Integrace cesty - Path integration

Tento článek je o navigaci zvířat. Matematickou techniku ​​viz Čára integrální.
Integrace cesty spočítá vektory vzdálenosti a směru uraženého od počátečního bodu k odhadu aktuální polohy, a tedy cesty zpět na začátek.

Integrace cesty je metoda, o které se předpokládá, že ji používají zvířata mrtvé počítání.

Dějiny

Charles Darwin nejprve postuloval setrvačně založený navigace systém u zvířat v roce 1873.[1] Studie začínající v polovině 20. století potvrdily, že zvířata by se mohla vrátit přímo do výchozího bodu, jako je hnízdo, bez vidění a absolvoval okružní cestu ven. To ukazuje, že mohou pomocí tágů sledovat vzdálenost a směr, aby odhadli svou polohu, a tedy jak se dostat domů. Tento proces byl pojmenován integrace cesty zachytit koncept nepřetržité integrace pohybových podnětů během cesty. Manipulace se setrvačnými narážkami potvrdila, že alespoň jeden z těchto pohybů (nebo idiotický ) narážky jsou informace z vestibulární orgány, které detekují pohyb ve třech rozměry. Mezi další podněty pravděpodobně patří propriocepce (informace ze svalů a kloubů o poloze končetin), motorická eference (informace z motorického systému, která sděluje zbytku mozku, jaké pohyby byly přikázány a provedeny) a optický tok (informace z vizuálního systému signalizující, jak rychle se vizuální svět pohybuje kolem očí). Společně tyto zdroje informací mohou zvířeti říci, kterým směrem se pohybuje, jakou rychlostí a jak dlouho. Kromě toho citlivost na magnetické pole Země u podzemních zvířat (např. krtka krysa ) může poskytnout integraci cesty.[2]

Mechanismus

Další informace: Zvířecí navigace, Umístěte buňku, a Mřížková buňka

Studie v členovci, zejména v Saharský pouštní mravenec (Cataglyphis bicolor), odhalit existenci vysoce účinných mechanismů integrace dráhy, které závisí na určení směrového směru (polarizovaným světlem nebo polohou slunce) a výpočtech vzdálenosti (sledováním pohybu nohou nebo optickým tokem).[3]

U savců osvětlily tento problém tři důležité objevy.

První, na začátku 70. let, jsou neurony v tvorba hipokampu, volala umístěte buňky, reagovat na polohu zvířete.

Druhým, počátkem 90. let, je to neurony v sousedních oblastech (včetně předních thalamus a post-subikulum ), volala buňky směru hlavy, reagovat na směr hlavy zvířete. To umožňuje mnohem jemnější studium integrace cest, protože je možné manipulovat s informacemi o pohybu a vidět, jak reagují buňky místa a směru hlavy (mnohem jednodušší postup než výcvik zvířete, který je velmi pomalý).

Třetím zjištěním bylo, že neurony v dorzo-mediálu entorhinální kůra, který dodává informace místním buňkám v hipokampu, střílí metricky pravidelným způsobem po celém povrchu daného prostředí. Tyto vzorce činnosti buňky mřížky vypadá velmi podobně jako šestihranně organizovaný list milimetrový papír, a navrhnout možný metrický systém, který umí buňky použít k výpočtu vzdáleností. To, zda buňky místa a mřížky skutečně vypočítají signál integrace cesty, se teprve uvidí, ale existují výpočetní modely, které naznačují, že je to věrohodné. Zdá se, že poškození mozku v těchto oblastech jistě zhoršuje schopnost zvířat integrovat se do cesty.

David Redish uvádí, že „Pečlivě kontrolované experimenty Mittelstaedta a Mittelstaedta (1980) a Etienna (1987) přesvědčivě prokázaly, že tato schopnost [integrace dráhy u savců] je důsledkem integrace vnitřních signálů vestibulárních signálů a motorické eferentní kopie“.[4]

Použití myší umístěte buňky a buňky mřížky v mozek je hipokampus region provést integraci cesty.[5]

Viz také

Reference

  1. ^ Darwin, Charles (24 dubna 1873). „Původ určitých instinktů“. Příroda. 7 (179): 417–418. doi:10.1038 / 007417a0. Kompletní dílo Charlese Darwina online. Původ určitých instinktů: plný text a fax Vyvolány 28 February 2012
  2. ^ Tali Kimchi, Ariane S. Etienne ‡ a Joseph Terkel, 2004. Podzemní savec používá magnetický kompas pro integraci cesty. PNAS, 27. ledna, roč. 101, č. 4, 1105–1109.
  3. ^ Wehner R (2003). „Pouštní mravenčí navigace: jak miniaturní mozky řeší složité úkoly“ (PDF). Journal of Comparative Physiology. 189 (8): 579–588. doi:10.1007 / s00359-003-0431-1. PMID  12879352.
  4. ^ Redish, 1999. str. 67.
  5. ^ Moser, Edvard I .; Kropff, Emilio; Moser, May-Britt (2008). „Umístěte buňky, mřížkové buňky a systém prostorové reprezentace mozku“. Roční přehled neurovědy. 31 (1): 69–89. doi:10.1146 / annurev.neuro.31.061307.090723. PMID  18284371.

Bibliografie