Gerakan iku urip. Frasa iki bisa diinterpretasikake minangka motivasi kanggo maju, ora mandheg lan entuk apa sing dikarepake, lan minangka pratelan yen meh kabeh makhluk urip ngentekake sebagian besar uripe. Kanggo mesthekake yen obahe lan obahe kita ing angkasa ora rampung kanthi benjolan ing bathuk lan jempol sikil sing rusak saben wektu, otak kita nggunakake "peta" sing disimpen ing lingkungan sing tanpa disadari muncul nalika gerakan kita. Nanging, ana panemu yen otak nggunakake peta kasebut ora saka njaba, supaya bisa ngomong, nanging kanthi nempatake wong ing peta iki lan ngumpulake data saka tampilan wong pisanan. Para ilmuwan saka Universitas Boston mutusake kanggo mbuktekake teori iki kanthi nganakake seri eksperimen praktis karo tikus laboratorium. Kepiye carane otak bener navigasi ing papan, sel apa sing melu, lan apa peran riset iki kanggo masa depan mobil lan robot otonom? Kita sinau babagan iki saka laporan klompok riset. Tindak.
Basis riset
Dadi, kasunyatan sing ditetepake pirang-pirang taun kepungkur yaiku bagean utama otak sing tanggung jawab kanggo orientasi ing ruang yaiku hippocampus.
Hippocampus melu macem-macem proses: pambentukan emosi, transformasi memori jangka pendek dadi memori jangka panjang, lan pembentukan memori spasial. Sing terakhir minangka sumber "peta" sing diarani otak kita ing wektu sing tepat kanggo orientasi sing luwih efektif ing ruang angkasa. Ing tembung liyane, hippocampus nyimpen model saraf telung dimensi saka papan ing ngendi pemilik otak dumunung.
Hippocampus
Ana teori sing nyatakake yen antarane navigasi nyata lan peta saka hippocampus, ana langkah penengah - ngowahi peta kasebut dadi tampilan wong pisanan. Yaiku, wong nyoba mangertos ing ngendi ana sing ora umum (kaya sing kita deleng ing peta nyata), nanging ing ngendi ana sing bakal ana relatif marang awake dhewe (kayata fungsi "street view" ing Google Maps).
Penulis karya sing kita nimbang nandheske ing ngisor iki: Peta kognitif lingkungan dienkode ing tatanan hippocampal ing sistem allocentric, nanging skills motor (gerakan dhewe) dituduhake ing sistem egocentric.
UFO: Enemy Unknown (sistem allocentric) lan DOOM (sistem egosentris).
Bentenipun antarane sistem allocentric lan egocentric padha karo prabédan antarane game saka tampilan wong katelu (utawa sisih, tampilan ndhuwur, etc.) lan game saka tampilan wong pisanan. Ing kasus pisanan, lingkungan dhewe penting kanggo kita, ing kaloro, posisi kita relatif kanggo lingkungan iki. Mangkono, rencana navigasi allocentric kudu diowahi dadi sistem egocentric kanggo implementasine nyata, i.e. gerakan ing papan.
Peneliti percaya yen iku dorsomedial striatum (DMS)* main peran penting ing proses ndhuwur.
Striatum otak manungsa.
Striatum* - bagean saka otak sing kagolong ing ganglia basal; striatum melu regulasi nada otot, organ internal lan reaksi prilaku; Striatum uga disebut "striatum" amarga struktur band bolak-balik saka materi abu-abu lan putih.
DMS nduduhake respon saraf sing ana gandhengane karo nggawe keputusan lan nindakake tumindak babagan navigasi ing ruang angkasa, mula wilayah otak iki kudu ditliti kanthi luwih rinci.
Asil riset
Kanggo nemtokake anané / ora ana informasi spasial egosentris ing striatum (DMS), 4 tikus lanang ditanem nganti 16 tetrodes (elektroda khusus sing disambungake menyang wilayah otak sing dikarepake) sing ngarahake DMS (1a).
