Gerakan nyaéta kahirupan. Frase ieu tiasa diinterpretasi duanana salaku motivasi pikeun maju, henteu nangtung tetep sareng ngahontal naon anu anjeun pikahoyong, sareng salaku pernyataan kanyataan yén ampir sadaya mahluk hirup nyéépkeun kalolobaan kahirupanna dina gerak. Pikeun mastikeun yén gerakan sareng gerakan urang di luar angkasa henteu ditungtungan ku nabrak dina dahi sareng jari-jari kaki anu rusak unggal waktos, otak urang ngagunakeun "peta" anu disimpen tina lingkungan anu teu sadar muncul dina waktos gerakan urang. Sanajan kitu, aya hiji pamadegan yén otak ngagunakeun peta ieu teu ti luar, jadi mun nyarita, tapi ku nempatkeun hiji jalma dina peta ieu sarta ngumpulkeun data ti tempoan jalma munggaran. Élmuwan ti Universitas Boston mutuskeun pikeun ngabuktikeun téori ieu ku ngalaksanakeun runtuyan percobaan praktis sareng beurit laboratorium. Kumaha otak sabenerna napigasi di spasi, sél naon aub, sarta naon peran ieu panalungtikan maén keur masa depan mobil otonom jeung robot? Urang diajar ngeunaan ieu tina laporan grup panalungtikan. indit.
Dasar panalungtikan
Janten, kanyataan anu didirikeun sababaraha taun ka pengker nyaéta bagian utama otak anu tanggung jawab pikeun orientasi di rohangan nyaéta hippocampus.
Hippocampus aub dina rupa-rupa prosés: formasi émosi, transformasi mémori jangka pondok kana mémori jangka panjang, sareng formasi mémori spasial. Panungtungan ieu mangrupikeun sumber tina "peta" anu otak urang nelepon dina waktos anu pas pikeun orientasi anu langkung efektif dina rohangan. Dina basa sejen, hippocampus nyimpen model neural tilu diménsi tina spasi dina nu boga otak.
Hippocampus
Aya hiji téori nu nyebutkeun yén antara navigasi sabenerna jeung peta ti hippocampus, aya hiji hambalan panengah - ngarobah peta ieu jadi pintonan jalma kahiji. Hartina, hiji jalma nyobian ngartos dimana hal anu lokasina teu sacara umum (sakumaha urang tingali dina peta nyata), tapi dimana hal bakal lokasina relatif ka dirina (kawas fungsi "view jalan" dina Google Maps).
Panulis karya anu urang pertimbangkeun ngantebkeun ieu: Peta kognitif lingkungan disandikeun dina formasi hippocampal dina sistem alosentrik, tapi kaahlian motor (gerakan sorangan) digambarkeun dina sistem egosentris.
UFO: Enemy Unknown (sistem allocentric) jeung DOOM (sistem egocentric).
Beda antara sistem allocentric na egocentric sarua jeung bédana antara kaulinan tina pintonan jalma katilu (atawa view samping, view luhur, jeung sajabana) jeung kaulinan tina pintonan jalma kahiji. Dina kasus kahiji, lingkungan sorangan penting pikeun urang, dina kadua, posisi urang relatif ka lingkungan ieu. Ku kituna, rencana navigasi allocentric kudu dirobah jadi sistem egocentric pikeun palaksanaan sabenerna, i.e. gerakan di rohangan.
Peneliti yakin yén éta téh dorsomedial nu striatum (DMS)* muterkeun hiji peran penting dina prosés di luhur.
Striatum otak manusa.
Striatum* - bagian otak anu kagolong kana ganglia basal; striatum aub dina pangaturan nada otot, organ internal sareng réaksi paripolah; Striatum disebut ogé "striatum" kusabab strukturna bolak-balik pita abu sareng bodas.
DMS nunjukkeun réspon saraf anu aya hubunganana sareng nyandak kaputusan sareng ngalakukeun tindakan ngeunaan navigasi di luar angkasa, janten daérah otak ieu kedah ditaliti langkung rinci.
