KustÄ«ba ir dzÄ«ve. Å o frÄzi var interpretÄt gan kÄ motivÄciju virzÄ«ties uz priekÅ”u, nestÄvÄt uz vietas un sasniegt vÄlamo, gan kÄ apgalvojumu par to, ka gandrÄ«z visas dzÄ«vÄs bÅ«tnes lielÄko daļu savas dzÄ«ves pavada kustÄ«bÄ. Lai nodroÅ”inÄtu, ka mÅ«su kustÄ«bas un kustÄ«bas kosmosÄ katru reizi nebeidzas ar izciļÅiem uz pieres un lauztiem mazajiem pirkstiem, mÅ«su smadzenes izmanto saglabÄtÄs vides ākartesā, kas neapzinÄti parÄdÄs mÅ«su kustÄ«bas brÄ«dÄ«. TomÄr pastÄv viedoklis, ka smadzenes izmanto Ŕīs kartes nevis no Ärpuses, tÄ teikt, bet gan ievietojot cilvÄku Å”ajÄ kartÄ un apkopojot datus no pirmÄs personas skata. Bostonas universitÄtes zinÄtnieki nolÄma pierÄdÄ«t Å”o teoriju, veicot virkni praktisku eksperimentu ar laboratorijas žurkÄm. KÄ smadzenes patiesÄ«bÄ pÄrvietojas kosmosÄ, kÄdas Ŕūnas ir iesaistÄ«tas un kÄda ir Ŕī pÄtÄ«juma loma autonomo automaŔīnu un robotu nÄkotnei? Par to uzzinÄm no pÄtnieku grupas ziÅojuma. Aiziet.
PÄtÄ«juma bÄze
TÄtad, pirms daudziem gadiem konstatÄts fakts, ka galvenÄ smadzeÅu daļa, kas ir atbildÄ«ga par orientÄciju kosmosÄ, ir hipokamps.
Hipokamps ir iesaistÄ«ts dažÄdos procesos: emociju veidoÅ”anÄ, Ä«stermiÅa atmiÅas pÄrvÄrÅ”anÄ ilgtermiÅa atmiÅÄ un telpiskÄs atmiÅas veidoÅ”anÄ. TieÅ”i no pÄdÄjÄs rodas tieÅ”i tÄs ākartesā, kuras mÅ«su smadzenes Ä«stajÄ brÄ«dÄ« izsauc, lai efektÄ«vÄk orientÄtos telpÄ. Citiem vÄrdiem sakot, hipokampÄ tiek glabÄti trÄ«sdimensiju neironu modeļi telpai, kurÄ atrodas smadzeÅu Ä«paÅ”nieks.
Hipokamps
PastÄv teorija, kas apgalvo, ka starp faktisko navigÄciju un kartÄm no hipokampa ir starpposms - Å”o karÅ”u pÄrvÄrÅ”ana pirmÄs personas skatÄ«jumÄ. Tas ir, cilvÄks mÄÄ£ina saprast, kur kaut kas atrodas nevis kopumÄ (kÄ mÄs redzam reÄlajÄs kartÄs), bet kur kaut kas atradÄ«sies attiecÄ«bÄ pret viÅu (piemÄram, Google Maps funkcija āielas skatsā).
ApskatÄmÄ darba autori uzsver sekojoÅ”o: Hipokampu veidojumÄ alocentriskajÄ sistÄmÄ ir iekodÄtas vides kognitÄ«vÄs kartes, bet egocentriskajÄ sistÄmÄ ā motorikas (paÅ”as kustÄ«bas).
NLO: Enemy Unknown (allocentriskÄ sistÄma) un DOOM (egocentriskÄ sistÄma).
AtŔķirÄ«ba starp allocentriskÄm un egocentriskÄm sistÄmÄm ir lÄ«dzÄ«ga atŔķirÄ«bai starp spÄlÄm no treÅ”Äs personas skata (vai sÄnskata, skata no augÅ”as utt.) un spÄlÄm no pirmÄs personas skata. PirmajÄ gadÄ«jumÄ mums ir svarÄ«ga pati vide, otrajÄ ā mÅ«su pozÄ«cija attiecÄ«bÄ pret Å”o vidi. TÄdÄjÄdi allocentriskie navigÄcijas plÄni jÄpÄrvÄrÅ” par egocentrisku sistÄmu faktiskai Ä«stenoÅ”anai, t.i. kustÄ«ba telpÄ.
