Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о навигации по животным. Для математической техники см. Линейный интеграл .
Интегрирование пути суммирует векторы расстояния и направления, пройденного от начальной точки, чтобы оценить текущее положение, и, таким образом, путь обратно к началу.

Интеграция путей - это метод, который, как думают, используют животные для счисления мертвых .

История [ править ]

Чарльз Дарвин впервые постулировал инерционную систему навигации у животных в 1873 году. [1] Исследования, начатые в середине 20 века, подтвердили, что животные могут возвращаться непосредственно в исходную точку, такую ​​как гнездо, при отсутствии зрения и при наличии совершил окольный путь. Это показывает, что они могут использовать подсказки для отслеживания расстояния и направления, чтобы оценить свое местоположение и, следовательно, путь домой. Этот процесс был назван интеграцией пути, чтобы отразить концепцию непрерывной интеграции сигналов движения на протяжении всего пути. Манипуляции с инерционными сигналами подтвердили, что по крайней мере один из этих движений (или идиотических ) сигналов является информацией отвестибулярные органы , которые обнаруживают движение в трех измерениях . Другие сигналы, вероятно, включают проприоцепцию (информация от мышц и суставов о положении конечностей), моторные эффекты (информация от двигательной системы, сообщающая остальному мозгу, какие движения были командованы и выполнены) и зрительный поток (информация от визуальной системы, сигнализирующая, насколько быстро визуальный мир движется мимо глаз). Вместе эти источники информации могут сказать животному, в каком направлении оно движется, с какой скоростью и как долго. Кроме того, чувствительность к магнитному полю Земли для подземных животных (например, землекопов ) может дать интеграцию пути. [2]

Механизм [ править ]

Дополнительная информация: навигация по животным , ячейка размещения и ячейка сетки.

Исследования на членистоногих , в первую очередь на муравьях из пустыни Сахара ( Cataglyphis bicolor ), показывают существование высокоэффективных механизмов интеграции траекторий, которые зависят от определения направления (по поляризованному свету или положению солнца) и вычислений расстояния (с помощью мониторинга движения ног или оптических сигналов). поток). [3]

Три важных открытия у млекопитающих пролили свет на эту проблему.

Во-первых, в начале 1970-х годов нейроны в гиппокампе , называемые клетками места , реагируют на положение животного.

Во-вторых, в начале 1990-х годов, нейроны в соседних регионах (включая передний таламус и пост- субикулум ), называемые клетками направления головы , реагируют на направление головы животного. Это позволяет более детально изучить интеграцию путей, поскольку можно манипулировать информацией о движении и видеть, как реагируют клетки направления и направления головы (гораздо более простая процедура, чем дрессировка животного, которая выполняется очень медленно).

Третье открытие заключалось в том, что нейроны дорсо-медиальной энторинальной коры , которая передает информацию местным клеткам в гиппокампе, метрически регулярно запускаются по всей поверхности данной среды. Шаблоны активности этих ячеек сетки очень похожи на гексагонально организованный лист миллиметровой бумаги и предлагают возможную метрическую систему, которую ячейки могут использовать для вычисления расстояний. Еще предстоит выяснить, вычисляют ли на самом деле места и ячейки сетки сигнал интегрирования пути, но существуют вычислительные модели, предполагающие, что это правдоподобно. Конечно, повреждение мозга в этих областях, по-видимому, снижает способность животных к интеграции.

Дэвид Редиш утверждает, что «тщательно контролируемые эксперименты Миттельштадта и Миттельштадта (1980) и Этьена (1987) убедительно продемонстрировали, что эта способность [интеграция путей у млекопитающих] является следствием интеграции внутренних сигналов вестибулярных сигналов и моторной эфферентной копии». [4]

Мыши используют место клетки и ячейка сетки в мозге «S гиппокамп области выполнить интеграцию пути. [5]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Дарвин, Чарльз (24 апреля 1873 г.). «Происхождение некоторых инстинктов» . Природа . 7 (179): 417–418. DOI : 10.1038 / 007417a0 . Полное собрание сочинений Чарльза Дарвина в Интернете. Происхождение определенных инстинктов : полный текст и факсимильное сообщение Проверено 28 февраля 2012 г.
  2. ^ Тали Кимчи, Ариан С. Этьен и Джозеф Теркель, 2004. Подземное млекопитающее использует магнитный компас для интеграции пути. PNAS, 27 января, т. 101, нет. 4, 1105–1109.
  3. ^ Венер R (2003). «Навигация по пустынным муравьям: как миниатюрные мозги решают сложные задачи» (PDF) . Журнал сравнительной физиологии . 189 (8): 579–588. DOI : 10.1007 / s00359-003-0431-1 . PMID 12879352 . S2CID 4571290 .   
  4. ^ Redish, 1999. p67.
  5. ^ Мозер, Эдвард I .; Кропфф, Эмилио; Мозер, Мэй-Бритт (2008). «Клетки места, клетки сетки и система пространственного представления мозга» . Ежегодный обзор нейробиологии . 31 (1): 69–89. DOI : 10.1146 / annurev.neuro.31.061307.090723 . PMID 18284371 . S2CID 16036900 .  

Библиография [ править ]

  • Лучший PJ, Белый AM, Minai A (2001). «Пространственная обработка в головном мозге: активность клеток места гиппокампа». Annu Rev Neurosci . 24 : 459–486. DOI : 10.1146 / annurev.neuro.24.1.459 . PMID  11283318 .
  • Этьен А.С., Джеффри К.Дж. (2004). «Интеграция путей у млекопитающих» (PDF) . Гиппокамп . 14 (2): 180–192. DOI : 10.1002 / hipo.10173 . PMID  15098724 . S2CID  1646974 .
  • Макнотон Б.Л., Батталья Ф.П., Дженсен О., Мозер Е.И., Мозер МБ (2006). «Интеграция путей и нейронная основа« когнитивной карты » ». Nat Rev Neurosci . 7 (8): 663–678. DOI : 10.1038 / nrn1932 . PMID  16858394 . S2CID  16928213 .
  • Красноватый, Давид (1999). За пределами когнитивной карты . MIT Press. PDF
  • Таубе Ж.С. (1998). «Клетки направления головы и нейрофизиологическая основа чувства направления». Prog Neurobiol . 55 (3): 225–256. DOI : 10.1016 / S0301-0082 (98) 00004-5 . PMID  9643555 . S2CID  38083940 .