لا تضيع في ثلاثة أشجار: تمثيل غريب الأطوار للبيئة

الحركة هي الحياة. يمكن تفسير هذه العبارة على أنها حافز للمضي قدمًا ، وليس الوقوف صامدًا وتحقيق ما هو مرغوب فيه ، وكدليل على حقيقة أن جميع الكائنات الحية تقريبًا تتحرك في معظم حياتهم. من أجل أن لا تنتهي حركاتنا وحركاتنا في الفضاء في كل مرة مع مخروطات على جبيننا وأصابعنا الصغيرة المكسورة على أقدامنا ، يستخدم دماغنا "خرائط" محفوظة من البيئة التي ظهرت بدون وعي في لحظة حركتنا. ومع ذلك ، يُعتقد أن الدماغ لا يستخدم هذه البطاقات من الخارج ، إذا جاز التعبير ، ولكن بوضع شخص على هذه البطاقة وجمع البيانات في طريقة عرض الشخص الأول. قرر علماء من جامعة بوسطن إثبات هذه النظرية من خلال إجراء سلسلة من التجارب العملية مع الفئران المختبرية. إذاً ، كيف يتنقل الدماغ فعليًا في الفضاء ، وما هي الخلايا المعنية ، وما هو الدور الذي تلعبه هذه الدراسة بالنسبة لمستقبل السيارات الآلية والروبوتات؟ نتعرف على هذا من تقرير مجموعة الأبحاث. دعنا نذهب.

أساس الدراسة

لذلك ، فإن الحقيقة المثبتة منذ سنوات عديدة هي أن الجزء الرئيسي من الدماغ المسؤول عن التوجه في الفضاء هو الحصين.

يشارك الحصين في مجموعة متنوعة من العمليات: تشكيل العواطف ، وتحويل الذاكرة على المدى القصير إلى المدى الطويل وتشكيل الذاكرة المكانية. هذا الأخير هو مصدر "الخرائط" التي يستشعرها دماغنا في الوقت المناسب لمزيد من التوجيه الفعال في الفضاء. بمعنى آخر ، يخزن الحصين نماذج عصبية ثلاثية الأبعاد للفضاء الذي يوجد داخله صاحب الدماغ.


الحصين

هناك نظرية تدعي أن بين التنقل الفعلي والخرائط الحصين هناك مرحلة وسيطة - تحويل هذه الخرائط إلى طريقة عرض أول شخص. بمعنى أن هناك شخصًا يحاول فهم ما ليس موجودًا على الإطلاق (كما نراه على الخرائط الحقيقية) ، ولكن أين سيكون موقعه بالنسبة إليه (كدالة "التجوّل الافتراضي" في خرائط Google).

يؤكد مؤلفو العمل قيد النظر على ما يلي: يتم تشفير الخرائط المعرفية للبيئة في تكوين الحصين في نظام التخصيص ، ولكن يتم تمثيل المهارات الحركية (الحركات نفسها) في نظام الأنانية.


UFO: العدو غير معروف (نظام التخصيص) و DOOM (نظام egocentric).

يشبه الاختلاف بين أنظمة التخصيص والأنانية مركزية الفرق بين ألعاب الشخص الثالث (أو من عرض جانبي ، أو أعلى ، أو ما إلى ذلك) والألعاب باستخدام طريقة عرض الشخص الأول. في الحالة الأولى ، البيئة نفسها مهمة بالنسبة لنا ، في الحالة الثانية - موقفنا من هذه البيئة. وبالتالي ، يجب تحويل خطط الملاحة التخصيصية إلى نظام مركزية للتنفيذ الفعلي ، أي تتحرك في الفضاء.

يعتقد الباحثون أن المخطط الظهري (DMS) هو الذي يلعب دورًا حاسمًا في العملية المذكورة أعلاه.


مخطط الدماغ البشري.

Striatum * - جزء من الدماغ يشير إلى النواة القاعدية ؛ يشارك المخطط في تنظيم لهجة العضلات والأعضاء الداخلية وردود الفعل السلوكية ؛ يسمى المخطط أيضًا بـ "المخطط" نظرًا لتركيبه للعصابات المتناوبة للمادة الرمادية والبيضاء.

يوضح DMS الاستجابات العصبية المتعلقة باتخاذ القرارات واتخاذ الإجراءات المتعلقة بالتنقل في الفضاء ، لذلك ينبغي دراسة هذه المنطقة من الدماغ بمزيد من التفصيل.

نتائج البحوث

من أجل تحديد وجود / عدم وجود المعلومات المكانية الأنانية في المخطط (DMS) ، تم زرع 4 فئران ذكور مع ما يصل إلى 16 tetrodes (أقطاب خاصة متصلة بالأجزاء المطلوبة من الدماغ) تهدف إلى DMS ( 1a ).


الصورة رقم 1: رد فعل خلايا المخطط على الحدود البيئية في الإطار المرجعي الأناني.