PÄtnieki uzskata, ka tas ir dorsomediÄls striatums (DMS)* ir svarÄ«ga loma iepriekÅ” minÄtajÄ procesÄ.
CilvÄka smadzeÅu striatums.
Striatums* - smadzeÅu daļa, kas pieder pie bazÄlajiem ganglijiem; striatums ir iesaistÄ«ts muskuļu tonusa, iekÅ”Äjo orgÄnu un uzvedÄ«bas reakciju regulÄÅ”anÄ; Striatumu sauc arÄ« par āstriatumuā, jo tajÄ ir mainÄ«gas pelÄkÄs un baltÄs vielas joslas.
DMS demonstrÄ neironu reakcijas, kas saistÄ«tas ar lÄmumu pieÅemÅ”anu un darbÄ«bu veikÅ”anu attiecÄ«bÄ uz navigÄciju kosmosÄ, tÄpÄc Å”is smadzeÅu reÄ£ions ir jÄizpÄta sÄ«kÄk.
PÄtÄ«juma rezultÄti
Lai noteiktu egocentriskas telpiskÄs informÄcijas esamÄ«bu/neesamÄ«bu striatumÄ (DMS), 4 žurku tÄviÅiem tika implantÄti lÄ«dz 16 tetrodiem (Ä«paÅ”iem elektrodiem, kas savienoti ar vÄlamajiem smadzeÅu apgabaliem), kas vÄrsti uz DMS (1Š°).
1. attÄls: striatÄlo Ŕūnu reakcija uz vides robežÄm egocentriskÄ atskaites sistÄmÄ.
Paskaidrojumi attÄlam Nr. 1:Š° ā tetrodu atraÅ”anÄs vietas punkti;
b ā egocentriska robežu karte;
Ń ā alocentriskas telpiskÄs kartes (4 kvadrÄti pa kreisi), krÄsu kodÄti trajektoriju diagrammas Ŕūnu reakcijas maksimumu atraÅ”anÄs vietÄm attiecÄ«bÄ pret Ä·ermeÅa stÄvokli un egocentriskÄs kartes (4 kvadrÄti labajÄ pusÄ), pamatojoties uz EBC Ŕūnu reakciju dažÄdÄs orientÄcijÄs un attÄlumi starp žurku un sienu;
d - kÄ 1s, bet EBC ar vÄlamo attÄlumu no dzÄ«vnieka;
e - kÄ 1s, bet diviem apgrieztiem EBC;
f ā novÄroto Ŕūnu vidÄjÄ iegÅ«tÄ garuma sadalÄ«jums;
g - vidÄjÄ iegÅ«tÄ garuma sadalÄ«jums EBC, izmantojot kustÄ«bas virzienu un galvas virzienu;
h ā Ŕūnu vidÄjÄs atbildes sadalÄ«jums (visas un EBC).
Tika veikti 44 eksperimenti, kuros žurkas savÄca nejauÅ”i izkaisÄ«tu pÄrtiku pazÄ«stamÄ telpÄ (atvÄrtÄ, nevis labirintÄ). RezultÄtÄ tika reÄ£istrÄtas 939 Ŕūnas. No savÄktajiem datiem tika identificÄta 31 galvas virziena Ŕūna (HDC), bet tikai nelielai daļai Ŕūnu, precÄ«zÄk sakot, 19, bija alocentriskas telpiskÄs korelÄcijas. TurklÄt Å”o Ŕūnu aktivitÄte, ko ierobežo vides perimetrs, tika novÄrota tikai žurkas kustÄ«bas laikÄ gar testa kameras sienÄm, kas liecina par egocentrisku shÄmu telpas robežu kodÄÅ”anai.
Lai novÄrtÄtu Å”Ädas egocentriskas reprezentÄcijas iespÄjas, kas balstÄ«tas uz maksimÄlo Ŕūnu aktivitÄti, tika izveidotas egocentriskas robežu kartes (1b), kas ilustrÄ robežu orientÄciju un attÄlumu attiecÄ«bÄ pret žurkas kustÄ«bas virzienu, nevis tÄs galvas stÄvokli (salÄ«dzinÄjums ar 1g).