Hasil panilitian
Pikeun nangtukeun ayana / henteuna informasi spasial egocentric dina striatum (DMS), 4 beurit jalu anu dipelak nepi ka 16 tetrodes (éléktroda husus disambungkeun ka wewengkon dipikahoyong otak) nargétkeun DMS (1a).
Gambar #1: Tanggapan sél striatal kana wates lingkungan dina kerangka rujukan egocentric.
Katerangan pikeun gambar No. 1:а - titik lokasi tetrode;
b - peta wates egocentric;
с - peta spasial allocentric (4 kuadrat di kénca), plot lintasan warna-kode lokasi puncak respon sél relatif ka posisi awak, sarta peta egocentric (4 kuadrat di katuhu) dumasar kana respon sél EBC dina sagala rupa orientasi jeung jarak antara beurit jeung témbok;
d - sakumaha dina 1s, Tapi pikeun EBC kalawan jarak pikaresep jauh ti sato;
e - sakumaha dina 1s, tapi pikeun dua EBCs tibalik;
f - distribusi panjang rata-rata hasilna pikeun sél observasi;
g - Sebaran panjang rata-rata hasilna pikeun EBC ngagunakeun arah gerakan sareng arah sirah;
h - Sebaran réspon rata-rata sél (sadayana sareng EBC).
44 ékspérimén dilakukeun dimana beurit ngumpulkeun kadaharan anu sumebar sacara acak dina rohangan anu biasa (buka, sanés dina Maze). Hasilna, 939 sél kacatet. Tina data anu dikumpulkeun, 31 sél arah sirah (HDCs) diidentifikasi, tapi ngan ukur fraksi leutik sél, 19 janten pastina, ngagaduhan korélasi spasial allocentric. Leuwih ti éta, aktivitas sél ieu, diwatesan ku perimeter lingkungan, ieu observasi ngan salila gerakan beurit sapanjang dinding chamber test, nu nunjukkeun hiji skéma egocentric pikeun encoding wates spasi.
Pikeun meunteun kamungkinan répréséntasi egosentris sapertos dumasar kana aktivitas sél puncak, peta wates egocentric dijieun (1b), nu ngagambarkeun orientasi jeung jarak wates relatif ka arah gerakan beurit, tinimbang posisi sirah na (ngabandingkeun jeung 1g).
18% sél anu kacatet (171 ti 939) nunjukkeun réspon anu signifikan nalika wates kamar nempatan posisi sareng orientasi anu tangtu relatif ka ékspérimén (1f). Élmuwan nelepon aranjeunna sél wates egocentric (EBCs). sél wates egocentric). Jumlah sél sapertos dina subjék ékspérimén dibasajankeun 15 nepi ka 70 kalawan rata-rata 42.75 (1c, 1d).
Diantara sél wates egocentric, aya jalma anu aktivitas turun dina respon kana wates of chamber. Jumlahna aya 49 di antarana sareng disebut inverse EBCs (iEBCs). Réspon sél rata-rata (poténsi aksina) dina EBC sareng iEBC rada handap - 1,26 ± 0,09 Hz (1h).
Populasi sél EBC ngaréspon kana sagala orientasi sareng posisi wates kamar relatif ka subjek tés, tapi sebaran orientasi anu dipikaresep nyaéta bimodal kalayan puncak anu aya 180 ° sabalikna dina dua sisi sato (-68 ° sareng 112 °) , rada offset ti jejeg sumbu panjang sato ku 22° (2d).
Gambar #2: Orientasi sareng jarak anu dipikaresep pikeun réspon sél wates egocentric (EBCs).
