Polun integrointi - Path integration

Tämä artikkeli kertoo eläinten navigoinnista. Matemaattista tekniikkaa varten katso viivan integraali .
Image
Polun integrointi laskee yhteen etäisyyden ja suunnan vektorit, jotka kuljettiin aloituspisteestä nykyisen sijainnin arvioimiseksi, ja siten polun takaisin alkuun.

Polkuintegraatio on menetelmä, jonka eläinten uskotaan käyttävän kuolleiden laskentaan .

Historia

Charles Darwin lähetti ensimmäisen kerran inertiaalipohjaisen eläinten navigointijärjestelmän vuonna 1873. 1900-luvun puolivälissä alkaneet tutkimukset vahvistivat, että eläimet voisivat palata suoraan lähtökohtaan, kuten pesään, näön puuttuessa ja kiertäen ulospäin suuntautuva matka. Tämä osoittaa, että he voivat käyttää vihjeitä etäisyyden ja suunnan seuraamiseen arvioidakseen sijaintinsa ja siten kuinka päästä kotiin. Tämä prosessi nimettiin polun integraatioksi, jotta saataisiin käsitys liikkeen vihjeiden jatkuvasta integroinnista matkan aikana. Inertiaalisten vihjeiden manipulointi vahvisti, että ainakin yksi näistä liikkeistä (tai idioottisista ) vihjeistä on tietoa vestibulaarisista elimistä , jotka havaitsevat liikkeen kolmessa ulottuvuudessa . Muita vihjeitä ovat luultavasti proprioreseptio (tiedot lihaksista ja nivelistä raajan sijainnista), motorinen efference (tiedot moottorijärjestelmästä, joka kertoo muille aivoille, mitä liikkeitä käskettiin ja suoritettiin) ja optinen virtaus (visuaalisen järjestelmän tiedot, jotka ilmoittavat kuinka nopeasti visuaalinen maailma liikkuu silmien ohi). Yhdessä nämä tietolähteet voivat kertoa eläimelle, mihin suuntaan se liikkuu, millä nopeudella ja kuinka kauan. Lisäksi herkkyys maan magneettikentälle maanalaisille eläimille (esim. Myyrirotta ) voi antaa polun integraation.

Mekanismi

Lisätietoja: Eläinten navigointi , Paikkasolu ja Ruudukko-solu

Niveljalkaisten tutkimukset , erityisesti Saharan autiomaassa ( Cataglyphis bicolor ), paljastavat erittäin tehokkaiden polkuintegraatiomekanismien olemassaolon, jotka riippuvat suuntaussuunnan (polarisoidun valon tai auringon asennon perusteella) ja etäisyyden laskennasta (seuraamalla jalan liikettä tai optista virtaus).

Nisäkkäissä kolme tärkeää löytöä valaisivat tätä asiaa.

Ensimmäinen, 1970-luvun alussa, on se, että neuronit hippokampuksen muodostumiseen , jota kutsutaan paikka solut , vastata asentoon eläimen.

Toinen, 1990-luvun alussa, on se, että naapurialueiden neuronit (mukaan lukien etuosa talamus ja post- subiculum ), joita kutsutaan pään suunnan soluiksi , reagoivat eläimen pään suuntaan. Tämä mahdollistaa paljon tarkemman tutkimuksen polun integraatiosta, koska on mahdollista manipuloida liiketietoja ja nähdä, kuinka paikka- ja pään suuntaiset solut reagoivat (paljon yksinkertaisempi toimenpide kuin eläimen kouluttaminen, joka on hyvin hidasta).

Kolmas havainto oli, että dorso-mediaalisen entorhinaalisen aivokuoren neuronit , jotka syöttävät tietoa hippokampuksen paikkasoluihin, palavat metrisesti säännöllisesti tietyn ympäristön koko pinnan yli. Näiden ruudukkosolujen toimintamallit näyttävät hyvin samankaltaisilta kuin kuusikulmaisesti järjestetty grafiikkapaperiarkki , ja ne ehdottavat mahdollista metristä järjestelmää, johon solut sijoittavat etäisyyksien laskemiseen. Laskevatko paikan ja ruudukon solut tosiasiallisesti polun integrointisignaalin, ei ole vielä nähtävissä, mutta olemassa on laskennallisia malleja, jotka viittaavat siihen, että tämä on uskottavaa. Näiden alueiden aivovaurio näyttää varmasti heikentävän eläinten kykyä integroitua.

David Redish toteaa, että "Mittelstaedtin, Mittelstaedtin (1980) ja Etiennen (1987) huolellisesti kontrolloidut kokeet ovat osoittaneet vakuuttavasti, että tämä kyky [nisäkkäiden polun integrointi] on seurausta vestibulaaristen signaalien ja motorisen efferentin kopion sisäisten vihjeiden integroimisesta".

Hiirillä käyttö paikka soluja ja ruudukon että aivojen 's hippokampuksen alueen suorittaa polku yhdentymistä.

Katso myös

Viitteet

Bibliografia