Gambar #1: Tanggepan sel striatal menyang wates lingkungan ing kerangka referensi egosentris.
Panjelasan kanggo gambar No. 1:а - titik lokasi tetrode;
b - peta wates egosentris;
с - peta spasial allocentric (4 kothak ing sisih kiwa), plot lintasan warna-kode lokasi puncak respon sel relatif marang posisi awak, lan peta egocentric (4 kothak ing sisih tengen) adhedhasar respon sel EBC ing macem-macem orientasi lan jarak antarane tikus lan tembok;
d - ing 1, nanging kanggo EBC kanthi jarak sing disenengi saka kewan;
e - ing 1, nanging kanggo loro EBC kuwalik;
f - distribusi dawa rata-rata asil kanggo sel sing diamati;
g - distribusi dawa asil rata-rata kanggo EBC nggunakake arah gerakan lan arah sirah;
h - distribusi respon rata-rata sel (kabeh lan EBC).
Eksperimen 44 ditindakake ing ngendi tikus nglumpukake panganan sing kasebar kanthi acak ing papan sing wis dikenal (mbukak, ora ana ing mbingungake). Akibaté, 939 sel kacathet. Saka data sing diklumpukake, 31 sel arah kepala (HDCs) diidentifikasi, nanging mung sebagian cilik saka sel, 19 kanthi tepat, duwe hubungan spasial allocentric. Kajaba iku, aktivitas sel kasebut, diwatesi dening keliling lingkungan, diamati mung sajrone gerakan tikus ing tembok kamar test, sing nyaranake skema egosentris kanggo ngode wates ruang.
Kanggo netepake kemungkinan perwakilan egosentris adhedhasar aktivitas sel puncak, peta wates egosentris digawe (1b), sing nggambarake orientasi lan jarak wates relatif marang arah gerakan tikus, tinimbang posisi sirahe (bandhingake karo 1g).
18% saka sel sing direkam (171 saka 939) nuduhake respon sing signifikan nalika wates kamar manggoni posisi lan orientasi tartamtu relatif marang eksperimen (1f). Para ilmuwan nyebutake sel wates egosentris (EBC). sel wates egosentris). Jumlah sel kasebut ing subyek eksperimen antara 15 nganti 70 kanthi rata-rata 42.75 (1c, 1d).
Ing antarane sel-sel wates egosentris, ana sing aktivitase mudhun kanggo nanggepi wates-wates kamar. Gunggunge ana 49 lan diarani EBC terbalik (iEBC). Tanggepan sel rata-rata (potensial tumindak) ing EBC lan iEBC cukup sithik - 1,26 ± 0,09 Hz (1h).
Populasi sel EBC nanggapi kabeh orientasi lan posisi wates kamar relatif marang subyek tes, nanging distribusi orientasi sing disenengi yaiku bimodal kanthi puncak sing ana ing 180 ° ngelawan saben liyane ing salah siji sisih kewan (-68 ° lan 112 °) , rada diimbangi saka tegak karo sumbu dawa kewan kanthi 22 ° (2d).
Gambar #2: Orientasi lan jarak sing disenengi kanggo nanggepi sel wates egosentris (EBC).
Panjelasan kanggo gambar No. 2:a - peta wates egosentris kanggo papat EBC sing ditliti bebarengan kanthi orientasi sing beda-beda sing dituduhake ing ndhuwur saben grafik;
b - posisi tetrodes sesuai karo sel saka 2a (nomer nuduhake nomer tetrode);
с - distribusi kemungkinan orientasi sing disenengi kanggo kabeh EBC siji tikus;
d - distribusi kemungkinan orientasi sing disenengi kanggo EBC kabeh tikus;
е - posisi tetrode kanggo sel sing ditampilake ing 2f;
f - peta wates egosentris kanggo enem EBC sing direkam bebarengan kanthi jarak sing beda-beda sing dituduhake ing ndhuwur saben grafik;
g - distribusi probabilitas jarak sing disenengi kanggo kabeh EBC siji tikus;
h - distribusi probabilitas jarak sing disenengi kanggo EBC kabeh tikus;
i minangka plot polar saka jarak sing disenengi lan orientasi sing disenengi kanggo kabeh EBC, kanthi ukuran spasi sing diwakili dening werna lan diameter titik.