أجريت 44 تجربة عندما جمعت الفئران طعامًا مبعثرًا بشكل عشوائي في مكان مألوف (مفتوح ، وليس في المتاهة). نتيجة لذلك ، تم إصلاح 939 خلية. من البيانات التي تم جمعها ، تم العثور على وجود 31 خلية اتجاه الرأس (HDC) ، ومع ذلك ، فقط جزء صغير من الخلايا ، أو بالأحرى 19 ، كان له ارتباطات مكانية مخصصة. علاوة على ذلك ، لوحظ أن نشاط هذه الخلايا ، الذي يقتصر على محيط البيئة ، لم يلاحظ إلا أثناء حركة الفئران على طول جدران غرفة الاختبار ، مما يشير إلى مخطط ترميز مركزية لحدود الفضاء.

لتقييم إمكانات مثل هذا العرض الأناني ، على أساس مؤشرات نشاط خلية الذروة ، تم إنشاء خرائط حدود الأنانية ( 1 ب ) لتوضيح اتجاه ومسافة الحدود بالنسبة لاتجاه حركة الفئران ، وليس موضعها الرئيسي (مقارنة 1g ).

أظهر 18 ٪ من الخلايا الثابتة (171 من 939) استجابة كبيرة عندما احتلت حدود الغرفة موقفا وتوجه معين بالنسبة للخلية التجريبية ( 1f ). ودعا العلماء لهم خلايا خلايا الحدود الأنانية (EBC). تراوح عدد هذه الخلايا في المواد التجريبية من 15 إلى 70 بمعدل 42.75 ( 1C ، 1D ).

من بين خلايا حدود الأنانية ، كان هناك أولئك الذين انخفض نشاطهم استجابة لحدود الغرفة. كان هناك ما مجموعه 49 ودعا لهم عكس EBC (iEBC). كان متوسط ​​معدل استجابة الخلية (إمكاناتها في العمل) في EBC و iEBC منخفضًا جدًا - 1.26 ± 0.09 هرتز ( 1 ساعة ).

يستجيب سكان خلية EBC لجميع التوجهات والمواقف من حدود الحجرة بالنسبة للموضوع ، ولكن توزيع التوجيه المفضل هو ذو النسق المزدوج حيث تبلغ القمم 180 درجة مقابل كل منهما الآخر على جانبي الحيوان (-68 درجة و 112 درجة) ، ويتم إزاحتهما قليلاً عن الخط العمودي إلى المحور الطويل للحيوان عند 22 درجة ( 2D ).


الصورة رقم 2: الاتجاه المفضل والمسافة للاستجابة لحدود الخلية الأنانية (EBC).


احتوى توزيع المسافة المفضلة على الحدود على ثلاث قمم: 6.4 و 13.5 و 25.6 سم ، مما يشير إلى وجود ثلاث مسافات مفضلة مختلفة بين EBC ( 2f - 2h ) ، والتي قد تكون مهمة لاستراتيجية البحث في التنقل الهرمي. زاد حجم الحقول المستقبلة للـ EBC اعتمادًا على المسافة المفضلة ( 2i ) ، مما يشير إلى زيادة في دقة التمثيل الأناني للحدود مع انخفاض المسافة بين الجدار والموضوع.

سواء في الاتجاه المفضل أو في المسافة ، لم يكن هناك تضاريس واضحة ، نظرًا لأن EBCs التجريبية النشطة ذات التوجهات والمسافات المختلفة المرتبطة بالجدار تظهر على نفس رباعي الألوان ( 2a ، 2b ، 2e ، و 2 f ).

كما تم الكشف عن أن حاويات EBC تستجيب بشكل ثابت لحدود الفضاء (جدران الحجرة) في أي إصدار من غرف الاختبار. للتأكد من أن EBCs تستجيب للحدود المحلية للكاميرا ، بدلاً من ميزاتها البعيدة ، قام العلماء "بتحويل" موضع الكاميرا بمقدار 45 درجة وجعلوا عدة جدران سوداء ، مما يجعلها مختلفة عن تلك المستخدمة في الاختبارات السابقة.

تم جمع البيانات في كاميرا اختبار تقليدية وفي كاميرا دوارة. على الرغم من التغيير في غرفة الاختبار ، ظلت جميع التوجهات والمسافات المفضلة المتعلقة بجدران مواضيع EBC كما هي.

نظرًا لأهمية الزوايا ، تم الأخذ في الاعتبار أيضًا احتمال أن تقوم حواسب EBCs بتشفير هذه السمات البيئية المحلية بشكل فريد. من خلال عزل الفرق بين التفاعل بالقرب من الزوايا ورد الفعل بالقرب من منتصف الجدار ، تم عزل مجموعة فرعية من خلايا EBC (ن = 16 ؛ 9.4 ٪) ، والتي تظهر رد فعل متزايد على الزوايا.

وبالتالي ، يمكننا أن نستنتج أن خلايا EBC هي التي تستجيب تمامًا لمحيط الكاميرا ، أي على جدران غرفة الاختبار وزواياها.

ثم فحص العلماء ما إذا كان رد فعل خلايا EBC للفضاء المفتوح (ساحة الاختبار بدون متاهة ، أي 4 جدران فقط) هو نفسه مع خيارات مختلفة لمنطقة غرفة الاختبار. كانت هناك 3 زيارات ، في كل منها يختلف طول الجدران عن سابقتها بمقدار 50 سم.