18% reÄ£istrÄto Ŕūnu (171 no 939) uzrÄdÄ«ja nozÄ«mÄ«gu reakciju, kad kameras robeža ieÅÄma noteiktu pozÄ«ciju un orientÄciju attiecÄ«bÄ pret eksperimentÄlo (1f). ZinÄtnieki tÄs sauc par egocentriskÄm robežŔūnÄm (EBC). egocentriskas robežŔūnas). Å Ädu Ŕūnu skaits eksperimentÄlajiem subjektiem svÄrstÄ«jÄs no 15 lÄ«dz 70 ar vidÄji 42.75 (1c, 1d).
Starp egocentrisko robežu ŔūnÄm bija tÄdas, kuru aktivitÄte samazinÄjÄs, reaÄ£Äjot uz kameras robežÄm. Pavisam tie bija 49, un tos sauca par apgrieztajiem EBC (iEBC). VidÄjÄ Å”Å«nu reakcija (to darbÄ«bas potenciÄls) EBC un iEBC bija diezgan zema - 1,26 Ā± 0,09 Hz (1h).
EBC Ŕūnu populÄcija reaÄ£Ä uz visÄm kameras robežas orientÄcijÄm un pozÄ«cijÄm attiecÄ«bÄ pret testa subjektu, bet vÄlamÄs orientÄcijas sadalÄ«jums ir bimodÄls ar virsotnÄm, kas atrodas 180Ā° leÅÄ·Ä« viena pret otru abÄs dzÄ«vnieka pusÄs (-68Ā° un 112Ā°). , kas ir nedaudz novirzÄ«ts no perpendikula pret dzÄ«vnieka garo asi par 22Ā° (2d).
2. attÄls. VÄlamÄ orientÄcija un attÄlums egocentrisku robežŔūnu (EBC) reakcijai.
Paskaidrojumi attÄlam Nr. 2:a ā egocentriskas robežu kartes Äetriem vienlaikus pÄrbaudÄ«tiem EBC ar dažÄdÄm vÄlamajÄm orientÄcijÄm, kas norÄdÄ«tas virs katra grafika;
b - tetrodu novietojums saskaÅÄ ar ŔūnÄm no 2Š° (skaitļi norÄda tetroda numuru);
Ń ā vÄlamo orientÄciju varbÅ«tÄ«bas sadalÄ«jums visiem vienas žurkas EBC;
d ā visu žurku EBC vÄlamo orientÄciju varbÅ«tÄ«bas sadalÄ«jums;
Šµ ā tetrodu pozÄ«cijas ŔūnÄm, kas parÄdÄ«tas 2f;
f - egocentriskas robežu kartes seÅ”iem vienlaicÄ«gi reÄ£istrÄtiem EBC ar dažÄdiem vÄlamajiem attÄlumiem, kas norÄdÄ«ti virs katra grafika;
g ā vÄlamÄ attÄluma varbÅ«tÄ«bas sadalÄ«jums visiem vienas žurkas EBC;
h ā visu žurku EBC vÄlamÄ attÄluma varbÅ«tÄ«bas sadalÄ«jums;
i ir polÄrais grafiks ar vÄlamo attÄlumu un vÄlamo orientÄciju visiem EBC, ar telpas lielumu, ko attÄlo punktu krÄsa un diametrs.
VÄlamÄ attÄluma sadalÄ«jums lÄ«dz robežai ietvÄra trÄ«s virsotnes: 6.4, 13.5 un 25.6 cm, kas norÄda uz trÄ«s dažÄdu vÄlamo attÄlumu klÄtbÅ«tni starp EBC (2fSÄkot no2h), kas var bÅ«t svarÄ«gi hierarhiskas navigÄcijas meklÄÅ”anas stratÄÄ£ijai. EBC uztveroÅ”o lauku lielums palielinÄjÄs atkarÄ«bÄ no vÄlamÄ attÄluma (2i), kas norÄda, ka egocentriskÄ robežu attÄlojuma precizitÄte palielinÄs, samazinoties attÄlumam starp sienu un eksperimentÄlo objektu.
Gan vÄlamajai orientÄcijai, gan attÄlumam nebija skaidras topogrÄfijas, jo subjekta aktÄ«vie EBC ar atŔķirÄ«gu orientÄciju un attÄlumiem attiecÄ«bÄ pret sienu parÄdÄ«jÄs uz viena tetroda (2a, 2b, 2e Šø 2f).
Tika arÄ« konstatÄts, ka EBC konsekventi reaÄ£Ä uz telpas robežÄm (kameras sienÄm) jebkurÄ testa kameru versijÄ. Lai apstiprinÄtu, ka EBC reaÄ£Ä uz kameras lokÄlajÄm robežÄm, nevis tÄs distÄlajÄm iezÄ«mÄm, zinÄtnieki "pagrieza" kameras pozÄ«ciju par 45Ā° un padarÄ«ja vairÄkas sienas melnas, padarot to atŔķirÄ«gu no iepriekÅ”Äjos testos izmantotÄs.