Distribusi jarak sing disenengi menyang wates kasebut ngemot telung puncak: 6.4, 13.5 lan 25.6 cm, nuduhake anané telung jarak sing disenengi ing antarane EBCs (2f-2h), sing bisa uga penting kanggo strategi telusuran navigasi hirarkis. Ukuran kolom reseptif EBC tambah minangka fungsi saka jarak sing disenengi (2i), sing nuduhake yen akurasi perwakilan egocentric saka wates mundhak kanthi ngurangi jarak antarane tembok lan subyek eksperimen.
Orientasi lan jarak sing disenengi ora duwe topografi sing jelas, amarga EBC aktif subyek kanthi orientasi lan jarak sing beda karo tembok katon ing tetrode sing padha (2a, 2b, 2e и 2f).
Uga ditemokake yen EBCs terus-terusan nanggapi wates ruang (dinding kamar) ing versi apa wae saka kamar uji. Kanggo mesthekake yen EBCs nanggapi wates lokal kamar tinimbang fitur distal, para ilmuwan "muter" posisi kamera kanthi 45 ° lan nggawe sawetara tembok ireng, dadi beda karo sing digunakake ing tes sadurunge.
Data diklumpukake ing ruang tes normal lan ing ruang sing diputar. Senadyan owah-owahan ing kamar test, kabeh orientasi preferred lan jarak relatif kanggo tembok saka subyek test EBC tetep padha.
Amarga pentinge sudut, kamungkinan sing EBCs unik encode atribut lingkungan lokal iki uga dianggep. Kanthi ngisolasi prabédan antarane respon cedhak sudhut lan respon cedhak tengah tembok, kita ngenali subset saka sel EBC (n = 16; 9,4%) sing nuduhake tambah respon kanggo sudhut.
Mangkono, kita bisa nggawe kesimpulan penengah yaiku sel EBC sing nanggapi kanthi apik ing keliling kamar, yaiku, ing tembok kamar tes lan sudhut.
Sabanjure, para ilmuwan nguji apa respon sel EBC kanggo mbukak ruang (arena tes tanpa mbingungake, yaiku mung 4 tembok) padha kanggo macem-macem versi area kamar test. 3 mlaku ditindakake, ing saben tembok sing dawane beda karo sing sadurunge 50 cm.
Preduli saka ukuran kamar test, EBCs nanggapi wates ing kadohan padha lan orientasi relatif kanggo subyek test. Iki nuduhake yen respon ora skala karo ukuran lingkungan.
Gambar #3: Tanggepan stabil sel EBC menyang wates spasial.
Panjelasan kanggo gambar No. 3:а - peta EBC egocentric ing kahanan normal (kiwa) lan nalika kamar test diputar 45 ° (tengen);
b - peta EBC egocentric kanggo kamera ukuran 1.25 x 1.25 m (kiwa) lan kanggo kamera sing luwih gedhe 1.75 x 1.75 m (tengen);
с - peta EBC egosentris kanthi tembok kamar ireng biasa (kiwa) lan tembok pola (tengen);
d-f - grafik saka jarak sing disenengi (ndhuwur) lan owah-owahan ing orientasi sing disenengi relatif marang garis dasar (ngisor).
Amarga striatum nampa informasi babagan lingkungan saka sawetara area korteks visual otak, para ilmuwan uga nguji manawa munculé tembok pengaruh (3) kamar ing respon sel EBC.