Katerangan pikeun gambar No. 2:a - peta wates egocentric pikeun opat EBCs dipariksa sakaligus kalawan orientations pikaresep béda dituduhkeun di luhur unggal grafik;
b - posisi tetrodes luyu jeung sél ti 2a (angka nunjukkeun nomer tetrode);
с - sebaran probabiliti orientasi pikaresep pikeun sakabéh EBCs hiji beurit;
d - sebaran probabiliti orientasi pikaresep keur EBC sadaya beurit;
е - posisi tetrode pikeun sél ditémbongkeun dina 2f;
f - peta wates egocentric pikeun genep EBCs dirékam sakaligus kalawan jarak pikaresep béda dituduhkeun di luhur unggal grafik;
g - sebaran probabiliti jarak pikaresep pikeun sakabéh EBCs hiji beurit;
h - sebaran probabiliti jarak anu dipikaresep pikeun EBC sadaya beurit;
i mangrupakeun plot polar tina jarak pikaresep jeung orientasi pikaresep pikeun sakabéh EBCs, kalawan ukuran spasi digambarkeun ku warna jeung diaméter titik-titik.
Sebaran jarak pikaresep ka wates ngandung tilu puncak: 6.4, 13.5 jeung 25.6 cm, nunjukkeun ayana tilu jarak pikaresep béda antara EBCs (2f-2h), nu bisa jadi penting pikeun strategi pilarian navigasi hirarkis. Ukuran widang receptive EBC ngaronjat salaku fungsi tina jarak pikaresep (2i), nu nunjukkeun yén katepatan tina ngagambarkeun egocentric wates naek jeung nurunna jarak antara témbok jeung subjek ékspérimén.
Boh orientasi sareng jarak anu dipikaresep henteu gaduh topografi anu jelas, sabab EBC aktif subjek kalayan orientasi sareng jarak anu béda-béda ka témbok muncul dina tetrode anu sami (2a, 2b, 2e и 2f).
Ieu ogé kapanggih yén EBCs konsistén ngabales wates spasi (dinding chamber) dina sagala versi tina kamar test. Pikeun ngonfirmasi yén EBCs ngabales wates lokal kamar tinimbang fitur distal na, para élmuwan "rotate" posisi kaméra urang ku 45 ° sarta ngajadikeun sababaraha tembok hideung, sahingga béda ti nu dipaké dina tés saméméhna.
Data dikumpulkeun boh dina kamar tés normal sareng dina rohangan anu diputar. Sanajan parobahan dina chamber test, sadaya orientasi pikaresep jeung jarak relatif ka tembok subjék tés EBC tetep sarua.
Dibikeun pentingna sudut, kamungkinan yén EBCs uniquely encode atribut lingkungan lokal ieu ogé dianggap. Ku ngasingkeun bédana antara réspon caket juru sareng réspon caket tengah témbok, kami ngaidentipikasi sawaréh sél EBC (n = 16; 9,4%) anu nunjukkeun paningkatan réspon kana sudut.
Ku kituna, urang bisa nyieun hiji kacindekan panengah yén éta téh sél EBC nu ngabales ogé kana perimeter tina chamber, nyaeta, dina tembok chamber test na sudut na.
Salajengna, para élmuwan nguji naha réspon sél EBC pikeun muka rohangan (aréna tés tanpa maze, nyaéta ngan 4 témbok) sami pikeun vérsi anu béda-béda daérah kamar tés. 3 jalan dilaksanakeun, anu masing-masing panjangna tembokna béda ti anu sateuacana ku 50 cm.
Paduli ukuran chamber test, EBCs ngabales watesna dina jarak anu sarua jeung orientasi relatif ka subjek test. Ieu nunjukkeun yén réspon henteu skala sareng ukuran lingkungan.
Gambar #3: Réspon stabil sél EBC kana wates spasial.
Katerangan pikeun gambar No. 3:а - peta EBC egocentric dina kaayaan normal (kénca) jeung nalika chamber test ieu diputer ku 45 ° (katuhu);
b - peta EBC egocentric pikeun kaméra ukuran 1.25 x 1.25 m (kénca) jeung kaméra enlarged 1.75 x 1.75 m (katuhu);
с - peta EBC egocentric kalawan tembok chamber hideung biasa (kénca) jeung kalawan tembok patterned (katuhu);
d-f - grafik jarak pikaresep (luhureun) jeung parobahan dina orientasi pikaresep relatif ka dasar (handap).
Kusabab striatum nampi inpormasi ngeunaan lingkungan tina sababaraha daérah korteks visual otak, para ilmuwan ogé nguji naha penampilan témbok mangaruhan (3s) kamar dina réspon sél EBC.
