Навигация в вашей среде

Как мозг создает карты, чтобы помочь нам достичь наших целей

Источник: Public Domain Archive

1. Пространственная навигация

Наша повседневная жизнь, безусловно, не наполнена такими сложными навигационными задачами, с которыми могли бы столкнуться викинги: у нас есть глобальные системы позиционирования в наших телефонах, планшетах, автомобилях и часах, и у нас есть уличные знаки, планы этажей здания и проложенные тропы. У нас есть много ресурсов, чтобы помочь нам добраться туда, где мы хотим быть.

• 3 ключа к эффективному личному и профессиональному лидерству
• Наши лидеры используют только половину своего мозга?
• 5 способов нажать кнопку сброса
• Собаки живут в настоящем и других вредных мифах
• Жестокость, вежливость и подлость никогда не бывают привлекательными

Но разве у викингов и других цивилизаций до появления современности тоже не было ряда инструментов с аналогичными целями? Хотя древние инструменты, такие как пелорус, грубый инструмент для поддержания корабельной направленности, были менее надежными и удобными, чем наши технологии, они были достаточно надежными, чтобы помочь людям обнаружить и составить карту неизвестного мира. И если бы мозг тех, кто жил сотни или тысячи лет назад, тоже не был занят выполнением требований навигации в пространственной среде – постановкой целей и подцелей, оценкой расстояния между местоположением и пунктом назначения, мониторингом своего прогресса и местоположения и в знании, когда кто-то, где он хочет быть?

Таким образом, люди уже давно используют инструменты для повышения своих шансов найти правильные места назначения, и наш успех в навигации по этим местам улучшился по сравнению с нашей технологией (например, инструменты в наших телефонах достаточно надежны, чтобы помочь людям в разных, и часто отдаленные, места встречаются вместе в новых), но это не так, и никогда не было, инструменты для навигации: мы.

Являетесь ли вы викингом или вашим нынешним я, или даже крысой, именно мозг в значительной степени вовлечен в задачу навигации по пространственной среде, и, возможно, его величайшими инструментами являются замечательные способности создавать свою собственную карту любой среды, в которой Вы можете найти себя и перенастроить планы, когда появятся неожиданные объезды.

• Наука показывает положительные награды дрессировка собак является лучшим
• Почему не беспокоит выключатель?
• Люди едят крупных животных на вымирание
• Читающие лица: почему вы иногда ошибаетесь
• Серьезно относимся к НЛО

2. Когнитивные карты

Мозг всех видов различных видов животных оборудован для пространственной навигации и, в частности, для создания когнитивных карт их среды обитания; мы не уникальны в этом отношении, и некоторые животные лучше ориентируются, чем другие. Например, большинство нейробиологических исследований в области пространственной навигации основано не на людях, а на грызунах. Так что, возможно, этот стереотип психологии правдив: образ мышей, бегающих по лабиринтам. Это часто приходит в голову широкой публике, когда она думает о психологических экспериментах, и они в значительной степени правильно представляют это, если мы рассматриваем область поведенческой нейробиологии, которая исследует роль подкорковых структур мозга в пространственной памяти.

В последнее время в этой области исследований достигнут значительный теоретический прогресс; однако, обзор этой литературы здесь и использование многих различных нейробиологических и нейроанатомических терминов не будут полезны для читателя, но некоторые из них будут упомянуты ниже (для обзора см. Epstein, Patai, Julian, & Spiers, 2017). Вместо этого достаточно сказать, что исследователи долго думали, что люди используют свои собственные внутренние карты для навигации в различных средах (Толман, 1948). Очень много сетей нейронов в ряде различных областей мозга работают вместе, чтобы генерировать эти представления мира.

Нейробиологические исследования с использованием мышей показали, что различные типы клеток в этих регионах вычисляют различные особенности наших когнитивных карт. Короче говоря, основными типами являются клетки места, сетки, границы и направления головы, и они в основном расположены в гиппокампальной формации в средней височной доле и связанных с ней структурах. В частности, профессор здесь, в Университетском колледже Лондона, получил Нобелевскую премию за свою роль в обнаружении клеток места, которые запускаются в вашем гиппокампе в зависимости от вашего пространственного местоположения (O’Keefe & Dostrovsky, 1971).

