Etak-навигация
В продолжение темы: Карта в голове.
Новозеландский врач Дэвид Льюис в своей книге "We, the Navigators: The Ancient Art of Landfinding in the Pacific" описывает принципы Etak-навигации. Etak-навигация - способ передвижения без компаса, практикующийся жителями тихоокеанских островов. Острова настолько малы и так далеко расположены друг от друга, что в основное время путешествия просто не видны. Цена малейшей навигационной ошибки очень высока.
Etak-навигация очень эффективена и субъективно концептуализированна. Навигатор использует знания о стабильных местоположениях звезд в небе и отдаленном видимом или воображаемом ориентире, таким как остров.
Навигатор воображает себя неподвижным, когда он путешествует - земля движется под его лодкой.
Навигатор ориентируется на линию, выстраивая/связывая себя, Etak-ориентир и звезду. Движение осуществляется так, чтобы привязанный к земле Etak-ориентир двигался, пока не становился в одну линию с навигатором и следующей ориентирующей звездой. Навигатор переходил к месту назначения совершая серию таких Etak этапов.
Переосмысливая Etak-навигацию можно себе представить, что навигационные системы млекопитающих действуют словно глобальная система позиционирования (GPS), которая опирается на чувство, напоминающее компас.
Кроме того, это внутреннее чувство направления периодически регистрируется - каждые 10 секунд или около того - относительно отдельных ориентиров в определенном пространстве. Между регистрациями млекопитающие подобно Etak-навигатору, отслеживают где они находится.
Изучение и запоминание информации о окружении и использование этой информации для ориентации, можно рассматривать как своего рода карту нейронов - способ кодирования пространства, который отображает информацию о вашем окружении на ваших клетках мозга.
Данные множества исследований позволили определить структуру для понимания нейронных образов и механизмов, лежащих в основе этой фундаментальной когнитивной способности.
Было установлено, что система навигации млекопитающих сосредоточена в гиппокампе и энторинальных кортиках - частях мозга, имеющих решающее значение для понимания пространства, а так же памяти. Открыты специализированные типы нейронов:
✔️ Нейроны места.
Нейроны места - главные клетки областей Са1 и Са3 гиппокампа - отдела мозга, находящегося в медиальной височной доле.
Нейроны места обычно неактивны, но сильно увеличивают свою активность, когда животное проходит через место, в котором находится область активации нейрона. Разные клетки места чувствительны к разным частям окружающего пространства, так что в любом месте активна только небольшая группа таких клеток, что с точностью кодирует местоположение животного. Более того, на уровне популяции нейроны места предоставляют своего рода «карту» среды, подобную толмановской когнитивной карте. Для одной среды срабатывание нейронов места постоянно во времени и позволяет среде и основным ориентирам оставаться прежними. Однако в другой среде нейроны места могут изменять локацию своей активности или прекращать активность вообще. Этот процесс называется ремэппингом. Таким образом, любая среда будет иметь определенную репрезентацию нейрона места.
Нейроны места способны полагаться на информацию, полученную от интеграции траекторий. Они были замечены в использовании внутренних сигналов в экспериментальных условиях, которые вызывают конфликт между внешними и внутренними сигналами. Тем не менее при нормальных обстоятельствах в основном на активность клеток места влияет информация об окружающей среде.
✔️ Нейроны направления головы.
В отличие от нейронов места нейроны направления головы могут активировать потенциалы действия в любом месте в окружающей среде. Тем не менее нейроны направления головы активизируются только тогда, когда голова животного ориентирована в предпочтительном направлении ячейки в горизонтальной плоскости. У каждого нейрона разное предпочтительное направление, и все вместе эти клетки могут лежать в основе чувства направления. Клетки направления головы были идентифицированы в широком спектре областей головного мозга - как корковых, так и подкорковых, таких как ядра таламуса, в мамиллярных телах и энторинальной коре, некоторые из которых проецируют информацию напрямую в гиппокамп.
Как и нейроны места, нейроны направления головы полагаются на сигналы окружающей среды. Условия, которые приводят к ремэппингу нейронов места, приводят к сопутствующим вращениям нейронов направления головы. Тем не менее нейроны направления головы отличаются от нейронов места тем, что они активны во всех средах. Когда они вращаются, они делают это связно, как единая популяция. Например, если одна ячейка имеет предпочтительное направление при 60°, а другая - при 120°, тогда, когда животное переместится в другую среду, два нейрона изменят свое предпочтительное направление активации вместе, чтобы поддерживать то же угловое соотношение в 60°.
✔️ Нейроны решетки.
Как и нейроны места, этот тип клетки активируется в момент нахождения в определенном месте. Хотя вместо того, чтобы активизироваться только один раз в определенной среде, они активируются по всей площади регулярным треугольным рисунком по принципу «замощения». Благодаря регулярной и повторяющейся природе их назвали «решеткой».
Решетки считаются самыми многочисленными клетками в поверхностных слоях средней энторинальной коры, хотя их можно встретить и в более глубоких слоях. Нейрон решетки может быть описан тремя способами: при помощи его охвата (расстояния между соседствующими полями активации), по ориентации (осей его решетки к некоторому опорному направлению) и фазе (двухмерное смещение осей решетки к внешней точке опоры). Более того, решетчатые нейроны анатомически организованы в модули, которые имеют схожий охват и ориентацию, но чьи фазы смещены на разные значения. Фаза такого нейрона может меняться в зависимости от того, в какой среде оказывается животное, но, как с нейронами направления головы, они активны во всех средах.
Важно, что сдвиги в ориентации и фазах решетчатых нейронов последовательны внутри своего модуля, но могут варьироваться в разных модулях.
✔️ Нейроны границы.
Геометрия среды оказывает сильное влияние на активность различных пространственных нейронов. Их активность предполагает существование граничных нейронов, которые кодируют расстояние до ближайшей границы среды и обеспечивают нейроны места вводными данными. Эти клетки имеют удлиненные поля вдоль конкретной границы среды и контролируются простым направлением головы.
Нейрон границы полностью настраивался на границу, которая находится к югу от животного. Если вторая граница внесена параллельно первой границе, нейрон развивает новое поле активации вдоль северного края новой границы. Клетки границы имеют проекцию на гиппокамп. Следовательно, можно предположить, что их активность формирует активность клеток места.
В целом, хотя большая часть исследований навигационной системы мозга основана на экспериментах с грызунами, у нас есть основания считать, что открытия, сделанные с помощью животных, можно перенести и на людей и таким образом обеспечить глубокое понимание нейробиологических процессов, поддерживающих пространственное восприятие человека.
/Источник №1//Источник №2/
Картинка кликабельна