Psychologen an der Emory University haben herausgefunden, dass das menschliche Gehirn verwendet drei verschiedene Systeme, die wir unsere Umgebung wahrnehmen—der eine für die Anerkennung einer Stelle eines anderen für die Navigation über diesem Ort, und eine Dritte für die Navigation von einem Ort zum anderen.
Für ein neues Papier, das Sie entworfen versuche mit einer simulierten Stadt und der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI), um neue Einsichten in solche Systeme. Ihre Ergebnisse, veröffentlicht von der Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), haben Auswirkungen reichen von mehr präzise Anleitung für Chirurgen, die operieren, das Gehirn besser zu computer-vision-Systeme für selbstfahrende Autos.
„Wir sind von der Zuordnung der Funktionen des Gehirns ist der cortex in Bezug auf unsere Fähigkeit zu erkennen und zu umgehen in unserer Welt,“ sagt Daniel Dilks, Emory associate professor für Psychologie und leitender Autor der Studie. „Die PNAS Papier stellt die Letzte große Stück in dem puzzle.“
Die Experimente zeigten, dass das Gehirn die parahippocampal place area beteiligt ist, zu erkennen, eine bestimmte Art von Ort in der virtuellen Stadt, während das Gehirn die retrosplenial Komplex beteiligt ist mental mapping der Standorte von bestimmten Orten in der Stadt.
Diese neuen Ergebnisse der Arbeit veröffentlicht im letzten Jahr von der Emory-Forscher, die zeigen, dass das Gehirn die okzipital-Ort-Bereich beteiligt sich in der Navigation durch einen bestimmten Ort.
Vor, dass einige Forscher stellten die Theorie auf, dass alle drei kortikalen Szene-selektiven Regionen—abgekürzt als der PPA, RSC und OPA—beteiligt waren, in der Regel in der navigation. „Unsere Arbeit geht weiter, starke Beweise liefern, dass diese Theorie einfach nicht stimmt,“ Dilks sagt.
„Wir zeigen, dass es gibt spezialisierte Systeme im Gehirn, die unterschiedliche Rollen spielen, beteiligt mit der Erkenntnis Orten und navigieren“, ergänzt Erstautor Andrew Persichetti, wer hat die Arbeit als Emory student im Aufbaustudium in der Dilks lab. Er hat da erhielt seinen Ph. D. in Psychologie und ist heute ein Postdoctoral fellow an das National Institute of Mental Health.
Für die PNAS Papier, Persichetti entwickelte Experimente auf der Basis eines virtuellen Stadt, die er geschaffen, genannt „Neuralville,“ und eine einfache video-Spiel. „Einer meiner Lieblings-Dinge über sein ein Wissenschaftler ist immer auf design-Experimente“, sagt er. „Es macht Spaß, zu versuchen, zu kommen mit eine clevere, aber einfache Antwort auf eine komplexe Frage.“
Neuralville besteht aus acht Gebäuden, verteilt auf vier Quadranten, oder Orte in der Stadt, die umgeben den park. Die Kategorien der Gebäude gekoppelt sind, und enthalten: Zwei Cafés, zwei Zahnarztpraxen, zwei Baumärkte und zwei Turnhallen. Jeder quadrant enthält zwei Gebäude, aber kein quadrant enthält zwei gleiche Kategorie. Und das, obwohl Sie können gekoppelt werden, die nach Kategorien, Lage oder Ausrichtung, keine der acht Gebäude Aktien, visuelle Merkmale, wie Form, Größe oder textur.
Teilnehmer saß an einem computer und wurde vertraut mit der Stadt, als Sie „ging“ rund um die vier Quadranten durch drücken der Pfeiltasten auf der Tastatur. Dann wurden Sie fallen in zufälligen Orten der Stadt und Aufgaben gegeben wie „Spaziergang zum Coffee-Shop A.“ Nach etwa 15 Minuten dieser Praxis, Sie wurden gezeigt, Bilder der einzelnen Gebäude und fragte Sie, was es war und in welchem Quadranten der Stadt, es war in.
Sobald ein Teilnehmer erzielt 100 Prozent auf das quiz, Sie wurden dann in einen fMRT-scanner. Als Ihre Gehirne gescannt wurden, erhielten Sie ein Bild von einem Gebäude, wie Coffee-Shop B, und eine Frage gestellt. Zum Beispiel: „Wenn Sie direkt gegenüberliegenden Coffee Shop B, würde Zahnarztpraxis Einen werden Sie zu Ihrer rechten oder zu Ihrer linken?“
Die Teilnehmer wiederholt die Aufgabe 10 mal wie das fMRT erfasst die Aktivität in der PPA und der RSC. Das Gehirn Daten gerendert wurde in Einheiten namens „Voxel-Sculpting“, die sind ähnlich wie Pixel, außer Sie sind drei-dimensional.
Die Ergebnisse zeigten, dass das Muster der Antworten in der RSC mehr waren, ähnlich wie bei Gebäuden, die gemeinsam die gleiche Lage als bei Gebäuden der gleichen Kategorie. Das Gegenteil galt für die Muster der Antworten in der PPA.
„Diese multi-voxel-Muster zeigen eine räumliche Darstellung der Gebäude in der RSC, und eine kategorische Darstellung in PPA,“ Persichetti sagt. „Der RSC-Muster im Grunde stellt diese auf einer Karte in Ihre richtigen Positionen, während die PPA-Muster anstatt Clustern, die Ihnen durch Ihre Kategorie.“
Klinische Anwendungen für die Forschung sind bessere Gehirn rehabilitation Methoden für diejenigen, die mit Problemen im Zusammenhang mit scene recognition-und navigation.
Die Forschung kann auch als nützlich erweisen, um die Verbesserung der computer-vision-Systeme, wie Sie für die selbst-fahrenden Autos. „Durch die evolution, das Gehirn herausgefunden hat, die optimale Lösung zu erkennen, Szenen und die Navigation in Ihnen,“ Dilks sagt. „Und die Lösung erscheint einem der Spezialisierung der verschiedenen Funktionen beteiligt.“
Dilks ist führend in der Zuordnung, wie der visuelle cortex ist funktional organisiert. Im Jahr 2013 führte er die Entdeckung der OPA. Im Jahr 2018, Dilks und Persichetti gezeigt, dass der OPA ist spezialisiert auf die Navigation durch einen bestimmten Ort.