Для нашей навигационной сети очень важно создавать пространственные карты, которые основаны на реальном мире и могут учитывать расстояние и направление к нашим целям в этом мире. Хотя навигация возможна без использования объектов реального мира, чтобы помочь нам, весьма полезно привязать наши когнитивные карты к определенным ориентирам и границам в нашей среде, потому что их видение на этом пути, вероятно, вызовет самопроизвольный поиск и повторную калибровку нашей позиции , напоминая нам о том, где мы находимся в нашей внутренней карте. В эти периодические моменты перекалибровки или подтверждения того, где мы находимся, и с самого начала планирования движения куда-либо, навигационная сеть в нашем мозгу должна быть способна оценивать – и периодически переоценивать – расстояние и направление до пункта назначения.

В дополнение к этим аспектам когнитивной обработки в пространственной навигации, что делает навигационную сеть в нашем мозгу настолько адаптивной, что она может не только создавать множество когнитивных карт различных сред, но также различных состояний этих сред. То есть, например, можно представить себе не просто обычную поездку в продуктовый магазин или потенциальную поездку в новый: вы можете сгенерировать несколько когнитивных карт этих мест назначения, в которых вы приехали из разных мест, например из дома. или работать в различных погодных условиях и с потенциальными препятствиями, которые могут возникнуть в зависимости от времени суток и т. д. Более того, когнитивные карты не обязательно должны быть исключительно пространственными. По некоторым представлениям наш мозг также может создавать ментальные модели звуков, запахов и концепций, а также социальных отношений и периодов времени.

3. Поиск другого пути

То, что наши пути к нашим целям затруднены, является обычным делом. Кажется, вселенная почти всегда посылает нам вещи, чтобы помешать нам и сделать нас поздно. Такие несоответствующие пути события иногда находятся в пределах нашего контроля, но иногда нет, а иногда вполне предсказуемы, но в других случаях не так много. Когда эти события являются вещами, над которыми у нас есть некоторая автономия, но они происходят неожиданным образом, нам часто приходится адаптировать наши навигационные планы – отклоняться от нашей цели, чтобы достичь ее.

Примеры таких ситуаций из повседневной жизни – когда на дороге или пешеходной дорожке идет строительство, и вам необходимо найти другой маршрут, когда ваша станция метро закрыта, и вам нужно найти следующий ближайший, когда ворота вашего рейса меняются на Вы идете к нему, и вам нужно найти правильный в аэропорту, и когда остров в продуктовом магазине слишком переполнен, чтобы войти туда, где вы находитесь, и вам нужно найти другой маршрут, чтобы добраться до другой его стороны.

Есть тысячи подобных ситуаций, которые случаются с людьми каждый день, и эти неконгруэнтные события представляют собой часть ежедневных несоответствующих цели событий; люди, как правило, разочаровываются в свете таких событий, но это обсуждение другой статьи. Тем не менее, стоит отметить, что не все объезды являются проверкой нашей толерантности к фрустрации: иногда самый быстрый путь не самый безопасный и, следовательно, объезд может быть хорошей идеей, когда вы идете домой и замечаете, как отчаянно выглядящий персонаж скрывается вниз переулок, который вы обычно прорезаете. Что наиболее важно в ситуациях, когда ваш путь затруднен, в дополнение к их обнаружению и обновлению вашей когнитивной карты с учетом того факта, что вы больше не можете идти по этому пути, это то, что вы адаптивно реконфигурируете свои планы к месту назначения – что вы планируете другое или новый маршрут, который позволяет эффективно обходить препятствие.

Лобная доля, особенно префронтальная кора, задействуется всякий раз, когда мозгу, как правило, нужно планировать или перепланировать что-либо и думать на ногах – как это было (Shallice & Cooper, 2011). Поэтому неудивительно, что недавние исследования показали, что префронтальная кора действительно играет главную роль в навигационном планировании (Balaguer, Spiers, Hassabis, & Summerfield, 2016) и согласовании обходных путей (см. Spiers & Gilbert, 2015). Вкратце, различные субрегионы префронтальной коры обнаруживают объезды, обрабатывают потенциальный конфликт между возможными маршрутами и устанавливают новые подцели, а также аспекты процесса формирования гиппокампа на вновь выбранном пути, интегрируя его в вашу когнитивную карту.

