В новом исследовании на мышах исследователи из Пенсильванского университета показали, что эти системы работают независимо. Сигнал, который однозначно предоставлял оба типа информации, позволял мышам определять свое местоположение, но не направление, в котором они смотрели.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, было проведено аспирантами Джошуа Джулиан и Александром Кейнатом, доцентом Изабель Муццио и профессором Расселом Эпстайном с факультета психологии Школы искусств и наук Пенсильвании.
«Когда ты заблудился, – сказал Эпштейн, – как ты восстанавливаешь свои позиции??
Люди изучали это более 25 лет, но они не сосредоточились на том факте, что распознавание места, выяснение того, где вы находитесь, и поиск заголовка, выяснение, с какой стороны вы смотрите, могут быть двумя отдельными системами."
Эксперимент группы был обновленной версией одного из оригинальных исследований переориентации, проведенного в Пенсильвании психологами Кеном Ченгом и Рэнди Галлистелом в 1986 году, который показал, что крысы используют форму комнаты, но не другие информативные особенности, чтобы получить их подшипники.
Чтобы показать это, исследователи в исследовании 1986 года использовали небольшую прямоугольную комнату, в каждом углу которой были чашки, в которых можно было спрятать еду. С высоты птичьего полета, еда всегда пряталась в северо-западном углу. С точки зрения крысы, отметки на стенах должны были различать углы, позволяя им каждый раз находить северо-западный угол.
Однако после того, как исследователи повернули крыс, чтобы заставить их потерять ориентацию, крысы с одинаковой вероятностью стали искать на юго-востоке, как и на северо-западе. Это сообщило исследователям, что "компасы" крыс были откалиброваны в соответствии с геометрией комнаты. По сути, крысы узнали, что еда всегда пряталась в углу, где длинная стена была слева от них, но, по-видимому, не могли использовать маркировку на стенах, чтобы определить, какая короткая стена была какой.
«Эти более ранние исследования переориентации, – сказал Джулиан, – научили нас, как работает ментальный компас, но не рассказали нам о ментальной карте. Поскольку они проводились в однокамерной среде, в которой не было двусмысленности в отношении того, где находится животное в мире, они не сказали нам, какие из сигналов окружающей среды использовались для восстановления карты. Нам только сказали, что для восстановления компаса использовалась геометрия."
В новой версии эксперимента мыши обучались расположению еды в двух разных прямоугольных комнатах. Эти комнаты были идентичны друг другу, за исключением того, что отметки на их северных стенах были украшены разными элементами: вертикальными полосами в одной и горизонтальными полосами в другой.
«Чтобы мыши нашли награду, – сказал Кейнат, – они теперь должны решить две проблемы: во-первых, в какой камере я нахожусь? Во-вторых, в какую сторону я смотрю??
Теоретически эти функции могут быть использованы для решения обеих этих проблем. Они могли сказать вам обоим, в какой вы комнате и куда вы смотрите. Однако на практике это не то, что мы находим."
Чтобы проверить, как мыши использовали эти две части информации, еда была спрятана в разных углах двух комнат.
В комнате с вертикальными полосками еда всегда находилась в северо-западном углу, в комнате с горизонтальными полосками всегда находилась на северо-востоке.
Если бы у мышей была одна система переориентации, которая действовала и как карта, и как компас, мыши могли бы использовать полосы, чтобы каждый раз находить пищу.
Тем не менее, они по-прежнему допустили ту же геометрическую ошибку, что и в первоначальном эксперименте по переориентации.
В комнате с вертикальными полосками мыши угадывалиss между северо-западным и юго-восточным углами, а в комнате с горизонтальными полосами они угадывают между северо-востоком и юго-западом. Это показало, что разметка на стене показывала карту, в какой из двух комнат находилась мышь, но только геометрические элементы использовались для установки компаса, который сообщал животному, в каком направлении находится мышь.
«Способ, которым вы определяете, независимы ли две мыслительные операции, – сказал Эпштейн, – это то, что вы обнаруживаете что-то, что влияет на одну, а не на другую.
Поскольку мыши заходят в разные углы в разных комнатах, мы знаем, что они используют полосы на северной стене, чтобы определить, в какой комнате они находятся. Но несмотря на то, что полосатая стена также могла сказать им, в какую сторону они смотрят, они не используют ее для этого."
Дальнейшая работа будет включать проведение аналогичных экспериментов при сборе прямых записей мозга мышей из "клеток места".«Открытие клеток места и связанных с ними« ячеек сетки »стало предметом Нобелевской премии по физиологии и медицине 2014 года; вместе они составляют основу системы позиционирования мозга.
«В настоящее время мы записываем данные из гиппокампа», – сказал Муццио, – «области мозга, содержащей клетки места, чтобы определить, как меняются пространственные представления, когда животные меняют ориентацию в пространстве. Это позволит нам изучить, как изменяются карты мозга, когда животные используют геометрию вместо подсказок."