Ngarobah penampilan wates spasi teu boga pangaruh dina réaksi sél EBC atawa dina jarak jeung orientasi diperlukeun pikeun réaksi relatif ka subjek eksperimen.
Gambar #4: Konsistensi réspon sél EBC henteu paduli lingkungan.
Katerangan pikeun gambar No. 4:а - peta egocentric pikeun EBC di lingkungan akrab (kénca) jeung anyar (katuhu);
b - peta egocentric pikeun EBC, diala dina lingkungan anu sarua, tapi kalawan interval waktu;
с - grafik jarak pikaresep (luhureun) jeung parobahan dina orientasi pikaresep relatif ka dasar (handap) pikeun lingkungan anyar (teu biasa);
d - grafik jarak pikaresep (luhureun) jeung parobahan dina orientasi pikaresep relatif ka dasar (handap) pikeun lingkungan diajar saméméhna (biasa).
Ogé kapanggih yén réspon sél EBC, kitu ogé orientasi diperlukeun tur jarak relatif ka subjék eksperimen, teu robah kana waktu.
Nanging, tés "timed" ieu dilaksanakeun di kamar tés anu sami. Éta ogé diperyogikeun pikeun pariksa naon bédana antara réspon EBC kana kaayaan anu dipikanyaho sareng anu énggal. Jang ngalampahkeun ieu, sababaraha lumpat dilaksanakeun nalika beurit diajar kamar anu aranjeunna parantos terang tina tés sateuacana, teras kamar énggal kalayan rohangan kabuka.
Sakumaha anjeun tiasa duga, réspon sél EBC + orientasi / jarak anu dipikahoyong tetep teu robih dina kamar énggal (4a, 4c).
Ku kituna, réspon EBC nyadiakeun répréséntasi stabil tina wates lingkungan relatif ka subjék tés dina sakabéh jenis lingkungan éta, paduli penampilan tembok, wewengkon chamber test, gerakan sarta waktu. subjek spent di kamar.
Pikeun kenalan anu langkung rinci sareng nuansa pangajaran, kuring nyarankeun ningali и ka anjeunna.
epilog
Dina karya ieu, élmuwan éta bisa mastikeun dina praktekna téori ngagambarkeun egocentric lingkungan, nu penting pisan pikeun orientasi dina spasi. Éta némbongkeun yén antara répréséntasi spasial allocentric jeung aksi sabenerna aya hiji prosés panengah nu ngalibatkeun sél tangtu dina striatum, disebut sél wates egocentric (EBC). Éta ogé kapanggih yén EBCs leuwih patali jeung ngadalikeun gerakan sakabéh awak, teu ngan kapala subjék tés.
Ulikan ieu boga tujuan pikeun nangtukeun mékanisme lengkep orientasi dina spasi, sakabéh komponén sarta variabel na. Karya ieu, numutkeun para ilmuwan, bakal langkung ngabantosan ningkatkeun téknologi navigasi pikeun mobil otonom sareng robot anu bakal tiasa ngartos rohangan di sakurilingna, sapertos anu urang lakukeun. Para panalungtik pisan gumbira jeung hasil karya maranéhanana, nu nyadiakeun alesan pikeun neruskeun diajar hubungan antara wewengkon nu tangtu otak jeung kumaha navigasi dina spasi dilaksanakeun.
Hatur nuhun kana perhatosan anjeun, tetep panasaran sareng wilujeng minggu sadayana! 🙂
Hatur nuhun pikeun tetep sareng kami. Naha anjeun resep artikel kami? Hoyong ningali eusi anu langkung narik? Dukung kami ku cara nempatkeun pesenan atanapi nyarankeun ka babaturan, Diskon 30% pikeun pangguna Habr dina analog unik tina server tingkat éntri, anu diciptakeun ku kami pikeun anjeun: (sadia kalawan RAID1 na RAID10, nepi ka 24 cores sarta nepi ka 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 kali langkung mirah? Ngan di dieu di Walanda! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - ti $99! Baca ngeunaan
sumber: www.habr.com