocampale in un sistema allocentrico, mentre la motricit\u00e0 (i movimenti stessi) sono rappresentati in un sistema egocentrico.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Non perdersi nel bosco: una visione egocentrica dell&#039;ambiente circostante\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/34c886d3689c17d9c2a092a0d151eff9.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>UFO: Enemy Unknown (sistema allocentrico) e DOOM (sistema egocentrico).<\/i><\/p>\n<p>La differenza tra i sistemi allocentrico ed egocentrico ricorda la differenza tra giochi in terza persona (o da una vista laterale, dall'alto, ecc.) e giochi in prima persona. Nel primo caso, \u00e8 importante per noi l'ambiente stesso, nel secondo \u2014 la nostra posizione rispetto a questo ambiente. Pertanto, i piani di navigazione allocentrici devono essere trasformati in un sistema egocentrico per la realizzazione effettiva, cio\u00e8 il movimento nello spazio.<\/p>\n<p>I ricercatori ritengono che sia il <i>nucleo striato dorsomediale (DMS)*<\/i> a giocare un ruolo fondamentale nel processo descritto sopra. <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Non perdersi nel bosco: una visione egocentrica dell&#039;ambiente circostante\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/b30540620400b2b8ab9cce91c3d07a06.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Il corpo striato del cervello umano.<\/i><\/p>\n<blockquote><p><b>Striato*<\/b> \u00e8 una parte del cervello che appartiene ai nuclei basali; lo striato partecipa alla regolazione del tono muscolare, degli organi interni e delle reazioni comportamentali; lo striato \u00e8 anche chiamato \"corpo striato\" a causa della sua struttura di strisce alternate di materia grigia e bianca.<\/p><\/blockquote>\n<p>Il DMS dimostra risposte neuronali associate alla presa di decisioni e all'esecuzione di azioni relative alla navigazione nello spazio, quindi questa area del cervello merita uno studio pi\u00f9 approfondito.<\/p>\n<h3>Risultati dello studio<\/h3>\n<p>\nPer determinare la presenza\/assenza di informazioni spaziali egocentriche nel corpo striato (DMS), a 4 maschi di ratti sono stati impiantati fino a 16 tetrodi (elettrodi speciali collegati alle aree necessarie del cervello), mirati al DMS (<b>1a<\/b>).<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Non perdersi nel bosco: una visione egocentrica dell&#039;ambiente circostante\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/55a286316039c15998c977f1fb699f2f.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Immagine n. 1: reazione delle cellule del corpo striato ai confini dell'ambiente nel sistema di riferimento egocentrico.<\/i><\/p>\n<p><b class=\"spoiler_title\">Spiegazioni per l'immagine n. 1:<\/b><b>e<\/b> \u2014 punti di posizionamento dei tetrodi;<br \/>\n<b>b<\/b> \u2014 mappa egocentrica dei confini;<br \/>\n<b>con<\/b> \u2014 mappe spaziali allocentriche (4 quadrati a sinistra), grafici delle traiettorie con codifica cromatica delle posizioni dei picchi di reazione delle cellule rispetto alla posizione del corpo e mappe egocentriche (4 quadrati a destra) basate sulla reazione delle cellule EBC in diverse orientamenti e distanze tra il ratto e il muro;<br \/>\n<b>d<\/b> \u2014 come e su <b>1C<\/b>, ma per EBC con distanze preferenziali, lontane dall'animale;<br \/>\n<b>e<\/b> \u2014 come e su <b>1C<\/b>, ma per due cellule EBC inverse;<br \/>\n<b>f<\/b> \u2014 distribuzione della lunghezza risultante media per le cellule osservate;<br \/>\n<b>g<\/b> \u2014 distribuzione della lunghezza risultante media per le EBC utilizzando la direzione del movimento e la direzione della testa;<br \/>\n<b>h<\/b> \u2014 distribuzione della risposta media delle cellule (tutte e EBC). <\/p>\n<p>Sono stati condotti 44 esperimenti in cui i ratti raccoglievano cibo sparso casualmente in uno spazio a loro familiare (aperto, non in un labirinto). Sono state registrate in totale 939 cellule. Dati i risultati raccolti, \u00e8 stata riscontrata la presenza di 31 cellule di direzione della testa (HDC), ma solo una piccola parte delle cellule, precisamente 19, aveva correlati spaziali allocentrici. L'attivit\u00e0 di queste cellule, limitata al perimetro dell'ambiente circostante, \u00e8 stata osservata solo durante il movimento del ratto lungo le pareti della camera di test, il che suggerisce uno schema di codifica egocentrico dei confini dello spazio.