4. Путь вперед для когнитивной неврологии

В то время как поведенческие нейробиологи обычно используют грызунов в своих исследованиях, когнитивные нейробиологи в этой области исследований (т. Е. В обход) используют людей, и это по ряду причин, но в основном потому, что есть определенные вещи, которые вы можете сделать с людьми, чтобы исследовать планирование, которое невозможно с грызунами и, что важно, уникальность лобной доли человека, означает, что это всегда лучший объект исследования, если наша цель состоит в том, чтобы улучшить наше понимание функций человеческого мозга.

Во многих исследованиях по объездным путям и пространственной навигации в целом используются нейронаучные методы, такие как функциональная магнитно-резонансная томография (МРТ), при которых люди вынуждены лежать в искусственной среде, чтобы выполнять различные когнитивные задачи на экране компьютера. Однако это вряд ли отражает реальный мир: никаких ощущений самодвижения, никаких ощущений изменений высоты и так далее. Когнитивные нейробиологи недавно попытались решить эту проблему, используя системы виртуальной реальности для моделирования трехмерных сред и всенаправленные беговые дорожки для облегчения самостоятельного движения, вместе с техникой, известной как электроэнцефалография (ЭЭГ), которая позволяет получать данные мозга в полунатуралистических условиях. Эти типы экспериментов представляют интересное направление для когнитивной нейробиологии и, что важно, стоят на пути повышения экологической обоснованности (обзор этих проблем и недавние усилия по их решению см. В Park, Dudchenko, & Donaldson, 2018).

Тем не менее, вы все еще не можете чувствовать траву под ногами – как это было. Участники не могут испытывать различные виды стимулов, которые возникают в повседневной жизни, когда мы перемещаемся в пространственной среде, и среди них есть само общество (например, все люди, за которых мы должны отчитываться, когда мы движемся к нашим пунктам назначения). Таким образом, хотя исследования продвигаются вперед и используют полунатуралистские экспериментальные модели, в пространственном познании или в любой другой области исследований для достижения когнитивной неврологии в реальном мире еще не достигнуто существенного прогресса. Одним из многообещающих путей продвижения вперед является использование портативной беспроводной функциональной спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона (fNIRS) (см. Pinti et al., 2018).

5. Улучшение ваших навигационных способностей

Честно говоря, некоторые люди ужасны в навигации, а другие – превосходны, но они, вероятно, не рождены таким образом. И мы, конечно, не можем принять чье-то слово за это; Я думал, что был таким же искусным штурманом, как и Джеймс Кук, пока не собрал всех в походной походе, затерянной в лесу на берегу озера Мичиган. К счастью, у нас есть хорошо поставленные задачи в области когнитивной нейробиологии, которые могут индексировать ряд различных процессов, неотъемлемых для успешной навигации, и не нужно сканировать мозг, чтобы заниматься этими задачами, чтобы практиковать пространственную навигацию.

Например, недавно было выпущено мобильное приложение под названием Sea Hero Quest, которое требует от вас навигации по лодке в поисках морских существ. Он был специально разработан в рамках крупного кросс-культурного исследования для изучения определенных предикторов навигационной способности (см. Coutrot et al., 2018). Исследователи обнаружили, что на самом деле люди не просто опытные или неумелые навигаторы; скорее, данные игрового процесса миллионов людей из более чем ста различных стран позволяют предположить, что показатели экономического благосостояния и гендерного неравенства в этих странах значительно предсказывают навигационные характеристики. Одним из интересных направлений для этого типа виртуальной навигации является использование ее в качестве инструмента вмешательства в контексте деменции и других нейродегенеративных заболеваний. Так что, если вы считаете себя плохим штурманом, вам может быть интересно попробовать это; данные из вашего игрового процесса будут полезны, так как это постоянный проект!