Dati tika savÄkti gan parastajÄ testa kamerÄ, gan pagrieztÄ kamerÄ. Neskatoties uz izmaiÅÄm testa kamerÄ, visas vÄlamÄs orientÄcijas un attÄlumi attiecÄ«bÄ pret EBC testa subjektu sienÄm palika nemainÄ«gi.
Å emot vÄrÄ leÅÄ·u nozÄ«mi, tika apsvÄrta arÄ« iespÄja, ka EBC unikÄli kodÄ Å”Ä«s vietÄjÄs vides Ä«paŔības. IzolÄjot atŔķirÄ«bu starp reakciju tuvu stÅ«riem un reakciju netÄlu no sienas vidus, mÄs identificÄjÄm EBC Ŕūnu apakÅ”kopu (n = 16; 9,4, XNUMX%), kas uzrÄda pastiprinÄtu reakciju uz stÅ«riem.
TÄdÄjÄdi mÄs varam izdarÄ«t starpsecinÄjumu, ka tieÅ”i EBC Ŕūnas labi reaÄ£Ä uz kameras perimetru, tas ir, uz testa kameras sienÄm un tÄs stÅ«riem.
PÄc tam zinÄtnieki pÄrbaudÄ«ja, vai EBC Ŕūnu reakcija uz atklÄto telpu (testa arÄnu bez labirinta, t.i., tikai 4 sienÄm) ir vienÄda dažÄdÄm testa telpas laukuma versijÄm. Tika veikti 3 braucieni, katrÄ no tiem sienu garums atŔķīrÄs no iepriekÅ”Äjiem par 50 cm.
NeatkarÄ«gi no testa kameras lieluma EBC reaÄ£Äja uz tÄs robežÄm tÄdÄ paÅ”Ä attÄlumÄ un orientÄcijÄ attiecÄ«bÄ pret testa subjektu. Tas norÄda, ka reakcija neatbilst vides lielumam.
3. attÄls: EBC Ŕūnu stabila reakcija uz telpiskajÄm robežÄm.
Paskaidrojumi attÄlam Nr. 3:Š° ā egocentriskas EBC kartes normÄlos apstÄkļos (pa kreisi) un kad testa kamera ir pagriezta par 45Ā° (pa labi);
b ā egocentriskas EBC kartes kamerai ar izmÄriem 1.25 x 1.25 m (pa kreisi) un palielinÄtai kamerai 1.75 x 1.75 m (pa labi);
Ń ā egocentriskas EBC kartes ar regulÄrÄm melnÄm kameru sienÄm (pa kreisi) un ar rakstainÄm sienÄm (pa labi);
dSÄkot nof ā vÄlamÄ attÄluma (augÅ”Ä) un vÄlamÄs orientÄcijas izmaiÅu diagrammas attiecÄ«bÄ pret bÄzes lÄ«niju (apakÅ”Ä).
TÄ kÄ striatums saÅem informÄciju par vidi no vairÄkiem smadzeÅu redzes garozas apgabaliem, zinÄtnieki arÄ« pÄrbaudÄ«ja, vai sienu izskats ietekmÄ (3s) kameras par EBC Ŕūnu reakciju.
Telpas robežu izskata maiÅa neietekmÄja EBC Ŕūnu reakciju vai reakcijai nepiecieÅ”amo attÄlumu un orientÄciju attiecÄ«bÄ pret eksperimentÄlo subjektu.
4. attÄls: EBC Ŕūnu reakcijas konsekvence neatkarÄ«gi no vides.
Paskaidrojumi attÄlam Nr. 4:Š° ā egocentriskas kartes EBC pazÄ«stamÄ (pa kreisi) un jaunÄ (labajÄ) vidÄ;
b ā egocentriskas kartes EBC, kas iegÅ«tas tajÄ paÅ”Ä vidÄ, bet ar laika intervÄlu;
Ń ā vÄlamÄ attÄluma (augÅ”Ä) un vÄlamÄs orientÄcijas izmaiÅu diagrammas attiecÄ«bÄ pret bÄzes lÄ«niju (apakÅ”Ä) jaunÄm (nepazÄ«stamÄm) vidÄm;
d ā vÄlamÄ attÄluma (augÅ”Ä) un vÄlamÄs orientÄcijas izmaiÅu diagrammas attiecÄ«bÄ pret bÄzes lÄ«niju (apakÅ”Ä) iepriekÅ” pÄtÄ«tÄm (pazÄ«stamÄm) vidÄm.