<\/p>\n<p>Per valutare le capacit\u00e0 di tale rappresentazione egocentrica basata sui picchi di attivit\u00e0 delle cellule, sono state create mappe egocentriche dei confini (<b>1b<\/b>), che illustrano l'orientamento e la distanza dei confini rispetto alla direzione del movimento del ratto, piuttosto che alla posizione della sua testa (confronto su <b>1g<\/b>).<\/p>\n<p>Il 18% delle cellule registrate (171 su 939) ha mostrato una risposta significativa quando il confine della camera occupava una certa posizione e orientamento rispetto all'animale (<b>1f<\/b>). Gli scienziati le hanno chiamate cellule dei confini egocentrici (EBC \u2014 <i>egocentric boundary cells<\/i>). Il numero di queste cellule negli animali campione variava da 15 a 70, con una media di 42,75 (<b>1c<\/b>, <b>1d<\/b>).<\/p>\n<p>Tra le cellule dei confini egocentrici ce ne sono state alcune la cui attivit\u00e0 diminuiva in risposta ai confini della camera. In totale erano 49 e sono state chiamate cellule EBC inverse (iEBC). Il valore medio della risposta delle cellule (il loro potenziale d'azione) per EBC e iEBC era piuttosto basso \u2014 1,26 \u00b1 0,09 Hz (<b>1h<\/b>). <\/p>\n<p>La popolazione delle cellule EBC reagisce a tutte le varianti di orientamento e posizione del confine della camera rispetto all'animale, ma la distribuzione dell'orientamento preferenziale \u00e8 bimodale, con picchi posizionati a 180\u00b0 l'uno di fronte all'altro su entrambi i lati dell'animale (-68\u00b0 e 112\u00b0), leggermente spostati dal perpendicolare rispetto all'asse lungo dell'animale di 22\u00b0 (<b>2d<\/b>).<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Non perdersi nel bosco: una visione egocentrica dell&#039;ambiente circostante\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/5494e1328d3706109c545a56ffd434e0.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Immagine n. 2: orientamento preferenziale e distanza per la risposta delle cellule egocentriche dei confini (EBC).<\/i><\/p>\n<p><b class=\"spoiler_title\">Spiegazioni all'immagine n. 2:<\/b><b>a<\/b> \u2014 mappe egocentriche dei confini per quattro EBC analizzati simultaneamente con diverse orientazioni preferite, indicate sopra ogni grafico;<br \/>\n<b>b<\/b> \u2014 posizione dei tetrodi in relazione alle cellule di <b>2a<\/b> (i numeri indicano il numero del tetrodo);<br \/>\n<b>con<\/b> \u2014 distribuzione delle probabilit\u00e0 delle orientazioni preferite per tutti gli EBC di un ratto;<br \/>\n<b>d<\/b> \u2014 distribuzione delle probabilit\u00e0 delle orientazioni preferite per gli EBC di tutti i ratti;<br \/>\n<b>di<\/b> \u2014 posizione dei tetrodi per le cellule mostrate in <b>2f<\/b>;<br \/>\n<b>f<\/b> \u2014 mappe egocentriche dei confini per sei EBC registrati contemporaneamente con diverse distanze preferite, indicate sopra ogni grafico;<br \/>\n<b>g<\/b> \u2014 distribuzione delle probabilit\u00e0 della distanza preferita per tutti gli EBC di un ratto;<br \/>\n<b>h<\/b> \u2014 distribuzione delle probabilit\u00e0 della distanza preferita per gli EBC di tutti i ratti;<br \/>\n<b>i<\/b> \u2014 grafico polare della distanza e dell'orientazione preferita per tutti gli EBC con la dimensione dello spazio rappresentata dal colore e dal diametro dei punti.