Ngganti tampilan wates ruang ora ana pengaruh ing reaksi sel EBC utawa ing jarak lan orientasi sing dibutuhake kanggo reaksi relatif marang subyek eksperimen.
Gambar #4: Konsistensi respon sel EBC preduli saka lingkungan.
Panjelasan kanggo gambar No. 4:а - peta egocentric kanggo EBC ing lingkungan akrab (kiwa) lan anyar (tengen);
b - peta egocentric kanggo EBC, dipikolehi ing lingkungan sing padha, nanging kanthi interval wektu;
с - grafik saka jarak sing disenengi (ndhuwur) lan owah-owahan ing orientasi sing disenengi relatif marang garis dasar (ngisor) kanggo lingkungan anyar (ora pati ngerti);
d - grafik saka kadohan preferred (ndhuwur) lan owah-owahan ing orientasi preferred relatif kanggo baseline (ngisor) kanggo sadurunge sinau (menal) lingkungan.
Uga ditemokake yen respon sel EBC, uga orientasi lan jarak sing dibutuhake relatif marang subyek eksperimen, ora owah saka wektu.
Nanging, tes "wektu" iki ditindakake ing kamar tes sing padha. Sampeyan uga perlu kanggo mriksa apa prabédan ana antarane respon EBC kanggo kahanan dikenal lan anyar. Kanggo nindakake iki, sawetara mlaku ditindakake nalika tikus sinau kamar sing wis dingerteni saka tes sadurunge, lan banjur kamar anyar kanthi ruang terbuka.
Kaya sing wis sampeyan duga, respon sel EBC + orientasi / jarak sing dikarepake tetep ora owah ing kamar anyar (4a, 4c).
Mangkono, respon EBC nyedhiyakake perwakilan stabil saka wates lingkungan relatif marang subyek test ing kabeh jinis lingkungan kasebut, preduli saka tampilan tembok, area kamar test, gerakane, lan wektu. subyek ngginakaken ing kamar.
Kanggo kenalan sing luwih rinci karo nuansa sinau, aku nyaranake ndeleng и kanggo dheweke.
Epilogue
Ing karya iki, para ilmuwan bisa ngonfirmasi ing praktik teori perwakilan egosentris lingkungan, sing penting banget kanggo orientasi ing papan. Padha nuduhake yen antarane perwakilan spasial allocentric lan aksi nyata ana proses penengah sing nglibatake sel tartamtu ing striatum, sing diarani sel wates egosentris (EBC). Uga ditemokake yen EBC luwih ana hubungane karo ngontrol gerakan kabeh awak, lan ora mung kepala subyek tes.
Panliten iki nduweni tujuan kanggo nemtokake mekanisme lengkap orientasi ing ruang, kabeh komponen lan variabel. Karya iki, miturut para ilmuwan, bakal luwih mbantu ningkatake teknologi navigasi kanggo mobil otonom lan kanggo robot sing bakal bisa ngerti spasi ing saubengé, kaya sing kita tindakake. Peneliti seneng banget karo asil karyane, sing menehi alesan kanggo terus nyinaoni hubungan antarane area otak tartamtu lan cara navigasi ing ruang angkasa ditindakake.
Matur nuwun kanggo manungsa waé, tetep penasaran lan duwe minggu apik everyone! 🙂
Matur nuwun kanggo tetep karo kita. Apa sampeyan seneng karo artikel kita? Pengin ndeleng konten sing luwih menarik? Ndhukung kita kanthi nggawe pesenan utawa menehi rekomendasi menyang kanca, Diskon 30% kanggo pangguna Habr ing analog unik saka server level entri, sing diciptakake kanggo sampeyan: (kasedhiya karo RAID1 lan RAID10, munggah 24 intine lan nganti 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 kaping luwih murah? Mung kene ing Walanda! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - saka $99! Maca babagan
Source: www.habr.com