بغض النظر عن حجم غرفة الاختبار ، تفاعلت EBC مع حدودها في نفس المسافة والاتجاه بالنسبة للموضوع. هذا يشير إلى نقص تحجيم التفاعل وفقًا لحجم البيئة.


الصورة 3: استجابة مستقرة لخلايا EBC لحدود الفضاء.


نظرًا لأن المخطط يتلقى معلومات بيئية من عدة مناطق من القشرة المرئية ، فقد فحص العلماء أيضًا ما إذا كان ظهور جدران الغرفة ( 3c ) يؤثر على استجابة خلايا EBC.

لم يؤثر التغير في مظهر حدود الفضاء على تفاعل خلايا EBC والمسافة والاتجاه اللازمين للتفاعل بالنسبة للتجربة.


الصورة رقم 4: استقرار استجابة خلية EBC بغض النظر عن البيئة.


وقد وجد أيضًا أن تفاعل خلايا EBC ، وكذلك الاتجاه والمسافة اللازمين للموضوع ، لا تتغير مع مرور الوقت.

ومع ذلك ، تم إجراء هذا الاختبار "المؤقت" في غرفة الاختبار نفسها. كان من الضروري أيضًا التحقق من الفرق بين رد فعل EBC على الظروف المعروفة والظروف الجديدة. لذلك ، تمت عدة زيارات عندما قامت الفئران بدراسة الكاميرا ، والتي يعرفونها بالفعل من الاختبارات السابقة ، ثم الكاميرات الجديدة ذات المساحات المفتوحة.

كما كنت قد خمنت ، بقي رد فعل خلايا EBC + الاتجاه / المسافة المطلوبة دون تغيير في الغرف الجديدة ( 4 أ ، 4 ج ).

وبالتالي ، يوفر تفاعل EBC تمثيلًا ثابتًا لحدود البيئة بالنسبة للموضوع في جميع أنواع هذه البيئة ، بغض النظر عن مظهر الجدران ، ومنطقة غرفة الاختبار ، وحركتها ، والوقت الذي يقضيه الشخص المعني في الغرفة.

للتعرف أكثر تفصيلاً على الفروق الدقيقة في الدراسة ، أوصي بأن تنظر في تقرير العلماء ومواد إضافية إليه.

خاتمة

في هذا العمل ، تمكن العلماء من التأكيد عملياً على نظرية التمثيل الأناني للبيئة ، وهو أمر بالغ الأهمية للتوجه في الفضاء. لقد أثبتوا أنه بين التمثيل المكاني المخصص والحركة الفعلية هناك عملية وسيطة تشارك فيها خلايا معينة من المخطط ، تسمى خلايا حدود الأنانية (EBC). وقد وجد أيضًا أن EBC مرتبط أكثر بالتحكم في حركة الجسم كله ، وليس فقط رؤساء الموضوعات.

هدفت هذه الدراسة إلى تحديد الآلية الكاملة للتوجه في الفضاء ، وجميع مكوناته والمتغيرات. وفقًا للعلماء ، سيساعد هذا العمل على تحسين تقنيات الملاحة للسيارات ذاتية الحكم وللروبوتات التي يمكنها فهم الفضاء من حولها ، كما نفعل. يسعد الباحثون للغاية بنتائج عملهم ، والتي تعطي سببًا لمواصلة دراسة العلاقة بين أجزاء معينة من الدماغ وكيف يتم التنقل في الفضاء.

شكرا لك على اهتمامك ، ابقَ فضوليًا ولديك أسبوع عمل جيدًا يا شباب! :)

شكرا لك على البقاء معنا. هل تحب مقالاتنا؟ تريد أن ترى المزيد من المواد المثيرة للاهتمام؟ ادعمنا عن طريق تقديم طلب أو التوصية به لأصدقائك ، خصم 30٪ لمستخدمي Habr على تناظرية فريدة من خوادم الدخول التي اخترعناها لك: الحقيقة الكاملة حول VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1 جيجابت في الثانية من 20 $ أو كيفية تقسيم الخادم؟ (تتوفر خيارات مع RAID1 و RAID10 ، ما يصل إلى 24 مركزًا وما يصل إلى 40 جيجابايت من ذاكرة DDR4).

ديل R730xd 2 مرات أرخص؟ فقط لدينا 2 من Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6 جيجا هرتز 14 جيجا بايت 64 جيجا بايت DDR4 4 × 960 جيجا بايت SSD 1 جيجابت في الثانية 100 TV من 199 دولار في هولندا! Dell R420 - 2x E5-2430 سعة 2 جيجا هرتز 6 جيجا بايت 128 جيجا بايت ذاكرة DDR3 2x960GB SSD بسرعة 1 جيجابت في الثانية 100 تيرابايت - من 99 دولارًا! اقرأ عن كيفية بناء البنية التحتية فئة باستخدام خوادم V4 R730xd E5-2650d تكلف 9000 يورو عن بنس واحد؟