<\/p>\n<p>La distribuzione della distanza preferita dal confine conteneva tre picchi: 6.4, 13.5 e 25.6 cm, indicando l'esistenza di tre diverse distanze preferite tra gli EBC (<b>2f<\/b>&#8212;<b>2h<\/b>), che possono essere importanti per la strategia di ricerca gerarchica della navigazione. La dimensione dei campi recettivi degli EBC aumentava in relazione alla distanza preferita (<b>2i<\/b>), il che indica un aumento della precisione della rappresentazione egocentrica dei confini con la diminuzione della distanza tra la parete e il soggetto. <\/p>\n<p>Sia nell'orientazione preferita che nella distanza non c'era una chiara topografia, dato che gli EBC attivi del soggetto con diverse orientazioni e distanze rispetto alla parete comparivano sullo stesso tetrodo (<b>2a<\/b>, <b>2b<\/b>, <b>2e<\/b> e <b>2f<\/b>).<\/p>\n<p>\u00c8 stato inoltre riscontrato che gli EBC rispondono in modo costante ai confini dello spazio (pareti della camera) in tutte le varianti delle camere di prova. Per confermare che gli EBC rispondono ai confini locali della camera e non alle sue caratteristiche distali, gli scienziati hanno \"ruotato\" la posizione della camera di 45\u00b0 e reso nere alcune pareti, differenziandola da quella utilizzata nei test precedenti. <\/p>\n<p>Sono stati raccolti dati sia nella camera di test normale che in quella ruotata. Nonostante il cambiamento della camera di test, tutte le orientazioni e le distanze preferite rispetto alle pareti per le cellule EBC sono rimaste invariate. <\/p>\n<p>Data l'importanza degli angoli, \u00e8 stata considerata anche la possibilit\u00e0 che le cellule EBC codifichino in modo unico questi attributi locali dell'ambiente. Attraverso l'analisi delle reazioni in prossimit\u00e0 degli angoli e nelle vicinanze del centro della parete, \u00e8 stato identificato un sottogruppo di cellule EBC (n = 16; 9,4%) che mostra una risposta aumentata agli angoli.<\/p>\n<p>Pertanto, si pu\u00f2 concludere preliminarmente che le cellule EBC rispondono molto bene ai confini della camera, ossia alle pareti della camera di test e ai suoi angoli.<\/p>\n<p>Successivamente, i ricercatori hanno verificato se la reazione delle cellule EBC allo spazio aperto (arena di test senza labirinto, cio\u00e8 solo 4 pareti) fosse la stessa con diverse varianti delle dimensioni della stanza di test. Sono stati effettuati 3 esperimenti, in ciascuno dei quali la lunghezza delle pareti era diversa da quella del precedente di 50 cm. <\/p>\n<p>Indipendentemente dalle dimensioni della camera di test, le cellule EBC hanno reagito ai suoi confini a una distanza e a un'orientazione costante rispetto al soggetto. Questo indica l'assenza di scalabilit\u00e0 della reazione in funzione delle dimensioni dell'ambiente circostante.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Non perdersi nel bosco: una visione egocentrica dell&#039;ambiente circostante\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/643f616b471f7ae455ddd98f79b2c986.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Immagine n. 3: reazione stabile delle cellule EBC ai confini dello spazio.<\/i><\/p>\n<p><b class=\"spoiler_title\">Spiegazioni per l'immagine n. 3:<\/b><b>e<\/b> \u2014 carte egocentriche delle cellule EBC in condizioni normali (a sinistra) e con la camera di test ruotata di 45\u00b0 (a destra);<br \/>\n<b>b<\/b> \u2014 carte egocentriche delle cellule EBC per una camera di dimensioni 1.25 x 1.25 m (a sinistra) e per una camera ingrandita 1.75 x 1.75 m (a destra);<br \/>\n<b>con<\/b> \u2014 carte egocentriche delle cellule EBC con pareti nere normali della camera (a sinistra) e con pareti a motivi (a destra);<br \/>\n<b>d<\/b>&#8212;<b>f<\/b> \u2014 grafici della distanza preferita (in alto) e della variazione dell'orientamento preferito rispetto alla linea di base (in basso).<\/p>\n<p>Poich\u00e9 il corpo striato riceve informazioni dall'ambiente da diverse aree della corteccia visiva, i ricercatori hanno anche verificato se l'aspetto delle pareti (<b>3s<\/b>) della camera influenzasse la reazione delle cellule EBC. <\/p>\n<p>Il cambiamento nell'aspetto dei confini dello spazio non ha avuto alcun effetto sulla reazione delle cellule EBC e sulla distanza e orientazione necessarie per la reazione rispetto al soggetto.