Tika arÄ« konstatÄts, ka EBC Ŕūnu reakcija, kÄ arÄ« nepiecieÅ”amÄ orientÄcija un attÄlums attiecÄ«bÄ pret eksperimentÄlo subjektu laika gaitÄ nemainÄs.
TomÄr Å”is "laika" tests tika veikts tajÄ paÅ”Ä pÄrbaudes kamerÄ. Bija arÄ« jÄpÄrbauda, āākÄda ir atŔķirÄ«ba starp EBC reakciju uz zinÄmiem un jauniem apstÄkļiem. Lai to izdarÄ«tu, tika veikti vairÄki braucieni, kad žurkas pÄtÄ«ja kameru, ko tÄs jau zinÄja no iepriekÅ”Äjiem testiem, un pÄc tam jaunas kameras ar atvÄrtu telpu.
KÄ jÅ«s, iespÄjams, uzminÄjÄt, EBC Ŕūnu reakcija + vÄlamÄ orientÄcija/attÄlums jaunajÄs kamerÄs nemainÄ«jÄs (4a, 4c).
TÄdÄjÄdi EBC reakcija nodroÅ”ina stabilu vides robežu attÄlojumu attiecÄ«bÄ pret testa subjektu visos Ŕīs vides veidos neatkarÄ«gi no sienu izskata, testa kameras laukuma, tÄs kustÄ«bas un laika. priekÅ”mets, kas pavadÄ«ts kamerÄ.
DetalizÄtÄkai iepazÄ«Å”anai ar pÄtÄ«juma niansÄm iesaku aplÅ«kot Šø viÅam.
Epilogs
Å ajÄ darbÄ zinÄtnieki varÄja praksÄ apstiprinÄt teoriju par egocentrisku vides attÄlojumu, kas ir ÄrkÄrtÄ«gi svarÄ«gi, lai orientÄtos telpÄ. ViÅi parÄdÄ«ja, ka starp alocentrisku telpisko attÄlojumu un faktisko darbÄ«bu ir starpprocess, kas ietver noteiktas Ŕūnas striatumÄ, ko sauc par egocentriskÄm robežŔūnÄm (EBC). Tika arÄ« konstatÄts, ka EBC bija vairÄk saistÄ«ti ar visa Ä·ermeÅa, nevis tikai testa subjektu galvas, kustÄ«bu kontroli.
Å Ä« pÄtÄ«juma mÄrÄ·is bija noteikt visu kosmosa orientÄcijas mehÄnismu, visas tÄ sastÄvdaļas un mainÄ«gos. Å is darbs, pÄc zinÄtnieku domÄm, turpmÄk palÄ«dzÄs uzlabot navigÄcijas tehnoloÄ£ijas autonomÄm automaŔīnÄm un robotiem, kas spÄs izprast telpu ap tiem, tÄpat kÄ mÄs. PÄtnieki ir ÄrkÄrtÄ«gi gandarÄ«ti par sava darba rezultÄtiem, kas dod pamatu turpinÄt pÄtÄ«t attiecÄ«bas starp noteiktiem smadzeÅu apgabaliem un to, kÄ notiek navigÄcija kosmosÄ.
Paldies, ka lasÄ«jÄt, esiet zinÄtkÄrs un lai jums lieliska nedÄļa, puiÅ”i! š
Paldies, ka palikÄt kopÄ ar mums. Vai jums patÄ«k mÅ«su raksti? Vai vÄlaties redzÄt interesantÄku saturu? Atbalsti mÅ«s, pasÅ«tot vai iesakot draugiem, 30% atlaide Habr lietotÄjiem unikÄlam sÄkuma lÄ«meÅa serveru analogam, ko mÄs jums izgudrojÄm: (pieejams ar RAID1 un RAID10, lÄ«dz 24 kodoliem un lÄ«dz 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 reizes lÄtÄk? Tikai Å”eit NÄ«derlandÄ! Dell R420 ā 2x E5-2430 2.2 GHz 6C 128 GB DDR3 2x960 GB SSD 1 Gbps 100 TB ā no 99 USD! LasÄ«t par
Avots: www.habr.com