Есть дополнительные вещи, которые вы можете сделать в своей повседневной жизни, чтобы улучшить свои навигационные способности. А именно, вы можете попытаться меньше полагаться на свой GPS. Это не означает, что мы должны стараться не использовать его при поездках в новые места. Это очень полезно в таких ситуациях. Было бы хорошей идеей пренебрегать компасом посреди леса? Нет. Это, как говорится, будет выбрасывать ребенка с водой в ванной. Таким образом, идея заключается в том, чтобы уменьшить частоту мониторинга GPS. Изучите свой маршрут GPS, как карту, а затем постарайтесь сохранить информацию в своей рабочей памяти, пока вы путешествуете по маршруту, проверяя только GPS в важных точках принятия решения или сразу после них, чтобы подтвердить, что вы не допустили ошибку.

На самом деле, наименее последовательной стратегией может быть проверка после того, как вы сделали суждение в своей голове, а не когда или после того, как вы сделали что-то поведенческое. Используйте более одного ориентира. Обратите внимание не только на то, куда вы идете, но и на то, где вы только что были. Другими словами, приложите усилие, чтобы выделить больше своих ресурсов внимания для стоящей перед вами задачи, а не следовать этой яркой цветной линии с туннельным зрением. Слишком легко позволить нашим устройствам выполнять тяжелую работу. Заставь свой мозг сделать это. Наш мозг становится лучше в решении практически любой задачи через опыт и время (то есть, нейронная пластичность).

Мозг не должен работать очень усердно, когда мы идем по изношенным путям; у нас есть хорошо построенные, внутренние карты для знакомых мест. Но у нас нет таких карт при входе в новую среду и, следовательно, мы должны формировать их на ходу. Поэтому познавательные требования к навигации в новых местах выше, чем у знакомых. Хотя, как правило, труднее найти свой путь в новых средах, ваши навигационные возможности вряд ли принесут вам большую пользу, если вы останетесь только в знакомых. Итак, ищите места, в которых вы никогда раньше не были, и, что особенно важно, принимайте активное участие в навигации по нему – на всех этапах, ведущих к вашему месту назначения – до тех пор, пока, возможно, чужое место не будет названо домом.

Рекомендации

Balaguer, J., Spiers, H., Hassabis, D. & Summerfield, C. (2016). Нейронные механизмы иерархического планирования в виртуальной сети метрополитена. Нейрон, 90 (4), 893–903. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2016.03.037

Кутро, А., Сильва, Р., Мэнли, Э., де Коти, В., Сами, С., Бохбот, В. Д.,… Шпили, Х. Дж. (2018). Глобальные детерминанты навигационных способностей. Current Biology, 28 (17), 2861-2866.e4. https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.06.009

Эпштейн, RA, Патаи, EZ, Джулиан, JB, & Spiers, HJ (2017). Когнитивная карта у людей: пространственная навигация и не только. Природа Нейронауки. Nature Publishing Group. https://doi.org/10.1038/nn.4656

O’Keefe, J. & Dostrovsky, J. (1971). Гиппокамп как пространственная карта. Предварительные данные о деятельности подразделения у свободно движущихся крыс. Brain Res. 34, 171-175.

Парк Дж. Л., Дудченко П. А. и Дональдсон Д. И. (2018). Навигация в реальных условиях: новые возможности благодаря достижениям в области визуализации мобильного мозга. Границы человеческой нейронауки, 12. https://doi.org/10.3389/fnhum.2018.0036

Pinti P., Aichelburg C., Gilbert S., Hamilton A., Hirsch J., Burgess P. & Tachtsidis I. (2018, 1 октября). Обзор использования носимой функциональной ближней инфракрасной спектроскопии в естественных условиях. Японские психологические исследования. Blackwell Publishing Ltd. https://doi.org/10.1111/jpr.12206

Shallice, T. & Cooper, RP (2011). Организация ума. Оксфорд: издательство Оксфордского университета.

Spiers, HJ, & Gilbert, SJ (2015). Решение объездной проблемы в навигации: модель префронтальных и гиппокампальных взаимодействий. Границы человеческой нейронауки, 9. https://doi.org/10.3389/fnhum.2015.00125

Толман, EC (1948). Когнитивные карты у крыс и мужчин. Psychol. Откр. 55, 189-208.