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Non perdersi nel bosco: una visione egocentrica dell&#039;ambiente circostante\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/adbeb060cd510d336b6ab15fa1df198e.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Immagine n. 4: stabilit\u00e0 della reazione delle cellule EBC indipendentemente dall'ambiente.<\/i><\/p>\n<p><b class=\"spoiler_title\">Spiegazioni all'immagine n. 4:<\/b><b>e<\/b> \u2014 mappe egocentriche per EBC in un ambiente familiare (a sinistra) e nuovo (a destra);<br \/>\n<b>b<\/b> \u2014 mappe egocentriche per EBC ottenute nello stesso ambiente, ma con un intervallo di tempo;<br \/>\n<b>con<\/b> \u2014 grafici della distanza preferita (in alto) e della variazione dell'orientamento preferito rispetto alla linea base (in basso) per nuovi ambienti (non familiari);<br \/>\n<b>d<\/b> \u2014 grafici della distanza preferita (in alto) e della variazione dell'orientamento preferito rispetto alla linea base (in basso) per ambienti gi\u00e0 conosciuti (familari).<\/p>\n<p>\u00c8 stato inoltre riscontrato che la reazione delle cellule EBC, cos\u00ec come l'orientamento e la distanza necessari rispetto al soggetto, non cambiano nel tempo. <\/p>\n<p>Tuttavia, questo test \"temporale\" \u00e8 stato condotto nella stessa camera di test. \u00c8 stato necessario verificare anche quale fosse la differenza tra la reazione degli EBC alle condizioni conosciute e a quelle nuove. Per questo sono stati effettuati diversi tentativi in cui i ratti esploravano la camera gi\u00e0 nota da test precedenti e successivamente \u2014 nuove camere con spazi aperti.<\/p>\n<p>Come avrete gi\u00e0 intuito, la reazione delle cellule EBC + l'orientamento\/distanza necessari sono rimasti invariati nelle nuove camere (<b>4a<\/b>, <b>4c<\/b>).<\/p>\n<p>Pertanto, la reazione degli EBC offre una rappresentazione stabile dei confini ambientali rispetto al soggetto in tutti i tipi di questo ambiente, indipendentemente dall'aspetto delle pareti, dalla superficie della camera di test, dal suo movimento e dal tempo trascorso dal soggetto nella camera.<\/p>\n<p>Per un approfondimento sulle sfumature della ricerca, consiglio di dare un'occhiata a <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.nature.com\/articles\/s41467-019-10722-y.pdf\">relazione degli scienziati <\/a><\/noindex>e <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/static-content.springer.com\/esm\/art%3A10.1038%2Fs41467-019-10722-y\/MediaObjects\/41467_2019_10722_MOESM1_ESM.pdf\">materiali aggiuntivi <\/a><\/noindex>ad essa.<\/p>\n<h3>Epilogo<\/h3>\n<p>\nIn questo lavoro, gli scienziati sono riusciti a confermare praticamente la teoria della rappresentazione egocentrica dell'ambiente, che \u00e8 estremamente importante per l'orientamento nello spazio. Hanno dimostrato che tra la rappresentazione spaziale allocentrica e l'azione effettiva esiste un processo intermedio che coinvolge determinate cellule del corpo striato, denominate cellule dei confini egocentrici (EBC). \u00c8 stato inoltre stabilito che gli EBC sono pi\u00f9 legati al controllo del movimento dell'intero corpo, piuttosto che solo della testa del soggetto.<\/p>\n<p>Questa ricerca mirava a determinare il meccanismo completo dell'orientamento spaziale, tutte le sue componenti e variabili. Questo lavoro, secondo gli scienziati, contribuir\u00e0 in futuro a migliorare le tecnologie di navigazione per veicoli autonomi e per robot in grado di comprendere lo spazio che li circonda, proprio come facciamo noi. I ricercatori sono estremamente soddisfatti dei risultati del loro lavoro, che forniscono motivi per continuare a studiare la relazione tra determinate aree del cervello e il modo in cui avviene la navigazione nello spazio.<\/p>\n<p>Grazie per l'attenzione, rimanete curiosi e buona settimana di lavoro a tutti, ragazzi! \ud83d\ude42<\/p>\n<p>Grazie per rimanere con noi. Ti piacciono i nostri articoli? Vuoi vedere pi\u00f9 contenuti interessanti? 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